Future more electric aircraft (MEA) architectures require a new generation of power-by-wire actuators, e.g. Electro Hydrostatic Actuators (EHA). These units have to be capable of frontline operation of safety critical flight control surfaces over the entire aircraft life. Prove of robustness becomes a challenging objective. This paper illustrates the Liebherr-Aerospace EHA technology as well as methods for validation of robustness. It gives an insight regarding the design of a robust piston pump.

This is a residential house in Brno. The supporting structure is reinforced concrete. The building has one basement and six floors. Vertical load-bearing structures are made up of reinforced concrete columns and walls. Horizontal load-bearing structures are formed by slabs (bearing in both directions). The staircase is concrete slab. Foundation is on piles. Infill vertical structures are brick. In the fifth floor pool is located.

The 14N(p,gamma)15O reaction is the slowest stage of the carbon-nitrogen-oxygen cycle of hydrogen burning and thus determines its reaction rate. Precise knowledge of its rate is required to improve the model of hydrogen burning in our sun. The reaction rate is a necessary ingredient for a possible solution of the solar abundance problem that led to discrepancies between predictions of the solar standard model and helioseismology. The solar 13N and 15O neutrino fluxes are used as independent observables that probe the carbon and nitrogen abundances in the solar core. This could settle the disagreement, if the 14N(p,gamma)15O reaction rate is known with high precision. After a review of several measurements its cross section was revised downward due to a much lower contribution by one particular transition, capture to the ground state in 15O. The evaluated total relative uncertainty is still 7.5%, in part due to an unsatisfactory knowledge of the excitation function over a wide energy range. The present work reports experimentally determined cross sections as astrophysical S-factor data at twelve energies between 0.357 - 1.292 MeV for the strongest transition, capture to the 6.79 MeV excited state in 15O with lower uncertainties than before and at ten energies between 0.479 - 1.202 MeV for the second strongest transition, capture to the ground state in 15O. In addition, an R-matrix fit is performed to estimate the impact of the new data on the astrophysical relevant energy range. The recently suggested slight S-factor enhancement at the Gamow window could not be confirmed and differences to previous measurements at energies around 1 MeV were observed. The present extrapolated zero-energy S-factors are S_6.79(0) = (1.19+-0.10) keV b and S_GS(0) = (0.25+-0.05) keV b and they are within the uncertainties consistent with values recommended by the latest review. / Die 14N(p,gamma)15O Reaktion ist die langsamste Phase im Bethe-Weizsäcker-Zyklus des Wasserstoffbrennens und bestimmt deshalb die Reaktionsrate des gesamten Zyklus. Präzise Werte für die Reaktionsrate sind notwendig um das Wasserstoffbrennen in unserer Sonne besser zu verstehen. Besonders das Problem widersprüchlicher Ergebnisse aus Vorhersagen des aktuellen Sonnenmodells und helioseismologischen Experimenten könnte durch genauer bekannte 14N(p,gamma)15O Reaktionsraten aufgelöst werden. Dafür soll der solare 13N und 15O Neutrinofluss von den beta+-Zerfällen als direkter Informationsträger über die Häufigkeit von Stickstoff und Kohlenstoff im Sonneninneren genutzt werden. Der für die Berechnung der Häufigkeiten benötigte Wirkungsquerschnitt der 14N(p,gamma)15O Reaktion wurde in einer Evaluation verschiedener Messungen reduziert, da der Anteil des direkten Protoneneinfang mit Übergang in den Grundzustand deutlich weniger zum gesamten Wirkungsquerschnitt beiträgt als zuvor angenommen. Die evaluierte relative Gesamtunsicherheit ist mit 7.5% dennoch hoch, was zu einem großen Teil an ungenügendem Wissen über die Anregungsfunktion in einem weiten Energiebereich liegt. In der vorliegenden Arbeit werden experimentell ermittelte Wirkungsquerschnitte in Form von astrophysikalischen S-Faktoren für zwei Übergänge vorgestellt. Für den stärksten Übergang, den Protoneneinfang zum angeregten Zustand bei 6.79 MeV in 15O, wurden zwölf S-Faktoren bei Energien zwischen 0.357 – 1.292 MeV mit geringeren Unsicherheiten als zuvor ermittelt und für den direkten Übergang in den Grundzustand zehn Werte zwischen 0.479 – 1.202 MeV. Außerdem wurde ein R-Matrix Fit durchgeführt um den Einfluss der neuen Daten auf Extrapolationen zum astrophysikalisch relevanten Energiebereich zu prüfen. Die kürzlich vorgeschlagene Erhöhung des S-Faktors im Gamow-Fenster konnte nicht bestätigt werden und es wurden auch Unterschiede zu bisherigen Messungen im Energiebereich um 1 MeV deutlich. Die neuen extrapolierten S-Faktoren sind S679(0) = (1.19±0.10) keV b und SGS(0) = (0.25 ± 0.05) keV b und sie stimmen mit den von der Evaluation empfohlenen Werten im Rahmen ihrer Unsicherheiten überein.

Tesis por compendio / [EN] High Hydrostatic Pressure technology emerged several years ago in response to consumer interest for products having greater organoleptic and nutritional quality than those traditionally processed by heat. The food industry initially improved preservation processes developing continuous heat treatment HTST, UHT and aseptic packaging. However, despite these improvements foodstuffs preserved by heat still have quality losses. Although initially the application of High Hydrostatic Pressure in the field of food was focused towards preservation, with the development of technology and research around new applications raised that make it very interesting for the sector. In this context, the aim of this thesis has been the application of High Hydrostatic Pressure on the preservation of fresh cheese and the revalorization of by-products from cheese factories. For this, the effect of treatments by high hydrostatic pressure (HHP) on pathogenic microorganisms (S. aureus, L. monocytogenes) and spoilage microorganisms (Rhodotorula glutinis, aurantiogriseum Penicillium, Pseudomonas fluorescens) that are present in lactic products is evaluated as well as the effect of various factors (sodium chloride (NaCl), initial treatment temperature) on microbial inactivation. To study this effect peptone water at concentrations of 0; 0.1; 0.5; 0.8% NaCl was used as reference medium and fresh cheese as complex matrix containing 0.5% NaCl. Pressure ranges between 200 and 550 MPa (Mega Pascals) were used with short treatment times (in the order of seconds to several minutes), combined with a moderate initial temperature of 20 to 50 °C.The results of microbial inactivation were fitted to the mathematical model that best described the behavior of inactivation curves, allowing predicting the behavior of the microorganisms being treated by HHP under different environmental factors. Treatments by HHP of R. glutinis and P. aurantiogriseum around 350 - 400 MPa generated more than 5 log10 reductions on the initial contamination. The NaCl concentration present in the reference medium for these two microorganisms was an additional control factor. Regarding the effect of the substrate significant differences between the mean values obtained for the reference medium and the complex matrix (cheese) were observed, fresh cheese showed a lower reduction in the initial inoculated load. Due to the production processes of cheesemaking large amount of residual whey generated is a problem under the environmental point of view. In this thesis the use of residual liquid whey was also studied in conjunction with whey protein isolates (WPI) for the purpose of producing gels with a high biological value through various HHP processes. The various mixtures of whey and different percentages of WPI (5, 7, 11, 15% w/v) processed by HHP resulted in gels with different characteristics. The pH values, color (L * a * b *) vary slightly directly depending on the WPI concentration and the storage time. The hardness values and gumminess were modified depending on the liquid medium and the concentration of WPI. The use of cheese whey to gelation favored water retention, significantly reducing the syneresis under refrigeration. This study shows the potential of HHP as control measure, demonstrating the effectiveness of these treatments to prolong the shelf life of fresh cheeses and as unconventional technique to generate new textures that can have great industrial interest at the same time that revalorize some wastes. / [ES] La tecnología de las Altas Presiones Hidrostáticas (HHP) emergió hace varios años como respuesta al interés de los consumidores por disponer de productos de una mayor calidad organoléptica y nutricional que los tradicionalmente procesados por calor. La industria agroalimentaria inicialmente mejoró sus procesos de conservación por calor desarrollando los tratamientos continuos HTST, UHT y el envasado aséptico. Sin embargo, a pesar de estas mejoras los productos alimenticios conservados por calor siguen presentando pérdidas en su calidad final. Aunque al principio la aplicación de las Altas Presiones Hidrostáticas en el campo de la alimentación se enfocó hacia la conservación, con el desarrollo de la tecnología y la investigación alrededor de ella han surgido nuevas aplicaciones que la hacen muy interesante para el sector. En este contexto, el objetivo de la presente tesis doctoral ha sido la aplicación de las Altas Presiones Hidrostáticas en la conservación de queso fresco y en la revalorización de subproductos de queserías. Para ello, se evalúa el efecto de los tratamientos por Altas Presiones Hidrostáticas (HHP) sobre microorganismos patógenos (Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes) y alteradores (Rhodotorula glutinis, Penicillium aurantiogriseum, Pseudomonas fluorescens) de productos lácteos y el efecto de diversos factores presentes en los alimentos (cloruro sódico (NaCl), temperatura inicial de tratamiento) sobre la inactivación microbiana. Para estudiar este efecto se utilizó como medio de referencia agua peptona a concentraciones de 0; 0,1; 0,5; 0,8% de NaCl y como matriz compleja queso fresco con un contenido de 0,5% de NaCl. Se utilizaron intervalos de presión entre 200 y 550 MPa (Mega Pascales) con tiempos de tratamiento cortos (en el orden de segundos a varios minutos), combinados con una temperatura inicial moderada de 20 a 50 °C. Los resultados de inactivación microbiana se ajustaron al modelo matemático que mejor describía el comportamiento de las curvas de inactivación, lo que permite predecir el comportamiento de los microorganismos frente a las HHP y bajo los diferentes factores. En cuanto a las HHP para R. glutinis y P. aurantiogriseum tratamientos en torno a los 350 - 400 MPa generaron más de 5 reducciones log10 de la carga inicial. La concentración de NaCl presente en el medio de referencia para estos dos microorganismos fue un factor adicional de control. Con respecto al efecto del medio de trabajo se observaron diferencias significativas (p<0,05) entre los valores medios obtenidos para el medio de referencia y la matriz compleja (queso fresco): el queso fresco presentó una menor reducción en la carga inicial inoculada.Debido a los procesos productivos de la fabricación del queso se genera gran cantidad de suero lácteo residual que es un problema bajo el punto de vista medioambiental. En esta tesis también se estudió la utilización del suero lácteo líquido residual en conjunto con aislados proteicos del suero (WPI) con la finalidad de producir geles con un elevado valor biológico mediante diversos procesos de HHP. Las diversas mezclas de suero de queso junto con los porcentajes de 5, 7, 11, 15% p/v de WPI procesadas por HHP dieron lugar a geles con diversas características. Los valores de pH, color (L*a*b*) variaron ligeramente dependiendo directamente tanto de la concentración de WPI como del tiempo de almacenamiento. Los valores de dureza y gomosidad sufrieron modificaciones dependiendo del medio líquido y la concentración de WPI. La utilización de suero de queso para la formación del gel favoreció la retención de agua, reduciendo significativamente la sinéresis en refrigeración.Este estudio muestra el potencial de las HHP como una medida de control, demostrándose la efectividad de estos tratamientos para prolongar la vida útil de los quesos frescos y como técnica no convencional para generar nuevas texturas que pueden tener gran inte / [CA] La tecnologia de les altes pressions hidrostàtiques va emergir fa diversos anys com a resposta a l'interés dels consumidors per disposar de productes d'una qualitat organolèptica i nutricional major que la dels processats per calor tradicionalment. La indústria agroalimentària inicialment va millorar els seus processos de conservació per calor desenvolupant els tractaments continus HTST, UHT i l'envasat asèptic. No obstant això, malgrat aquestes millores els productes alimentaris conservats per calor continuen presentant pèrdues en la seua qualitat final.Tot i que al principi l'aplicació de les altes pressions hidrostàtiques en el camp de l'alimentació es va enfocar cap a la conservació, amb el desenvolupament de la tecnologia i la investigació al voltant d'ella han sorgit noves aplicacions que la fan molt interessant per al sector. En aquest context, l'objectiu de la present tesi doctoral ha sigut l'aplicació de les altes pressions hidrostàtiques en la conservació del formatge fresc i en la revalorització de subproductes de formatgeries. Per a això, s'avalua l'efecte dels tractaments per altes pressions hidrostàtiques (HHP) sobre microorganismes patògens (Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes) i alteradors (Rhodotorula glutinis, Penicillium aurantiogriseum, Pseudomonas fluorescens) de productes lactis i l'efecte de diversos factors presents als aliments (clorur sòdic (NaCl), temperatura inicial de tractament) sobre la inactivació microbiana. Per a estudiar aquest efecte es va utilitzar com a medi de referència aigua peptona a concentracions de 0; 0,1; 0,5; 0,8% de NaCl i com a matriu complexa formatge fresc amb un contingut de 0,5% de NaCl. Es van utilitzar intervals de pressió entre 200 y 550 MPa (Mega Pascals) amb temps de tractament curts (en l'orde de segons a diversos minuts), combinats amb una temperatura inicial moderada de 20 a 50 °C. Els resultats d'inactivació microbiana es van ajustar al model matemàtic que millor descrivia el comportament de les corbes d'inactivació, el que permet predir el comportament dels microorganismes front a les HHP i baix els diferents factors. En referència a les HHP per a R. glutinis i P. aurantiogriseum tractaments al voltant dels 350 - 400 MPa van generar més de 5 reduccions log10 de la càrrega inicial. La concentració de NaCl present en el medi de referència per a aquestos dos microorganismes va ser un factor addicional de control. Respecte a l'efecte del medi de treball es van observar diferències significatives (p<0,05) entre els valors mitjans obtinguts per al medi de referència i la matriu complexa (formatge fresc): el formatge fresc va presentar una menor reducció en la càrrega inicial inoculada. Degut als processos productius de la fabricació del formatge es genera gran quantitat de sèrum lacti residual que és un problema baix el punt de vista mediambiental. En aquesta tesi també es va estudiar la utilització del sèrum lacti líquid residual en conjunt amb aïllats proteics del sèrum (WPI) amb la finalitat de generar gels amb un elevat valor biològic mitjançant diversos processos de HHP. Les diverses mescles de sèrum de formatge juntament amb els percentatges de 5, 7, 11, 15% p/v de WPI processades per HHP van generar gels amb diverses característiques. Els valors de pH, color (L*a*b*) van variar lleugerament depenent directament tant de la concentració de WPI com del temps d'emmagatzematge. Els valors de duresa i gomositat van sofrir modificacions depenent del medi líquid i la concentració de WPI. La utilització del sèrum de formatge per a la formació del gel va afavorir la retenció d'aigua, reduint significativament la sinèresi en refrigeració.Aquest estudi mostra el potencial de les HHP com a una mesura de control, demostrant-s'hi l'efectivitat d'aquestos tractaments per a prolongar la vida útil dels formatges frescos i com a tècnica no convencional per a generar noves textures que poden tindre gran interés / Torres Bello, EF. (2016). Efecto del tratamiento por altas presiones hidrostáticas (HHP) en la calidad de queso fresco y en las proteínas de suero de queserías [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/72866 / Compendio

The ability to quickly develop predictions of the time-to-failure under different loading levels allows designers to choose the best polymeric material for a specific application. Additionally, it helps material producers to design, manufacture, test, and modify a polymeric material more rapidly. In the case of polymeric pipes, previous studies have shown that there are two possible time-dependent failure mechanisms corresponding to ductile and brittle failure. The ductile mechanism is evident at shorter times-to-failure and results from the stretching of the amorphous region under loading and the subsequent plastic deformation. Empirical results show that many high-performance polyethylene (PE) materials do not exhibit the brittle failure mechanism. Hence, it is critical to understand the ductile mechanism and find an approach to predict the corresponding times-to-failure using accelerated means. The aim of this study is to develop an innovative rupture lifetime acceleration protocol for PE pipes which is sensitive to the structure, orientation, and morphology changes introduced by changing processing conditions. To accomplish this task, custom fixtures are developed to admit tensile and hoop burst tests on PE pipes. A pressure modified Eyring flow equation is used to predict the rupture lifetime of PE pipes using the measured mechanical properties under axial tensile and hydrostatic pressure loading in different temperatures and strain rates. In total, the experimental method takes approximately one week to be completed and allows the prediction of pipe lifetimes for service lifetime in excess of 50 years. / Master of Science / Steel, cast and galvanized iron, and asbestos cement (AC) pipelines have been historically used in water management services. However, they often experienced deterioration because of corrosion and encrustation, resulting in 23 to 27 bursts per 100 miles of pipeline in the US per year. Therefore, plastic pipes were developed to carry liquids (water and sewage), gases, etc. The Plastic Pipe Institute (PPI) requires a service life of at least 50-years for plastic pipes. Hence, pipe producers and material suppliers continuously attempt to improve the materials and manufacturing processes used for plastic pipes to increase their service lifetimes. However, there is still no plastic pipe that has been in service for 50 years. Therefore, a few techniques have been developed to accelerate the aging process and to predict if the plastic pipe is able to endure the 50-year lifetime without failure. In this work, a combined experimental and analytical framework is presented to develop accelerated lifetime estimates for plastic pipes. Custom axial tensile and internal pressurization fixtures are developed to measure the pipe response; the analytical method is used to extend the results to predict 50-year (and beyond) behavior.

Verankerte Polymere können die Funktionalität einer Oberfläche beeinflussen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Untersuchung von Polymerbürsten aus Polyacrylsäure (PAA) und Poly(N,N-dimethylaminoethyl methacrylat) (PDMAEMA). Auf Oberflächen, die mit PAA Bürsten beschichtet sind, können Proteine im nativen Zustand immobilisiert werden. Für PDMAEMA ist eine Reaktion auf externe Reize bekannt. So kann dessen untere kritische Lösungstemperatur (LCST) zur Einstellung der Hydrophobizität von Oberflächen verwendet werden. Erstmalig im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, wie sich hydrostatischer Druck von bis zu 1000 bar auf die Funktionalität der verwendeten Polymerbürsten auswirkt. Aus Diblock-Kopolymeren wurden Langmuir-Filme unterschiedlicher Ankerdichte mit der Langmuir-Schäfer Technik auf feste Substrate übertragen. Die Funktionalität der PAA Bürsten wurde vor und nach der Adsorption von Rinderserumalbumin (BSA) in gepufferter D2O-Lösung mit Hilfe der Neutronenreflektometrie (NR) bei 1 bar und 900 bar an der fest-flüssig Grenzfläche untersucht. Es wurden Volumenfraktionsprofile der PAA Bürste und adsorbierten BSA extrahiert, woraus sich eine lineare Abhängigkeit zwischen Ankerdichte und Menge an adsorbiertem Protein feststellen ließ. Erhöhung des hydrostatischen Druckes auf 900 bar veränderte weder die PAA Volumenprofile noch die Immobilisierung von BSA. Die PDMAEMA Bürsten wurden mittels NR bei Temperaturen von 20-60 °C und Drücken von 1-1000 bar untersucht. Zur Analyse der Daten wurde ein neuartiges Dichteprofil-Modell verwendet. Temperaturerhöhung führt zur stetigen Abnahme der Bürstendicke. Dies lässt sich durch den LCST induzierten Phasenübergang der Polymere vom hydrophilen in einen hydrophoben Zustand erklären. Es wurde gefunden, dass eine Erhöhung des hydrostatischen Druckes diesem Prozess entgegenwirkt. Strukturänderungen der Polymerbürsten bei Erhöhung der Temperatur um 10 K ließen sich durch Erhöhung des Druckes um 1000 bar rückgängig machen. / The functionality of an interface can be modified by polymer brushes. The focus of this work is on brushes of either polyacrylic acid (PAA) or poly(N,N-dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA). PAA brushes provide a soft interface that prevents the denaturation of adsorbed proteins. PDMAEMA is known to respond to external stimuli. The lower critical solution temperature (LCST) of PDMAEMA can be used to tune the hydrophobicity of the interface with temperature. For the first time, the effect of elevated hydrostatic pressure, up to 1000 bar, on the functionality of these systems is investigated. Planar PAA and PDMAEMA brushes are prepared from precursor diblock copolymer Langmuir layers with varied grafting density utilizing the Langmuir-Schäfer transfer technique. For solvent-swollen PAA brushes, neutron reflectivity (NR) measurements are conducted at the solid-liquid interface after incubation in buffered D2O and after the adsorption of bovine serum albumin (BSA) from the aqueous liquid phase at 1 bar and 900 bar. Detailed volume fraction profiles of the PAA brush and adsorbed BSA proteins are extracted. The amount of adsorbed BSA is found to scale linearly with grafting density. An elevated hydrostatic pressure of 900 bar is found to have no impact on the structure of the PAA brush and its capability to bind BSA proteins. The PDMAEMA brushes are investigated by NR at the solid-liquid interface in a temperature range of 20 to 60 °C for hydrostatic pressures from 1 to 1000 bar. A novel theoretical model of the brush density profile is used to fit the experimental NR data. Increasing the temperature causes a continuous decrease of the polymer brush thickness due to a hydrophobic coil to globule transition of the polymer chains when crossing the LCST. Hydrostatic pressure is found to act antagonistic to temperature. The hydrophobic collapse of the PDMAEMA brush caused by a temperature increase of 10 K is counterbalanced by a pressure increase of 1000 bar.

Ausgangspunkt der Untersuchung ist die Frage, ob Hybridkonzepte auf hydrostatischer Grundlage eine realistische Alternative zu elektrohybriden Antriebskonfigurationen für Dieseltriebwagen sein können. Die Untersuchung dieser Fragestellung erfolgt mit Hilfe von Simulationsmodellen, die auf der 1-d-Simulationsumgebung Imagine.Lab AMESim beruhen. Zunächst wird die fahrdynamische und antriebstechnische Modellierung eines dieselhydraulischen Regionaltriebwagens unter Berücksichtigung einer energiesparenden Fahrweise dargestellt. Ausgehend von Massenbilanzen werden untereinander vergleichbare Hybridkonfigurationen auf hydrostatischer (Gasdruckspeicher), elektrostatischer (Doppelschichtkondensatoren) und elektrochemischer (Li-Ionen-Speicher) Basis entwickelt. Die Modellierung der hydraulischen und elektrischen Antriebsstränge wird eingehend diskutiert. Die abgeleiteten Hybridkonfigurationen werden anschließend bezüglich spezieller Fahrspiele und Betriebskonzepte detailliert untersucht, um auf dieser Grundlage günstige Parametrierungen der Systeme ableiten und die günstigste Betriebsstrategie identifizieren zu können. Anschließend wird eine umfangreiche Analyse des Verhaltens der verschiedenen Hybridkonfigurationen auf ausgewählten realen Nahverkehrsstrecken vorgenommen. Im Rahmen der durchgeführten Simulationen wird schließlich das Kraftstoffeinsparpotential in Abhängigkeit von Streckenprofil, Hybridkonfiguration und Zugart ermittelt und verglichen.

Nous analysons dans cette thèse différents aspects associés à la modélisation des écoulements à surface libre en eaux peu profondes (Shallow Water). Nous étudions tout d’abord le système d’équations de Saint-Venant à deux dimensions et leur résolution par la méthode numérique des volumes finis, en portant une attention particulière sur les aspects hyperboliques et conservatifs. Ces schémas permettent de traiter les équilibres stationnaires, les interfaces sec/mouillé et aussi de modéliser des écoulements subcritique, transcritique et supercritique. Nous présentons ensuite la théorie de la méthode d’assimilation variationnelle de données adaptée à ce type d’écoulement. Son application au travers des études de sensibilité est longuement discutée dans le cadre de l'hydraulique à surface libre. Après cette partie à caractère théorique, la partie tests commence par une qualification de l’ensemble des méthodes numériques qui sont implémentées dans le code DassFlow, développé à l’Université de Toulouse, principalement à l’IMT mais aussi à l’IMFT. Ce code résout les équations Shallow Water par une méthode de volumes finis et est validé par comparaison avec les solutions analytiques pour des cas tests classiques. Ces mêmes résultats sont comparés avec un autre code d’hydraulique à surface libre aux éléments finis en deux dimensions, Telemac 2D. Une particularité notable du code DassFlow est de permettre l’assimilation variationnelle de données grâce au code adjoint permettant le calcul du gradient de la fonction coût. Ce code adjoint a été obtenu en utilisant l'outil de différentiation automatique Tapenade (Inria). Nous testons ensuite sur un cas réel, hydrauliquement complexe, différentes qualités de Modèles Numériques de Terrain (MNT) et de bathymétrie du lit d’une rivière. Ces informations proviennent soit d’une base de données classique type IGN, soit d’informations LIDAR à très haute résolution. La comparaison des influences respectives de la bathymétrie, du maillage et du type de code utilisé, sur la dynamique d’inondation est menée très finement. Enfin nous réalisons des études cartographiques de sensibilité aux paramètres du modèle sur DassFlow. Ces cartes montrent l’influence respective des différents paramètres ou de la localisation des points de mesure virtuels. Cette localisation optimale de ces points est nécessaire pour une future assimilation de données efficiente. / We analyze in this thesis various aspects associated with the modeling of free surface flows in shallow water approximation. We first study the system of Saint-Venant equations in two dimensions and its resolution with the numerical finite volumes method, focusing in particular on aspects hyperbolic and conservative. These schemes can process stationary equilibria, wetdry interfaces and model subcritical, transcritical and supercritical flows. After, we present the variational data assimilation method theory fitted to this kind of flow. Its application through sensitivity studies is fully discussed in the context of free surface water. After this theoretical part, we test the qualification of numerical methods implemented in the code Dassflow, developed at the University of Toulouse, mainly at l'IMT, but also at IMFT. This code solves the Shallow Water equations by finite volume method and is validated by comparison with analytical solutions for standard test cases. These results are compared with another hydraulic free surface flow code using finite elements in two dimensions: Telemac2D. A significant feature of the Dassflow code is to allow variational data assimilation using the adjoint method for calculating the cost function gradient. The adjoint code was obtained using the automatic differentiation tool Tapenade (INRIA). Then, the test is carried on a real hydraulically complex case using different qualities of Digital Elevation Models (DEM) and bathymetry of the river bed. This information are provided by either a conventional database types IGN or a very high resolution LIDAR information. The comparison of the respective influences of bathymetry, mesh size, kind of code used on the dynamics of flooding is very finely explored. Finally we perform sensitivity mapping studies on parameters of the Dassflow model. These maps show the respective influence of different parameters and of the location of virtual measurement points. This optimal location of these points is necessary for an efficient data assimilation in the future.

Cette thèse de doctorat porte sur le calcul par la méthode des éléments finis du comportement dynamique de réservoirs élastiques précontraints contenant un liquide interne à surface libre. Nous considérons que la pression hydrostatique exercée par le fluide interne incompressible sur les parois flexibles du réservoir est à l’origine de grands déplacements, conduisant ainsi à un état d’équilibre non-linéaire géométrique. Le changement de raideur lié à cet état précontraint induit un décalage des fréquences de résonances du problème de vibrations linéaires couplées.L’objectif principal du travail est donc d’estimer, par des approches numériques précises et efficaces, l’influence des non-linéarités géométriques sur le comportement hydroélastique du système réservoir/liquide interne autour de différentes configurations d’équilibre. La méthodologie développée s’effectue en deux étapes. La première consiste à calculer l’état statique non-linéaire par une approche éléments finis lagrangienne totale. L’action du fluide sur la structure est ici modélisée par des forces suiveuses hydrostatiques. La deuxième étape porte sur le calcul des vibrations couplées linéarisées. Un modèle d’ordre réduit original est notamment proposé pour limiter les coûts de calcul associés à l’estimation de l’effet de masse ajoutée. Enfin, divers exemples sont proposés et comparés à des résultats de la littérature (issus de simulations numériques ou d’essais expérimentaux) pour montrer l’efficacité et la validité des différentes approches numériques développées dans ce travail. / This doctoral thesis focuses on the calculation by the finite element method of the dynamic behavior of prestressed elastic tanks containing an internal liquid with a free surface. We consider that the hydrostatic pressure exerted by the incompressible internal fluid on the flexible walls of the tank causes large displacements, thus leading to a geometric non-linear equilibrium state. The change of stiffness related to this prestressed state induces a shift in the resonance frequencies of the coupled linear vibration problem. The main objective of the work is therefore to estimate, through precise and efficient numerical approaches, the influence of geometric nonlinearities on the hydroelastic behavior of the reservoir/internal liquid system around different equilibrium configurations. The methodology developed is carried out in two stages. The first one consists in calculating the non-linear static state by a total Lagrangian finite element approach.The action of the fluid on the structure is modelled here by hydrostatic following forces. The second step is the calculation of linearized coupled vibrations. In particular, an original reduced order model is proposed to limit the calculation costs associated with the estimation of the added mass effect. Finally, various examples are proposed and compared with results from the literature (from numerical simulations or experimental tests) to show the effectiveness and validity of the different numerical approaches developed in this work.

Previous studies of short DNA hairpins have revealed that loop and stem sequences can significantly affect the thermodynamic stability of short DNA hairpins. Nevertheless, there has not been sufficient investigation into the pressure-temperature stability of DNA hairpins, and the current thermodynamic knowledge of DNA hairpins’ stability is limited to the temperature domain. In this work, we report the effect of hydrostatic pressure on the helix-coil transition temperature (TM) for eleven short DNA hairpins at different salt concentrations by performing UV-monitored melting. The studied hairpins form by intramolecular folding of 16-base self-complementary DNA oligo¬deoxy¬ribonucleotides. Model dependent (van’t Hoff) transition parameters such as ΔHvH and transition volume (ΔV) were estimated from analysis of optical melting transitions. Experiments revealed the ΔV for denaturation of these molecules range from -2.35 to +6.74 cm3mol-1. The difference in the volume change for this transition is related to differences in the hydration of these molecules.