En contrast amb els llenguatges clàssics de simulació, la tendència actual evoluciona cap a entorns de modelatge i simulació completament integrats. Aquests entorns combinen tècniques interdisciplinàries tals com IA, programació orientada a objectes, gestió de bases de dades y modelat de sistemes.Per aconseguir els anteriors objectius, la arquitectura del llenguatge de simulació i del entorn d'execució de la simulació te que ser dissenyat de manera que permeti la modularitat i la flexibilitat. Addicionalment, la robustesa del entorn te que ser potenciada.Aquesta tesi proposa el sistema de simulació MUSS, que emfatitza els següents aspectes innovadors: la arquitectura jeràrquica del llenguatge de simulació MISS, les fases de preprocés i de segmentació, y la estructura del entorn d'execució de la simulació i altres mecanismes de gestió relacionats. L'entorn MUSS pot tenir estudis, experiments y submodels; els submodels continus poden tenir regions inicial, dinàmica i estàtica. Els submodels son traduïts en codi objecte en aïllament gràcies al procediment de segmentació proposat. Aquest procediment esta basat en el concepte de digraf del submodel. La metodologia de segmentació incrementa la modularitat i flexibilitat del sistema evitant la estructura restrictiva dels submodels actuals. El digraf del submodel també es utilitzat per avaluar la consistència del codi. / In contrast with classical simulation languages, the present trends are evolving towards fully integrated interactive modelling and simulation environments. These environments have to combine interdisciplinary techniques such IA, object oriented programming, data base management and system modelling.To achieve the above objectives, the architecture of the simulation programming language and that of the run-time simulation environment which exercises the models should be designed allowing modularity and flexibility. Furthermore, the robustness of the environment should be reinforced.The thesis proposes the MUSS simulation system, emphasizing the innovative concepts put forwards: the hierarchical architecture of the MUSS simulation language, the pre-processor analysis and segmentation phases and the structure of the run-time simulation environment and related management mechanisms.A MUSS environment may enclose studies, experiments and submodels; continuous submodels may have initial, dynamic and static regions. Submodels are translated to object code in isolation thanks to the proposed segmentation procedure which in turn is based on the defined submodel digraph concept. The segmentation methodology increases the modularity and flexibility of the system avoiding the restricted general structure of the submodels. The submodel digraph is also used to test the consistency of the code.

Hoy en día, la normativa sobre gases que son tóxicos a muy bajas concentraciones se está haciendo muy estricta. Por esta razón, los dispositivos como los preconcentradores que permiten la detección de estos gases a bajas concentraciones se están investigando cada vez más.En esta tesis se hace un estudio sobre preconcentradores planos fabricados en silicio, con la idea de poder integrarlos con el sistema sensor. Estos preconcentradores se han simulado para comprender mejor su funcionamiento. Se ha hecho un estudio para conseguir una óptima homogenización de temperatura en el área calentada. Se han fabricado nuevos diseños con calefactores optimizados. También se han fabricado membranas grandes para poder depositar más material adsorbente y así incrementar la capacidad de concentración. Los nuevos diseños han sido caracterizados para validar las simulaciones y poder crear un modelo que sirva para probar nuevas ideas de diseño evitando los largos y costosos procesos de fabricación. / Nowadays the allowed limits of volatiles that are toxic at very low concentrations are becoming restrictive. For this reason, preconcentrators which let detection at low levels are becoming more important and its study is increasing.In this thesis, our aim is to design a planar preconcentrator in silicon technology, in order to be able to design in the same substrate the preconcentrator and the sensor system. Simulations have been developed to study its behaviour. A good homogenisation temperature is needed in order to obtain big concentrations in a narrow desorption peak. We will develop new designs which improve homogenisation temperature. Also, a large area is needed in order to have more adsorbent material which ensures more concentration. New design have been fabricated and characterized. Experimental results validate our simulations and let us to develop future designs avoiding time and cost fabrication.

La tesi presenta dues parts diferenciades:En primer lloc, el desenvolupament de diferents tècniques experimentals per a l'estudi del comportament acústic d'instruments musicals de vent de doble llengüeta; concretament de la tenora i del tible emprats en les cobles catalanes. Així, s'ha dedicat especial atenció a la captació i l'anàlisi dels transitoris d'atac: els transitoris que es produeixen entre l'instant en que s'inicia l'execució d'una nota i l'instant en que s'assoleix el règim estacionari. També s'ha abordat la mesura en temps real de la freqüència fonamental dels sons musicals; l'afinació. Per a realitzar la mesura ha estat necessari desenvolupar i posar a punt un instrument, basat en un microprocessador, que determina el període del so, i en general d'una vibració quasi periòdica, amb la rapidesa i precisió requerides per a seguir l'evolució temporal de l'afinació.En segon lloc, el desenvolupament d'un mètode de càlcul per a trobar la resposta impulsional dels instruments directament en el domini temporal -mètode de la multiconvolució- que parteix de la caracterització analítica de les funcions de reflexió i de transmissió que es presenten a les diverses discontinuïtats del perfil interior de l'instrument. Aquest mètode ha propiciat posteriorment el desenvolupament de la caracterització en el domini temporal del comportament acústic de conductes en general, i el desenvolupament de tècniques de convolució ràpida aplicables a la simulació de múltiples sistemes dinàmics. / La tesis realizada ha consistido en el estudio del comportamiento acústico del tible y la tenora en el dominio temporal, ambos son instrumentos musicales de viento populares de Cataluña. El estudio se ha centrado en tres aspectos: -Captación y análisis de los transitorios de ataque de las notas en diversas formas de ejecución musical. Medida en tiempo real de la afinación de las notas mediante un instrumento basado en un microprocesador y desarrollado por el autor. La medida en tiempo ha permitido analizar aspectos tales como la fluctuación de frecuencia asociada al vibrato o la afinación de diversas escalas musicales.-Determinación experimental y por cálculo de la respuesta impulsional de la columna de aire de ambos instrumentos. La respuesta impulsional de la columna de aire de ambos instrumentos. La respuesta impulsional se ha calculado directamente en el campo temporal a partir de la caracterización analítica de las reflexiones que se producen en las discontinuidades del perfil del instrumento -Método de multiconvolución. Este procedimiento se ha comparado con el tradicional basado en la transformada inversa de Fourier de la impedancia acústica. / First, the development of several experimental techniques to study the acoustic behaviour of double reed woodwind instruments (in particular of the "tenora" and "tible", catalan musical instruments used in open air performances). A special effort has been devoted to the capture and analysis of starting transients: sound transients produced when the player starts a new musical note, which finishes when the stationary regime is reached. The real-time of the fundamental frequency of musical sounds has been also treated in order to study the musical tuning of this kind of instruments. This study has required the design and development of an electronic device, based on a microprocessor, that allows the identification of the sound period with the sufficient speediness and accuracy to follow the tuning time history.Second, the development of a methodology to determine the impulse response of woodwind musical instruments directly in the time domain. This methodology, called multiconvolution, is based on the analytical description of reflection and transmission functions associated to the instrument bore discontinuities and its boundary conditions. The method has also lead to the later study of the dynamic behaviour of general acoustic ducts, and to the development of fast convolution techniques that can be applied to simulate the behaviour of different dynamic systems.

La utilización de aplicaciones de diferente naturaleza dentro de un mismo entorno, entorno heterogéneo, se está extendiendo gracias a la incorporación de técnicas de virtualización a los servidores. Compartir un servidor ofrece ventajas sobretodo en términos de eficiencia de energía, utilización del espacio o mantenimiento. La virtualización añade ventajas en la separación de las diferentes aplicaciones o entornos. Aún así los gestores de recursos para entornos heterogéneos tienen como principal dificultad ofrecer calidad de servicio (QoS) a diferentes aplicaciones, entornos o cargas. Una aplicación que realice streaming y otra que realice cálculo intensivo, normalmente , no colisionaran ya que los recursos utilizados son diferentes. Por el otro lado, colisionaran dos aplicaciones que trabajen con la CPU.Nuestra propuesta ofrece la posibilidad de introducir dentro de estos gestores de recursos la capacidad de predecir este tipo de entornos, en concreto transaccionales y Grid, para aumentar la QoS y el rendimiento. Las predicciones han de utilizar técnicas de simulación ya que la mayoria de las veces el sistema no será representable mediante técnicas analíticas, por ser un sistema saturado o tener características difíciles de representar.La simulación es una técnica utilizada para predecir el comportamiento de sistemas en multitud de áreas. Las simulaciones de componentes hardware son muy comunes, dado el coste de construcción de los sistemas simulados (procesadores, memorias...). Sin embargo, el uso de la simulación en entornos complejos, como es el middleware, y su aplicación en gestores de recursos tiene un uso muy bajo. Nosotros proponemos simulaciones ligeras capaces de obtener resultados utilizables en estos entornos.Entre las aportaciones y contribuciones de la tesis tenemos: (i) utilización de métodos de simulación para incrementar el rendimiento y la calidad de servicio de estos sistemas. (ii) ampliación de un sistema de monitorización global para aplicaciones mixtas (JAVA y C) que nos ofrece la posibilidad de conseguir información de lo que ocurre en el middleware y de relacionarlo con el sistema. (iii) creación de un gestor de recursos capaz de repartir los recursos en un entorno heterogéneo utilizando la predicción para tener en cuenta diferentes parámetros de calidad de servicio.En la tesis se muestran los mecanismos de creación de los distintos simuladores, las herramientas de obtención de datos y monitorización, así como mecanismos autónomos que pueden alimentarse de la predicción para producir mejores resultados. Los resultados obtenidos, con gran impacto en la QoS en el gestor creado para Globus, demuestran que los métodos aplicados en esta tesis pueden ser válidos para crear gestores de recursos inteligentes, alimentados de las predicciones del sistema para tomar decisiones. Finalmente, utilizamos las simulaciones realizadas incorporándolas dentro de un prototipo de gestor de recursos heterogéneo capaz de repartir los recursos entre un entorno transaccional y un entorno Grid dentro del mismo servidor. / Using different applications inside the same environment, heterogeneous environment, is getting more and more usual due the incorporation of the virtualization inside servers. Sharing a server offer advantages in different levels: energy, space, management. Virtualization helps to separate different applications or environments. On the other hand, resource managers have as principal issue offer Quality of Service for different applications, environments or workloads. A streaming server and a CPU intensive application would not collide; the resources they need are different. However, two applications that need CPU processing power will collide.Our proposal offers the possibility to introduce inside the resource manager the capacity to predict these environments. We will work with transactional and Grid environments, and we will increase the QoS and the performance. We need to use simulation techniques for our predictions because a large number of times the system won't be able to be modelled with analytic techniques, for being a saturated system or having features that are hard to reproduce.Simulation is a technique used to predict the behaviour of multiple systems in a large number of areas. Hardware simulations are very common because the building/testing cost of the simulated system (processor, memory, cache,...) is high. However, using simulation in complex environments, as the middleware, and its use in resource management is low. We propose light simulations that can obtain results that can be used in these environments.We will enumerate our contributions: (i) Use simulations to increase the performance and the QoS of those systems. (ii) Improve a global monitoring system for mixed applications (JAVA and C) that gives us information about what happens in the middleware and in the system. (iii) Build a resource manager that can share the resources in a heterogeneous environment an use the prediction to ensure the different QoS parameters that we provide.In the thesis we show how we built the different simulators, the different tools to obtain information and monitorize the applications, and finally the autonomic mechanisms that can feed with the prediction to obtain better results. Results obtained, with great success in the case of the resource manager created for Globus, show and demonstrate that the applied methods in this thesis are suitable to create intelligent resource managers, fed with predictions of the system to take decisions. Finally, we add the built simulations inside a heterogeneous resource manager that shares resources between a transactional environment and a Grid environment inside the same server.

L'objectiu primordial d'aquest treball és la comparació entre el funcionament d'un reactor discontinu i un de semicontinu. Per això es porta a terme la modelització matemàtica d'ambdós, utilitzant programes propis emprant el llenguatge Fortran 77, a més del simulador ISIM i el software MATLAB. La validació dels models matemàtics s'efectua, en primer lloc, a partir de dades de la bibliografia. A partir d'aquí, es realitzen proves experimentals en una planta piloto amb un reactor encamisat de vidre. Les primeres proves han consistit simplement en escalfar i refredar aigua, per tal de determinar els coeficients de transmissió de calor. Seguidament s'han realitzat experiments amb dos tipus de reacció, segons el seu comportament tèrmic: la reacció de saponificació de l'acetat d'etil, que és poc exotèrmica, i la reacció d´'oxidació del tiosulfat de sodi amb peròxid d'hidrogen, que és molt exotèrmica. Per a la reacció de saponificació, en ser àcid base, s'han obtingut els perfils de concentració a partir de mesures de pH, que en la majoria de treballs no es presenten, ja que segueixen la reacció només a partir de mesures de temperatura. Per a la reacció d'óxido-reducció s'ha estudiat la influència de diverses variables (flux d'addició, temperatura d'addició, concentració inicial, temperatura inicial, velocitat d'agitació), arribant a la conclusió de que per aconseguir un bon control de la temperatura en l'interior del reactor, és necessari operar de forma semicontinua. Aquest sistema permet manipular a més de la temperatura de la camisa (única opció pel reactor discontinu), el flux d'addició d'un dels reactius. L'objectiu final del treball ha estat aconseguir optimitzar aquest flux d'addició, per tal de mantenir la temperatura del reactor per sota d'un valor de consigna. S'ha utilitzat un programa d'optimització, a partir de la tècnica d'Algorismes Genètics (software MATLAB), aconseguint obtenir varies combinacions de flux/temps d'addició, que permeten el control de la temperatura de reacció. / El objetivo primordial de este trabajo es la comparación entre el funcionamiento de un reactor discontinuo y uno semicontinuo. Para ello se lleva a cabo la modelización matemática de ambos, utilizando programas propios empleando el lenguaje Fortran 77, además del simulador ISIM y el software MATLAB. La validación de los modelos matemáticos se efectúa, en primer lugar, a partir de datos de la bibliografía. A partir de aquí, se realizan pruebas experimentales en una planta piloto con un reactor encamisado de vidrio. Las primeras pruebas han consistido simplemente en calentar y enfriar agua, para determinar de los coeficientes de transmisión de calor. Seguidamente se realizan experimentos con dos tipos de reacción, según su comportamiento térmico: la reacción de saponificación del acetato de etilo, que es poco exotérmica, y la reacción de oxidación del tiosulfato de sodio con peróxido de hidrógeno, que es muy exotérmica. Para la reacción de saponificación, al ser ácido base, se han obtenido los perfiles de concentración a partir de medidas de pH, que en la mayoría de trabajos no se presentan, puesto que siguen la reacción sólo a partir de medidas de temperatura. Para la reacción de óxido-reducción se ha estudiado la influencia de distintas variables (flujo de adición, temperatura de adición, concentración inicial, temperatura inicial, velocidad de agitación), llegando a la conclusión de que para lograr un buen control de la temperatura en el interior del reactor, es necesario operar de forma semicontinua. Este sistema permite manipular además de la temperatura de la camisa (única opción para el reactor discontinuo), el flujo de adición de uno de los reactivos. El objetivo final del trabajo ha sido lograr optimizar este flujo de adición, para mantener la temperatura del reactor por debajo de un valor de consigna. Se ha utilizado un programa de optimización, a partir de la técnica de Algoritmos Genéticos (software MATLAB), logrando obtener varias combinaciones de flujo/ tiempo de adición, que permiten el control de la temperatura de reacción. / The most important objective of this work is to compare the behaviour of a batch and semibatch reactor. Therefore, mathematical models of both reactors have been developed, using our own programs written in Fortran 77 language, the ISIM simulator and MATLAB software. Initially the mathematical model validation is made from bibliography data. Then experimental tests have been carried out on a pilot plant with a glass-jacketed reactor. The first experiments consisted of heating and cooling water, in order to obtain the heat transmission coefficients. Following this two experiments with different thermal behaviour reactions have been developed: the ethyl acetate saponification reaction (slowly exothermic) and the thiosulfate-peroxide reaction (highly exothermic). The first is an acid-base reaction. It has obtained its concentration profiles by pH measuring. These profiles are not present in most articles, because the reaction is studied only using temperature profiles. For the oxidation-reduction reaction the influence of several variables has been studied (inlet flow, inlet temperature, initial concentration, initial temperature, agitation rate). The conclusion obtained is to obtain a good temperature control inside the reactor, the best operation mode is the semibatch. This system allows in addition to jacket temperature (it is the only option for the batch reactor), to control the inlet flow of one reagent. The final objective of this work has been to optimize the inlet flow, in order to maintain the reactor temperature under the set-point value. In this case, an optimization program has been used, based on Genetic Algorithms method (MATLAB software). In this way several flow/addition time combinations have been obtained, which attain the temperature reaction control.

En aquesta tesi es construeix un simulador numèric de la paret abdominal inferior, per tal de determinar la gènesis i les causes de les hernies inguinal humanes. Així, un model amb dades reals d'aquesta regió del cos humà (correctament discretitzades) ens permetrà reproduir les propietats dinàmiques de diferents elements de la regió permetent la simulació de la hernia en el moment que te lloc.La simulació muscular en general, ha tingut un paper secundari en la simulació numèrica, ja que en ocasions sols han interessat les propietats genèriques del múscul (per això es considera el múscul com un sol element) i no en un estudi detallat de les parts del múscul. El camp on la simulació ha estat més productiva ha estat la simulació cardíaca, a causa del constant interès en la creació de models del múscul cardíac i es per aquest motiu que sols es troben models detallats en aquest cas.La contracció de la fibra muscular va ser simulada fen servir el model reològic de Hill-Maxwell presentat per en J.Bestel en el que es regula la contracció muscular amb una funció de potencial d'activació u(t). Aquest model és el primer model dinàmic en dimensió u a nivell microscòpic de la contracció muscular.Actualment, existeixen moltes conjectures sobre les causes de les hèrnies, malgrat tot, no ha estat possible un estudi detallat sobre l'origen de les hèrnies. Per altra banda, és impossible captar el moment en que es genera una hèrnia, i per altra banda hi ha una carència de model prou detallats de la contracció muscular.En aquesta tesi es presenta un estudi dinàmic de la paret abdominal inferior amb els elements actius (els músculs) i els elements passius (fàscies, lligaments i altres teixits), és per això que es pot dur a terme un estudi amb varis aspectes físics i químics que intervenen a la gènesis de les hernies. El model reprodueix la dinàmica real del àrea tal i com A. Keith i W.J. Lytle varen conjecturar als inicis del segle passat i que són usualment acceptats per la comunitat de cirurgians.Aquest és el primer model que reprodueix la dinàmica real de la regió inguinal, prova la existència de dos mecanismes de defensa (el mecanisme de persiana i el mecanisme de esfínter a l'anell inguinal). Amb aquest model de contracció muscular podem estudiar diversos paràmetres que tenen un paper important a la gènesis de les hernies inguinals i podem dur a terme un estudi més detallat sobre els elements de risc. Aquests paràmetres ( el mòdul de Young, el coeficient de Poison o la pressió intraabdominal, per exemple) tenen un efecte hipotètic no provat en la gènesis de les hèrnies. Aquest treball, avalua l'efecte real de diversos paràmetres al model lineal i proposa una simulació no lineals per la simulació muscular.ABSTRACT / This PhD thesis aims to build a numerical simulator of the inferior abdominal wall, in order to determine the genesis and causes of the inguinal hernia. Thus, a model with real data on the region of human body (properly discretized) has been built that reproduces the dynamic properties of the various elements of the region allowing the simulation of the moment at which the hernia occurs. Muscular simulation in general, has became a secondary subjec regarding numerical simulation, because on many occasions the interest has been concentrated in the general properties of the muscle (so that the muscle is considered a single element) and not in a detailed study of each of the parts of the muscle. The field where simulation has possibly been more productive is the cardiac simulation because of the constant interest in creating models of the cardiac muscle and it is for this reason that the only detailed models that exist are those related to the cardiac muscle. The muscular fibre contraction was simulated using the Hill-Maxwell rehologic model presented by J. Bestel which it regulates the contraction and recovery by means of potential activation function u(t). This model is the first dynamic model in dimension one of a microscopic muscle level. Currently, there is much varying conjecture regarding the causes of hernias, despite this however, a detailed study of their genesis, has not been possible. This is because on the one hand, it is impossible to catch the moment in which a hernia is generated, and, on the other, there is a lack of sufficiently detailed models of the muscles involved. We present a dynamic model of the inferior abdominal wall with the active elements (the muscles) and the passive elements (fascias, ligaments and other tissues), so that a study can be made of the various physical and chemical aspects that generate hernias. The model reproduces the real dynamic of the area, as A. Keith and W.J. Lytle conjectured at the beginning of the past century and commonly accepted by surgery community. This is the first model which reproduces the real dynamic in the inguinal area, so that we can prove the existence of the two defence mechanisms (the shutter mechanism and the sphincter mechanism in the inguinal ring). With this muscular contraction model we can study several parameters that it have an important role in the inguinal hernia genesis and we can do an accurate study about risk elements in the hernia inguinal. This parameters (Young's modulus, Poison's coefficient or intraabdominal pressure, for instance) have an hypothetical and no proved effect in the genesis of inguinal hernias. This work, evaluate the real effect of several parameters in the lineal model and propose a non linear model for the muscular simulation.

La Tesi en qüestió presenta una metodologia per a l'estudi de les Vàlvules Limitadores de Pressió i concretament en les que presenten un tamany reduït, taps de 10 [mm] i amb seccions de pas de fins a 2 [mm], amb prestacions definides per a Q<5 [l/min] i P<150 [bar]. L'estudi es presenta en base a aprofundir en el coneixement dels fenòmens estàtics, dinàmics i fluidodinàmics que es produeixen durant el funcionament de la mini VLP i la variació d'aquest comportament en funció de variables pròpies de disseny. Aquest estudi s'enfoca en dos vessants diferenciades però complementàries.Es pretén deduir criteris de disseny en base a- Comportament dinàmic. Estudi de l'equació del moviment de l'obturador en funció dels paràmetres globals de disseny com, rigidesa de la molla, diàmetre d'entrada, massa del tap de la mini VLP. - La fluidodinàmica interna. Estudi de la fluidodinàmica interna de la mini VLP en funció dels paràmetres de disseny específics del tap o obturador de la mateixa. per tal de realitzar aquesta tasca s'utilitza el programa de simulació numèrica Fluent.La Tesi s'estructura en base a aquests dos estudis i presenta les següents etapes.- Anàlisis crític de l'estat de l'art.- Desenvolupament d'un model teòric de funcionament en règim permanent i transitori d'una mini VLP. Aquesta modelització es realitza per mitjà de la linealització de les equacions governants del procés i la posterior implementació en un programa de simulació, Matlab-Simulink, per a la obtenció de les corbes de funcionament i les zones d'estabilitat de la mini VLP.- Anàlisis, mitjançant simulació numèrica, de la fluidodinàmica interna de la mini VLP en funció d'una geometria definida.- Anàlisis experimental. Es dissenya i construeix un banc experimental d'assaig per a contrastar i validar experimentalment els models proposats de la mini VLP.L'objectiu de la Tesi es desenvolupar una nova metodologia que combini les eines de simulació amb equacions governants amb mètodes computacionals avançats i test de laboratori profund per tal de comprendre el comportament de nous components oleohidràulics de tamany reduït, aprofundint en aquells criteris de disseny que són més sensibles a la miniaturització. S'ha aplicat aquesta metodologia en diferents tipologies geomètriques de tap. S'han simulat i assajat geometries còniques guiades i no guiades, geometries amb valona (xamfrà) sense guiar i geometries planes amb disseny singular guiades i sense guiar.Es presenta a continuació un recull dels aspectes més importants del desenvolupament de la Tesi.Els resultats de la simulació fluidodinàmica posa d'evidència la importància de la simetria del fluxe i el guiat de l'obturador amb l'objecte d'evitar inestabilitats no desitjables. El guiat del tap és clau per a l'obtenció d'un nivell de funcionament òptim. Sobret tot en el cas del nivell sonor.Les inestabilitats i sorolls generats com a conseqüència de l'aparició de cavitació són inevitables. En general es manifesten en una gamma de freqüències superiors als 3000 [Hz]. La seva incidència en el comportament global de la mini VLP es pot considerar moderat i acceptable.Les inestabilitats els efectes de les quals són més severes són conseqüència dels graus de llibertat que posseeix l'obturador. La autoexcitació en aquests casos pot arribar a efectes sonors molt apreciables i molestos. S'ha de facilitar per tots els mitjans el guiat de l'obturador. Ha quedat demostrat la idoneïtat de la metodologia de pre disseny de la mini VLP basada en l'aplicació dels principis bàsics de conservació de la massa, quantitat de moviment i energia en forma de balanços integrals. Per estudiar el comportament dinàmic i predir la influència de paràmetres bàsics tals com massa de l'obturador, constant elàstica de la molla, etc, és suficient deduir el criteri d'estabilitat a partir de la linealització de les equacions anteriors. De tots els resultats es destaquen les idees següents.Utilització de carcassa de metacrilat en la realització de les proves experimentals que ha permès entendre la fenomologia fluidodinàmica existent i relacionar-la amb els valors de les variables de funcionament, poden establir zones diferents de funcionament.La utilització de les eines de simulació, concretament el mòdul de malla dinàmica del programa de volums finits Fluent, ha permès obtenir resultats fins ara no presentats. Considerant-ne un avanç important, la introducció d'aquest tipus de simulacions en el sector oleohidràulic.Els fenòmens de vibració en valors de freqüència pròpia es destaquen com els més perjudicials en el funcionament de la mini VLP. Es demostra que la geometria no juga cap paper esmorteïdor d'aquest fenomen. / This Thesis presents a methodology for the study of mini relief valve of small size, plugs of 10 [mm] and flow paths of about 2 [mm]. The main characteristics of this component are Q<5 [l/min] i P<150 [bar]. This work is focused in a better understanding of the static, dynamic and fluid dynamic behaviour and how this is afected by the cariation of own design variables. This study has two main areas, - Dynamic behaviour. Study of the movement equation of the plug as a function of the global design parameters like for example spring stiffness, inlet diameter or plug mass.- Internal fluid dynamic. Study of the internal fluid dynamic behaviour of the mini relief valve as a function of the specific design characteristics of the plug. This work is made by the use of numerical simulations.The Thesis is structured as follow,- State of the art. Critical analysis.- Development of a theoric model in steady and transient state. This modelization is done with Matlab-Simulink and the stability zones are obtained.- Analysis using numerical simulations of the internal flow as function of a defined geometry.- Experimental test. A test bench has been designed and constructed to obtain the real behavior of the mini relief valve and to be compared with theoric models.The aim of this Thesis is to develop a new methodology that assembly the theoretical models, the numerical simulation tools and experimental tests, to understand the behavior of mini hydraulic components and the design variables that are more affected by the miniaturization.This methodology has been applied to different plug geometries. Conical or non conical plugs, guided or non guided plugs have been simulated and tested. Is shown briefly the most important results of this work.The numerical simulation results show how important is the flow symmetry and the plug guidance in order to eliminate non desired instabilities. This is a key point in the attenuation of the sound level. The instabilities and noise generated as a consequence of cavitation are non avoidable. They appear at 3000 [Hz] or higher. The affectation degree in the mini relief valve global behavior is acceptable.Depending on the freedom degrees of the plug, the instabilities increase and the global behavior can be really affected. Guidance is strongly recommended. The application of the main equations as a predesign methodology has allowed the obtaining of the stability criterion related to the mini relief valve basic parameters.The use of a methacrilate body in the test has made possible the understanding of the internal fluid dynamic and the relation with the global working parameters. The results obtained with the dynamic mesh used in the numerical simulations open a new and interesting research field in hydraulic components. The most detrimental behavior is related with the mini relief valve resonance frequency. The geometry does not attenuate this vibration behavior.

En este trabajo abordan diversos problemas relacionados con los flujos de fluido en régimen turbulento. El principal problema tratado es el de la dispersión de partículas en tiempos intermedios. Se analizan también las funciones de estructura a pequeña escala.En la primera parte, además de las ecuaciones de fundamentales de la Dinámica de Fluidos y de algunas herramientas estadísticas básicas, se tratan los temas de turbulencia bidimensional, espectro de energía, correlaciones de velocidad, escalas de la turbulencia, intermitencia, métodos numéricos y dipersión de partículas en flujo turbulento.En la segunda parte de la Tesis se analizan dos métodos numéricos de base muy diferente. El primero es una Simulación Numérica Directa (DNS), con la que se resuelve, de forma explícita, todas las escalas de un flujo turbulento a partir de las ecuaciones de la dinámica. Esto limita fuertemente el número de Reynolds de la simulación. El segundo método es conocido como Simulación Cinemática (KS), donde la única ecuación de la dinámica que se considera es la condición de continuidad.En la KS el flujo turbulento es simulado como la superposición de una serie de modos de Fourier. A cada modo le correponde una escala, determinada por un vecor número de onda, y una energía, dada por el coeficiente del modo. Estos coeficientes son calculados a partir del espectro de energía del campo que se pretende simular. Las características más importantes del campo simulado mediante la KS son:"No hay malla de discretización ni extrapolación a pequeñas escalas de espacio y tiempo. El campo es calculado en cualquier instante y cualquier posición. Esto lo hace especialmente atractivo para análisis Lagrangiano."Es posible elegir diferentes parámetros del flujo: espectro de energía, escalas, energía total, número de Reynolds.En la última parte de la Tesis se muestran los resultados de dos análisis diferentes realizados con la KS.En primer lugar se realiza una comparación exhaustiva de un flujo bidimensional generado mediante KS con otro, con idéntico espectro de energía, simulado con una DNS. Sobre ambos se realiza un análisis comparativo tanto Euleriano como Lagrangiano. El análisis Euleriano muestra bastantes diferencias entre ambos flujos. Las funciones de estructura, sin embargo, con muy semejantes a pequeña escala. El análisis Lagrangiano ofrece resultados sorprendentes en cuanto a semejanza entre un flujo y otro. El valor de la escala integral Lagrangiana de tiempo permite ajustar la evolución temporal de la KS. La dispersión absoluta es afectada por las estructuras coherentes debidas a la dinámica presente en el flujo simulado mediante la DNS, y ausentes en la KS. Estas estructuras coherentes dinámicas no parecen afectar a la evolución temporal de la dispersión relativa.En segundo lugar se realizan dos series de experimentos con la KS, analizando diferentes aspectos de la variación de la ley espectral del flujo turbulento. En la primera serie de experimentos se varia la ley espectral manteniendo uniforme la energia total del campo. Se analizan, por un lado, la estructura de la turbulencia para diferente ley espectral de potencia, y se propone una expresión para la función de estructura de orden p en función de la escala y de la ley espectral, para escalas menores que la microescala de Taylor. Por otro lado, se analiza también el efecto sobre la dispersión relativa.En la segunda serie de experimentos se varia la ley espectral manteniendo uniformes las escalas características del campo, de forma que se obtienen fuertes variaciones de energía. Se analiza el efecto sobre la dipersión relativa, observándose que se cumple la ley de Richardson generalizada, independientemente de la energia del campo, para espectros con potencia menor que 2. / In this work we study different problems related to the flow of fluids in turbulent motion. The main problem on which we focus is the particle dispersion for middle times. Structure functions on a small scale are analised as well.In the first part, besides the fundamental dynamic equations and some basic statistical tools, the following points are discussed: bidimensional turbulence, energy spectrum, velocity correlations, scales of turbulence, intermitence, numerical methods and particle dispersion in turbulent flow.In the second part, two numerical methods with very different bases are analised. The first one is a Direct Numerical Simulation (DNS), where all the scales of the flow are explicitly resolved from the dynamic equations. The second model is known as Kinematic Simulation (KS), where the only dynamic equation involved is the continuity condition.With the KS the turbulent flow is simulated as a superposition of a Fourier modes series. Every mode is related to a scale which is brougth about by a wavenumber vector, and an energy which is given by the mode coefficient. These coefficients are calculated from the energy spectrum of the simulated field.The most important characteristics of the KS simulated field are:"There is no discretitation grid nor small time and space scales interpolation. The field can be calculated in any time and any position. This makes this model specially attractive for Lagrangian analysis."It is possible to choose between different parameters: energy spectrum, scales, total energy, Reynolds number.In the last part of the thesis, the results of two different analysis carried out with KS are shown.In first place, an exhaustive comparison of a bidimensional flow generated by KS and another with an identical energy spectrum generated by DNS, is performed. With both a comparative analysis Eulerian and Lagrangian is carried out. The Eulerian analysis shows various differences between both flows. However, the structure functions are very similar on small scales. The Lagrangian analysis gives surprising results with regard to the similarity between both flows. The value of the Lagrangian integral time scale allows the KS temporary evolution to be adjusted. The absolute dispersion is affected by the coherent structures due to the dynamic present in the DNS simulated flow, which are absent in the KS. These dynamic coherent structures don't seem to affect the temporary evolution of the relative dispersion.In second place, two experimental series with KS are carried out, analysing different aspects of the variation of the spectral law of turbulent flow. In the first experimental series, the spectral law is modified keeping the total energy of the field uniform. On one hand, the structure of the turbulence for different spectral laws are analysed and an expression for the p-order structure function for scales smaller than the Taylor microscale, is proposed. On the other hand, the effect on the relative dispersion is analysed.In the second experimental series, the spectral law is modified keeping the field characteristic scales uniform, obtaining strong energy variations. The effect on the relative dispersion is analysed, observing that the generalized Richardson law is fulfilled, independently of the field energy, and for spectra with

Aquesta tesi tracta de la creació d'un nou programari de codi obert i d'una interfície de programació (API) per realitzar simulacions (bio) moleculars, així com de a la seva aplicació posterior a problemes biològics. El nou programa, Adun, es focalitza en les àrees clau del càlcul d'energies lliures, el desenvolupament ràpid de programari i la productivitat d'alt rendiment. Mètodes com SCAAS, EVB i Born generalitzat han estat implementats per tal d'assolir el primer objectiu. La presencia d'aquestes tècniques, a m´es d'altres, mostra la velocitat de desenvolupament d'Adun. Totes les característiques s´on accessibles mitjanant una interfície gràfica d'usuari avançada que proveeix de noves capacitats, com el tractament de dades integrat o la compartició de dades i de càlculs distribuïts. La capacitat d'Adun de tractar problemes biològics és il·lustrada amb la investigació de la dinàmica de la proteïna Ras i el desenvolupament, implementació i demostració d'un nou mètode per a la determinació de camins de transició. A més, per tal de demostrar el potencial del programa Adun, aquests estudis també proporcionen una visió avançada sobre l'ús de la informació dinàmica en determinar la unció de les proteïnes. L'estat actual del programa i els resultats dels dos estudis és, doncs, discutit, i es donen indicacions dels objectius i direccions futurs. Finalment s'examina el paper dels científics computacionals com desenvolupadors d'eines, per a ells mateixos o per a tota la comunitat científica. / This thesis deals with the creation of a new open-source program and API for biomolecular simulation and its subsequent application to biological problems. The program, Adun, focuses on the key areas of biological free-energy calculations, rapid development and highperformance productivity. Methods such as SCAAS, EVB and switched Generalised-Born have been implemented to realise the first aim. The presence of these techniques, along with a multitude of others, verifies Adun's rapid development potential. All these features are united by an advanced graphical user interface which provides novel capabilities such as inbuilt data management, and distributed datasharing and computation. Adun's ability to tackle biological problems is illustrated with an investigation of Ras dynamics and the development, implementation and testing of a novel method for determining transition paths. In addition to concretely demonstrating Adun's potential these studies also provide insight into the use of dynamic information in elucidating protein function. The current state of the program and the results of the two studies is discussed and indications of future aims and directions given. In addition the role of computational scientists as developers of tools, for themselves and the wider scientific community, is examined.

Esta tesis se centra en el estudio de la influencia del solvente en la estructura y dinámica del ADN mediante técnicas de simulación por ordenador.En la misma se han realizado dos bloques diferenciados, cuyos objetivos concretos serían: 1- El estudio de una secuencia de ADN en solución con diferentes fuerzas iónicas con el objetivo de racionalizar cómo los contraiones modulan las propiedades estructurales y dinámicas de la molécula. 2- El estudio de diversos ácidos nucleicos canónicos y no canónicos en ausencia de solvente, bajo condiciones similares a las que tienen lugar en los experimentos de espectrometría de masas por ionización con electrospray (ESI-MS). Este bloque, a su vez, está dividido en tres trabajos: i/-estudio de la doble hélice de ADN en condiciones de vacío propias de los experimentos de ESI-M, ii/-estudio de la naturaleza de complejos no covalentes entre minor groove binders (mG-binders) y ADN de doble cadena en condiciones de vacío, iii/-análisis del comportamiento de estructuras de ADN formadas por cuatro cadenas (G-cuadrúplex) en condiciones de vacío.La técnica utilizada para este propósito ha sido la Dinámica Molecular, la cual permite la descripción rigurosa a nivel atómico de las propiedades estructurales, energéticas y dinámicas de la molécula. Los resultados obtenidos en esta tesis complementan la información disponible en la actualidad sobre la estructura y conformación del ADN en dichas condiciones extremas. / This thesis is centered in the theoretical study of the influence of the solvent in the structure and dynamics of the DNA. First, there is a study of 12-mer sequence of DNA under different ionic strengths with the objective of elucidate how the molecule is influenced by the ionic atmosphere. Later on, different nucleic acids are studied with the absence of solvent under similar conditions to the Electrospray Ionization Mass spectrometry technique with the objective of study the structural, energetic and dynamics properties of DNA in the gas phase. The systems studied are:-Double helix of DNA.-Non covalent complexes between minor-groove binders and double stranded DNA.-G-quadruplexes of DNA.The main computational approach used has been the Molecular Dynamics technique. This powerful method allows to study at atomistic level the Nucleic Acids under those extreme conditions mentioned. The results obtained in this thesis complement the experimental information available about the structure and conformation of DNA in vacuum.