La Tesi s'emmarca en els estudis de risc sísmic que es duen a terme en Servei Geològic de Catalunya, la contribució d'aquest treball a aquests estudis ha consistit en la determinació precisa del moviment sísmic que es pot esperar en un emplaçament determinat, a partir de diferents mètodes de simulació numèrica y comparant els resultats amb dades reals. L'aplicació de tècniques de simulació numèrica permet analitzar les característiques del moviment sísmic del sòl i ajudar a la comprensió de les seves relacions amb els fenòmens de generació i propagació de les ones sísmiques. En aquesta Tesi es descriu breument la base teòrica de diferents mètodes de modelització del moviment del sòl, uns basats en conceptes que provenen del camp de la sismologia, no utilitzats fins ara al nostre país y altres, més utilitzats, que són propis del camp de la Dinàmica de sols. Es dedica especial atenció a la amplificació de les ones deguda a les característiques geològiques i geomètriques locals. La implementació d'un conjunt de programes basats en aquests mètodes ha permès aplicar-los a diferents casos concrets y comparar els resultats obtinguts amb dades reals. La aplicació de mètodes diversos al mateix problema concret ens ha permès tenir una visió més completa dels processos associats al moviment sísmic, visió que és enriquidora tant per el camp de la sismologia com de l'enginyeria sísmica.Els mètodes presentats s'han aplicat als següents casos concrets:- Modelització del moviment del sòl degut al sisme del 15/12/1991 de Ml=4.2, amb epicentre al sud de Barcelona, a les estacions de Poblet (3 components) i Vandellós (1 component) situades a una distància de 100 km de l'epicentre. S'estudia la influència del medi de propagació i dels paràmetres focals, obtenint-se un model d'estructura i uns paràmetres focals semblants als determinats a partir del mètode habitual basat en les primeres arribades de la fase P.- Modelització del moviment del sòl en diferents emplaçaments de la Vall d'Ashigara (Japó) a partir de dos sismes- fort i feble- considerant efectes de font puntual, del medi de propagació i de la geologia i topografia locals. Aquest estudi és el resultat de la nostra participació, junt amb el LGIT de Grenoble, en un exercici internacional de cal·libració de mètodes d'estimació d'efectes locals. La posterior comparació de les prediccions realitzades amb registres reals ha permès calibrar els mètodes i definir el seu rang de validesa.- Estudi de la influència de diferents paràmetres en la resposta el sòl i la seva dependència amb el nivell sísmic d'entrada (no linealitat) a partir dels registres obtinguts a la xarxa d'accelerògrafs SMART-1 de Taiwan. Paral·lelament a la observació s'apliquen diferents mètodes de modelització per verificar si les respostes del sòl observades poden ser predir-se. / This Thesis is produced in the framework of the seismic risk studies developed by the Geological Survey of Catalonia, the contribution of this work has been the seismic ground motion characterisation thought the application of different numerical simulation methods and comparing the synthetic results with real data. With the application of different numerical simulation techniques we can analyse the seismic soil response and to know their relations with the seismic wave generation and propagation.In this work, the theory of different 1D and 2D ground motion modelling methods are described, ones of them are seismological methods, used in this Thesis as a first time in our country, and the others are engineering methods, more usually used in our country. Special attention is done to the wave amplification in relation with the local geological and geometrical characteristics. A set of programs based on this methods have been implemented and they have been applied to several cases and the synthetic results compared with the real ones. The application of several methods to the same problem gives us to have a complete definition of the processes involved in the soil seismic motion, and is useful as much for the field of the Seismology like from the Seismic Engineering.The numerical methods have been applied to the following cases:- Ground motion numerical simulation for one Ml=4.2 earthquake, with epicentre in South Barcelona (15/12/1991), in Poblet station (3 components) and Vandellós (1 component), both at 100 km of distance form the epicentre. The influence of focal parameters and propagation have been studied and a good structural model and focal parameters obtained, similars to the obtained with classical methods.- Modelling of ground motion in different soil sites in Ashigara-Valley (Japan), considering two earthquakes (strong and moderate) a point source and a realistic structural and topographical model of the local sites. This study is the result of our participation, with the LGIT (Grenoble), in one international experiment for the calibration of numerical site effects estimation. The later comparison between predictions and real records in soil sites it allows the methods calibration and their validation.- Experimental study of the soil response and their dependency with the input ground motion in rock (possible non linear behaviour), in the Smart-1 accelerometer array in Taiwan. The empirical study is completed with a numerical one to verify if the observed behaviour can be predicted.

The numerical simulation model presented is based on the integration of the fluid conservation equations (continuity, momentum and energy) in the whole compressor domain (compression chamber, valves, manifolds, mufflers, connecting tubes, parallel paths, etc.) using instantaneous local mean values for the different variables. It is interesting to remark how momentum equation has been taken into account in all compressor parts and the possibility to solve parallel paths, resonators, etc. Effective flow areas are evaluated considering multidimensional models based on modal analysis of fluid interaction in the valve. Then, second and third order vibration models of valve are also considered. The possibility to use compound bound has been also implemented.The force balances in the crankshaft connecting rod mechanical system are simultaneously solved at each time-step considered in the thermal and fluid dynamic compressor model. It allows to evaluate the instantaneous compression chamber volume and the different forces in the crankshaft connecting rod mechanical system. Mechanical system forces allows to know important information to predict possibleover-stresses in piston, piston pin, crankshaft, connecting rod, etc.The thermal analysis of the solid elements is based on global energy balances at each macro volume considered (shell, muffler, tubes, cylinder head, crankcase, motor, etc.). Some improvements can be implemented (shell conduction, heat transfer coefficient evaluation, etc.).The resulting governing equations (fluid flow, valve dynamics, conduction heat transfer in solids, etc.) are discretized by means of a fully implicit control volume formulation. The complete set of algebraic equations are coupled using the segregated he complete set of algebraic equations are coupled using the segregated pressure based algorithm Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations(SIMPLEC) extended to compressible flow. Second and third time order schemes have been implemented for the transient terms.An extensive hermetic reciprocating compressor experimental validation has been presented and the experimental know-how acquired has been highlighted. Furthermore, two commercial hermetic reciprocating compressor have been instrumented in detail to obtain the thermal temperatures map and the pressure fluid evolutions along compressor for different working conditions. It is interesting to remark as a novelty, the use of very small absolute pressure transducers, instead of the standard relative transducers. They allow to know instantaneous absolute pressure inside compressor chamber, without the necessity of measurement an absolute pressure outside the compression chamber (as is usual in this kind of experimental works). The global comparative results have allowed to check the possibilities of the numerical simulation presented above and its accuracy compared with experimental data. After that, this work show the capabilities offered by the simulation presented and its final objective, a better understanding of the thermal and fluid dynamic compressor behaviour to improve the design of these equipments.Then, the objective has been to review and present different physically meaningful parameters that characterize the reciprocating compressor behaviour (volumetric efficiency, isentropic efficiency, heat transfer efficiency, mechanical, electrical and heat losses, Coefficient of Performance, etc.), their influence detachment and evolution under different working conditions, with the idea to predict the performance of hermetic reciprocating compressors under different working conditions using the above mentioned non-dimensional parameters.Finally, a parametric study of hermetic reciprocating compressors behaviour has been carried out. Results presented show the influence of different aspects (geometry, valves, motor, working conditions, etc.) in the compressor behaviour. The parametric studies and compressor characterization detachment allows also a better implementation of simplest models of the compressors in the thermal and fluid dynamic numerical simulation of vapour compressor cycles together with the rest of elements.

L'objectiu principal d'aquesta tesi es l'estudi de la transferència d'energia per radiació. Per aquest motiu, s'ha estudiat la fenomenologia bàsica de la transferencia de calor per radiació. Tenint en compte el tipus d'equació que descriu aquesta transferència d'energia, aquesta tesi esta encarada als metodes numèrics que ens permetran incorporar la radiació en els nostres càlculs. Donat que aquest és el primer treball d'aquestes característiques en el grup de recerca CTTC ("Centre Tecnològic de Transferència de Calor"), està limitat a geometries senzilles, cartesianes i cilíndriques. En el capítol 1 s'exposa una breu introducció a la transferència d'energia per radiació, i una explicació de les equacions que la governen. Es tracta de l'equació del transport radiatiu, formulada en termes dels coeficients d'absorció i de dispersió, i l'equació de l'energia. També s'indica quan cal tenir en compte aquest fenòmen, i a més a més, es defineixen totes les magnituds i conceptes que s'han utilitzat en aquesta tesi. També es dóna una breu descripció d'algunes simplificacions que es poden fer a les equacions governants. El mètode de les radiositats s'explica en el capítol 2. També s'hi descriu un procediment numèric que permet calcular els factors de vista en geometries amb simetria cilíndrica, i es presenten resultats obtinguts amb el mètode descrit. Tot i que aquest capítol està una mica deslligat de la resta de la tesi, l'algoritme ideat per tractar geometries tridimensionals amb un temps computacional molt proper al de geometries bidimensionals, sense un increment de memòria apreciable, dóna uns resultats prou bons com per formar part de la tesi. El mètode de les ordenades discretes (DOM) es detalla en el capítol 3. L'aspecte més important d'aquest mètode es l'elecció del conjunt d'ordenades per integrar l'equació del transport radiatiu. S'enumeren quines propietats han d'acomplir aquests conjunts. S'hi explica amb detall la discretització de la equació del transport radiatiu, tant en coordenades cartesianes com en cilíndriques. Es presenten també alguns resultats ilustratius obtinguts amb aquest mètode. En el moment en que es vol resoldre un problema real, cal tenir present que el coeficients d'absorció pot dependre bruscament de la longitud d'ona de la radiació. En aquesta tesi s'ha considerat aquesta dependència amb especial interés, en el capítol 4. Aquest interès ha motivat una recerca bibliogràfica sobre la modelització aquesta forta dependència espectral del coeficient d'absorció. Aquesta recerca s'ha dirigit també a l'estudi dels diferents models numèrics existents capaços d'abordar-la, i de resoldre la equació del transport radiatiu en aquestes condicions. Es descriuen diversos mètodes, i, d'aquests, se n'han implementat dos: el mètode de la suma ponderada de gasos grisos (WSGG), i el mètode de la suma de gasos grisos ponderada per línies espectrals (SLW). S'hi presenten també resultats ilustratius.S'han realitzat multitud de proves en el codi numèric resultant de l'elaboració d'aquesta tesi. Tenint en compte els resultats obtinguts, es pot dir que els objectius proposats a l'inici de la tesi s'han acomplert. Com a demostració de la utilitat del codi resultant, aquest ha estat integrat en un codi de proposit general (DPC), resultat del treball de molts investigadors en els darrers anys. Aquesta esmentada integració permet la resolució de problemes combinats de transferència de calor, analitzats en els capítols 5 i 6, on la radiació s'acobla amb la transferència de calor per convecció. La influència de la radiació en la transferència total de calor s'estudia en el capítol 5, publicat a la International Journal of Heat and Mass Transfer, volum 47 (núm. 2), pàg. 257-269, 2004. En el capítol 6, s'analitza l'efecte d'alguns paràmetres del mètode SLW en un problema combinat de transferència de calor. Aquest capítol s'ha enviat a la revista Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, per què en consideri la publicació. / The main objective of the present thesis is to study the energy transfer by means of radiation. Therefore, the basic phenomenology of radiative heat transfer has been studied. However, considering the nature of the equation that describes such energy transfer, this work is focussed on the numerical methods which will allow us to take radiation into account, for both transparent and participating media. Being this the first effort within the CTTC ("Centre Tecnològic de Transferència de Calor") research group on this subject, it is limited to simple cartesian and cylindrical geometries.For this purpose, chapter 1 contains an introduction to radiative energy transfer and the basic equations that govern radiative transfer are discussed. These are the radiative transfer equation, formulated in terms of the absorption and scattering coefficients, and the energy equation. It is also given a discussion on when this mode of energy transfer should be considered. In this chapter are also defined all of the magnitudes and concepts used throughout this work. It ends with a brief description of some approximate methods to take radiation into account.The Radiosity Irradiosity Method is introduced in chapter 2. In this chapter it is also described a numerical method to calculate the view factors for axial symmetric geometries. The main results obtained in such geometries are also presented. Although a little disconnected from the rest of the present thesis, the algorithm used to handle "de facto"' three dimensional geometries with computation time just a little longer than two dimensional cases, with no additional memory consumption, is considered worthy enough to be included in this work.In chapter 3, the Discrete Ordinates Method (DOM) is detailed. The fundamental aspect of this method is the choice of an ordinate set to integrate the radiative transfer equation. The characterization of such valuable ordinate sets is laid out properly. The discretization of the radiative transfer equation is explained in etail. The direct solution procedure is also outlined. Finally, illustrative results obtained with the DOM under several conditions are presented.In the moment we wish to solve real problems, we face the fact that the absorption and scattering coefficients depend strongly on radiation wavelength. In the present thesis, special emphasis has been placed on studying the radiative properties of real gases in chapter 4. This interest resulted on a bibliographical research on how the wavenumber dependence of the absorption coefficient is modeled and estimated. Furthermore, this bibliographical research was focussed also on numerical models able to handle such wavenumber dependence. Several methods are discussed, and two of them, namely the Weighted Sum of Gray Gases (WSGG) and the Spectral Line Weighted sum of gray gases (SLW), have been implemented to perform non gray calculations. Some significant results are shown.Plenty of tests have been performed to the numerical code that resulted from the elaboration of this thesis. According to the results obtained, the objectives proposed in this thesis have been satisfied. As a demonstration of the usefulness of the implemented code, it has been succesfully integrated to a general purpose computational fluid dynamics code (DPC), fruit of the effort of many researchers during many years. Results of the above integration lead to the resolution of combined heat transfer problems, that are analyzed in chapters 5 and 6, where radiative heat transfer is coupled to convection heat transfer. The effect of radiation on the total heat transfer is studied in chapter 5, which has been published as International Journal of Heat and Mass Transfer, volume 47 (issue 2), pages 257--269, year 2004. In chapter 6, the impact of some parameters of the SLW model on a combined heat transfer problem is analyzed. This chapter has been submitted for publication at the Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer.

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

Aquest treball s'estructura a partir d'una sèrie de reflexions que es contextualitza a partir de la voluntat de sistematitzar l'estudi de l'acció del vent sobre un edifici o una estructura. Després de diferents períodes de temps i de fer un primer anàlisi bibliogràfic, es van centrar les hipòtesis d'aquesta tesi, que d'una manera amplia versa sobre la determinació teòrica i experimental en un túnel aerodinàmic tancat, de les accions estàtiques i dinàmiques provocades pel vent sobre estructures esveltes, concretament sobre un edifici prismàtic de base octogonal.La part experimental s'ha realitzat en el túnel de vent de cambra d'assaig I vena tancada que posseeix el Departament de Mecànica de Fluids en la seva Secció Departamental de Barcelona (laboratori d'aerodinàmica de l'ETSEIB), I la parta de simulació numèrica en el departament, però a la secció de l'EUETIB.Sempre he tractat d'establir les millors condicions, per tal de realitzar aquest estudi, dins de les possibilitats de què disposava, en definitiva, ha estat la meva intenció que aquesta tesi doctoral ajudi a un gran nombre d'estudiosos, en quant a la millora sistemàtica d'estudi d'aquest fenomen.El contingut d'aquest treball es mostra tot seguit:· Introducció· Estudi teòric règim estacionari· Estudi experimental règim estacionari· Resultats règim estacionari· Estudi teòric I experimental règim no estacionari· Conclusions· Referències bibliogràfiques.

S'han estudiat diverses ciclogènesis mediterrànies mitjançant el model atmosfèric MM5,la inversió de vorticitat potencial per peces i la tècnica de la separació de factors. Elsresultats mostren com a agents per a una ciclogènesi intensa: anomalia a nivells alts;confrontació de masses d'aire càlides i fredes a nivells baixos, desenvolupament baroclí;processos diabàtics; el mar; efectes topogràfics; baixa tèrmica; fluxes de calor superficials i les condicions atmosfèriques de l'entorn.S'ha verificat el comportament quasi-tropical dels medicans, com a mescla de la interaciómar-aire i l'existència d'una anomalia de nivells alts, amb una evolució diferent a la delshuracans. S'ha observat l'impacte en les simulacions de medicanes d'assimilar informacióde satèl·lit i de descàrregues elèctriques. S'han desenvolupat millores o nous usos d'algunestècniques emprades: quantificació energètica de la modificació derivada de la inversióde vorticitat potencial, l'ús lagrangià de la separació de factors, modificacions a parts delMM5.