Second-order distorted wave calculation for electron impact ionization of hydrogen

The triple differential cross sections for ionization of atomic hydrogen by electron impact are analysed in the case of coplanar, asymmetric geometry within the framework of second- order distorted wave theory. Detailed calculations are performed without making any approximations (other than numerical) in the evaluation of the second-order amplitude. The present results are compared with experimental measurements and other theoretical calculations for incident energies of 250, 150 and 54.4 eV. It is found that the second-order calculations represent a marked improvement over the results obtained from first-order theories for impact energies of 150 eV and higher. The close agreement between the present second-order plane wave calculation and those of Byron et al calculated using the closure approximation at an incident energy of 250 eV implies that the closure approximation is valid for this energy. The large difference between the present second-order distorted wave calculations and experiment at an incident energy of 54.4 eV suggests that higher order effects are important for incident energies less than 100 eV.

Second-order NMR spectra at high field of common organic functional groups

The proton NMR spectra of aryl n-propyl sulfides gave rise to what may appear to be first-order proton NMR spectra. Upon oxidation to the corresponding sulfone, the spectra changed appearance dramatically and were clearly second-order. A detailed analysis of these second-order spectra, in the sulfone series, provided vicinal coupling constants which indicated that these compounds had a moderate preference for the anti-conformer, reflecting the much greater size of the sulfone over the sulfide. It also emerged, from this study, that the criterion for observing large second-order effects in the proton NMR spectra of 1,2-disubstituted ethanes was that the difference in vicinal coupling constants must be large and the difference in geminal coupling constants must be small. n-Propyl triphenylphosphonium bromide and 2-trimethylsilylethanesulfonyl chloride, and derivatives thereof, also exhibited second-order spectra, again due to the bulky substituents. Since these spectra are second-order due to magnetic nonequivalence of the nuclei in question, not chemical shifts, the proton spectra are perpetually second-order and can never be rendered first-order by using higher field NMR spectrometers.

Blind Characterisation of Sensors with Second-Order Dynamic Response

Compensation for the dynamic response of a temperature sensor usually involves the estimation of its input on the basis of the measured output and model parameters. In the case of temperature measurement, the sensor dynamic response is strongly dependent on the measurement environment and fluid velocity. Estimation of time-varying sensor model parameters therefore requires continuous textit{in situ} identification. This can be achieved by employing two sensors with different dynamic properties, and exploiting structural redundancy to deduce the sensor models from the resulting data streams. Most existing approaches to this problem assume first-order sensor dynamics. In practice, however second-order models are more reflective of the dynamics of real temperature sensors, particularly when they are encased in a protective sheath. As such, this paper presents a novel difference equation approach to solving the blind identification problem for sensors with second-order models. The approach is based on estimating an auxiliary ARX model whose parameters are related to the desired sensor model parameters through a set of coupled non-linear algebraic equations. The ARX model can be estimated using conventional system identification techniques and the non-linear equations can be solved analytically to yield estimates of the sensor models. Simulation results are presented to demonstrate the efficiency of the proposed approach under various input and parameter conditions.

Higher order derivatives and norms of certain matrix functions

Tese de doutoramento, Matemática (Álgebra Lógica e Fundamentos), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Effective-fourth-order resonator based MASH bandpass sigma-delta modulators

Two novel effective-fourth-order (eighth-order) resonator based MASH (MultistAge noise SHaping) bandpass Σ-Δ modulators are introduced at the behavioural level and subsequently examined by simulations utilising the ALTA SPW environment. The considered bandpass configurations have in their loop filter a cascade of standard second-order resonator structures in order to achieve appropriate noise shaping. The quantisation noise in each stage is suppressed by feeding the error of each section into the input of the following stage. It is demonstrated in this paper that the quadruple effective-first-order cascade configuration has significantly better performance as well as conforming more closely with theory in comparison with the effective-second-order effective-second-order cascade. The superior performance of the former can be attributed to the cumulative effect of the multi-bit outputs as well as the presence of more notch filters.

Fractional order modelling of fractional-order holds

Discrete time control systems require sample- and-hold circuits to perform the conversion from digital to analog. Fractional-Order Holds (FROHs) are an interpolation between the classical zero and first order holds and can be tuned to produce better system performance. However, the model of the FROH is somewhat hermetic and the design of the system becomes unnecessarily complicated. This paper addresses the modelling of the FROHs using the concepts of Fractional Calculus (FC). For this purpose, two simple fractional-order approximations are proposed whose parameters are estimated by a genetic algorithm. The results are simple to interpret, demonstrating that FC is a useful tool for the analysis of these devices.

Grant of Permission for lease of military lands from Sir Robert Prescott to Thomas Clark, 1798-1801.

Transcript (original spelling and grammar retained): By His Excellency Robert Prescott Esquire, Captain General and Governor in Chief in and over His Majestys Provinces of Upper and Lower Canada, General and Commander in Chief of all His Majesty’s forces in the Provinces of Upper and Lower Canada, Nova Scotia, New Brunswick and their several Dependencies and in the Island of Newfoundland &ca. &ca. &ca. I do hereby authorise and permit Thomas Clark of Queenstown in the County of Lincoln in the Province of Upper Canada merchant to take possession of all that Lot, piece and parcel of Land (being part of the land reserved by his Majesty for Military purposes) situate, lying and being at Queenstown in the Township of Newark, in the Home District in the said Province of Upper Canada, bounded and abutted as follows, that is to say beginning at the Distance of two Chains and ninety links from the South East End of his Majesty’s Store House, the said distance being measured along the Bank up Stream, thence South thirty nine degrees and an half West one Chain and fifty links thence south fifty degrees and an half East one Chain and thirty links thence North thirty nine degrees and an half East to the Edge of the Bank and from thence along the Bank to the place of beginning, containing thirty one perches and one hundred and twenty five square links and to occupy and hold the said Lot, piece and parcel of Land during pleasure subject nevertheless to the provisoes and Conditions herein after contained, that is to say. First on condition that it shall and may be lawful to and for His Majesty his Heirs and Successors and to and for the Commander in Chief of His Majesty Forces for the time being and to and for the Officer commanding his Majesty’s Forces in Upper Canada for the time being and to and for either of them to determine and make void this present permission to occupy during pleasure the said Lot, Piece or Parcel of Land above described at any time hereafter whenever he or they shall see fit so to do without any compensation or indemnification to the said Thomas Clark or any other Person or Persons whosoever for any Loss Injury or Damage which he the said Thomas Clark or any other Person or Persons whosoever may thereby sustain. Secondly on this further Condition that it shall and may be lawful to and for His Majesty his Heirs and Successors and to and for his and their Officers, Soldiers and Servants at any time hereafter by order of the Commander in Chief of His Majesty’s Forces for the time being or by order of the Officer commanding his Majesty’s forces in Upper Canada for the time being or by order of the Officer of His Majesty’s Corps of Royal Engineers commanding in the said Province of Upper Canada for the time being to enter upon the said Lot Piece and parcel of Land which the said Thomas Clark is hereby permitted to occupy during pleasure or upon any part thereof and to take down and from the said Lot piece and parcel of Land or from any part thereof to remove any dwelling House Store or other Buildings on the said Lot, piece or Parcel of Land or any part thereof erected and to remove any goods or Chattels on the said Lot piece and parcel of Land or on any part thereof or on any such dwelling House Store or other building found or being and that His Majesty his Heirs and Successors or any other Person or Persons whosoever shall not be liable or responsible to the said Thomas Clark or to any other Person or Persons whosoever for any Loss, Injury or Damage which he or they shall or may in such case sustain. Thirdly on this further Condition that the said Thomas Clark shall not erect on the said Lot Piece or Parcel of Land which the said Thomas Clark is hereby permitted to occupy during pleasure or upon any part thereof at any time or times hereafter any dwelling House store or other Building whatsoever of Stone or brick or of any other materials wood only exccepted and that if any dwelling House or Store or other building of Stone or brick or of any other materials except wood shall at any time be erected on the said Lot, piece or parcel of Land or upon any part thereof, then and in such case, this present permission and every Clause and Article thereof shall from thenceforth cease and determine and be absolutely and entirely null and void. And lastly on this further Condition that the said Thomas Clark or any other Person whosoever shall not assign this permission to occupy the said Lot, Piece or Parcel of Land above described to any Person of Persons whosoever, and if any such assignment shall be made by the said Thomas Clark or by any other Person in his right, or on his behalf, that then and in such case such assignment and this permission to occupy during pleasure the said Lot piece and parcel of Land above described, and every Clause and Article thereof shall from thenceforth cease and determine and be absolutely and entirely null and void. Given under my hand at the Castle of St. Lewis in the City of Quebec in the Province of Lower Canada this Ninth day of July in the year of our Lord one thousand seven hundred and ninety eight and in the thirty eighth year of His Majesty’s Reign. [Signed here by Robert Prescott] By Order of the Commander in Chief [Signed here by James Green (Illegible signature)] I the said Thomas Clark above named do hereby accept the above written Permission to occupy during pleasure the said Lot piece and parcel of Land above described upon and subject to the several Provisioes and Conditions above written and each and every of them severally and respectively. In witness whereof I have hereunto set my hand the Sixteenth day of August in the year of our Lord one thousand seven hundred and ninety eight and in the thirty eighth year of His Majesty’s Reign. [Signed here by Thomas Clark] Signed in the presence of [Illegible signature – looks like J. M Donell Lt. Col.] [Illegible – looks like 2d. Battn R. C. Sm?] [Signed here by C. Anderson] Whereas Inconveniences did arise from the peculiar situation of the Ground contiguous to the above described Lot of Land and the occupation thereof, if estimated by the above Limits would prove highly disadvantageous to Mr. Thomas Clark be it known that in consideration thereof we do permit the above Lot to extend one half Chain more in length up stream so as to comprehend the space allowed for the Road between Lots Two + Three, and we do hereby appropriate the said additional space wholly to the use of the said Thomas Clark. In witness whereof we have hereunto subscribed this Thirteenth Day of October in the Year of our Lord one thousand Eight Hundred and one. [Signed here by J. M’Donell Lt. Col] 2d. Battn. R. C. [in?] Com of Fort George + Dependencies Robt. Pilkington Captain Royal Engineers

Children's Lie-Telling and Self-Awareness as an Honesty Promoting Technique

The present study investigated how social-cognitive development relates to children’s lie-telling and the effectiveness of a novel honesty promoting technique (i.e., self-awareness). Sixty-four children were asked not to peek at a toy in the experimenter’s absence and were later asked about whether they had peeked as a measure of their honesty. Half of the children were questioned in the self-awareness condition and half in the control condition. Additionally, children completed a battery of cognitive and social-cognitive tests to assess executive functioning and theory-of-mind understanding. While first-order theory-of-mind understanding, inhibitory control, and visuospatial working memory did not significantly relate to children’s lie-telling, measures of inhibitory control in conjunction with working memory and complex working memory were significantly related to children’s lie-telling. Finally, the novel honesty promoting technique was effective: children in the self-aware condition lied significantly less often than children in the control condition.

First-Degree Discrimination in a Competitive Setting: Pricing and Quality Choice

The paper investigates competition in price schedules among vertically differentiated dupolists. First order price discrimination is the unique Nash equilibrium of a sequential game in which firms determine first whether or not to commit to a uniform price, and then simultaneously choose either a single price of a price schedule. Whether the profits earned by both firms are larger or smaller under discrimination than under uniform pricing depends on the quality gap between firms, and on the disparity of consumer preferences. Firms engaged in first degree discrimination choose quality levels that are optimal from a welfare perspective. The paper also reflects on implications of these findings for pricing policies of an incumbent threatened by entry.

Efficient estimation using the characteristic function : theory and applications with high frequency data

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Optimisation et approximation adiabatique

L'approximation adiabatique en mécanique quantique stipule que si un système quantique évolue assez lentement, alors il demeurera dans le même état propre. Récemment, une faille dans l'application de l'approximation adiabatique a été découverte. Les limites du théorème seront expliquées lors de sa dérivation. Ce mémoire à pour but d'optimiser la probabilité de se maintenir dans le même état propre connaissant le système initial, final et le temps d'évolution total. Cette contrainte sur le temps empêche le système d'être assez lent pour être adiabatique. Pour solutionner ce problème, une méthode variationnelle est utilisée. Cette méthode suppose connaître l'évolution optimale et y ajoute une petite variation. Par après, nous insérons cette variation dans l'équation de la probabilité d'être adiabatique et développons en série. Puisque la série est développée autour d'un optimum, le terme d'ordre un doit nécessairement être nul. Ceci devrait nous donner un critère sur l'évolution la plus adiabatique possible et permettre de la déterminer. Les systèmes quantiques dépendants du temps sont très complexes. Ainsi, nous commencerons par les systèmes ayant des énergies propres indépendantes du temps. Puis, les systèmes sans contrainte et avec des fonctions d'onde initiale et finale libres seront étudiés.

Bootstrapping high frequency data

Nous développons dans cette thèse, des méthodes de bootstrap pour les données financières de hautes fréquences. Les deux premiers essais focalisent sur les méthodes de bootstrap appliquées à l’approche de "pré-moyennement" et robustes à la présence d’erreurs de microstructure. Le "pré-moyennement" permet de réduire l’influence de l’effet de microstructure avant d’appliquer la volatilité réalisée. En se basant sur cette ap- proche d’estimation de la volatilité intégrée en présence d’erreurs de microstructure, nous développons plusieurs méthodes de bootstrap qui préservent la structure de dépendance et l’hétérogénéité dans la moyenne des données originelles. Le troisième essai développe une méthode de bootstrap sous l’hypothèse de Gaussianité locale des données financières de hautes fréquences. Le premier chapitre est intitulé: "Bootstrap inference for pre-averaged realized volatility based on non-overlapping returns". Nous proposons dans ce chapitre, des méthodes de bootstrap robustes à la présence d’erreurs de microstructure. Particulièrement nous nous sommes focalisés sur la volatilité réalisée utilisant des rendements "pré-moyennés" proposés par Podolskij et Vetter (2009), où les rendements "pré-moyennés" sont construits sur des blocs de rendements à hautes fréquences consécutifs qui ne se chevauchent pas. Le "pré-moyennement" permet de réduire l’influence de l’effet de microstructure avant d’appliquer la volatilité réalisée. Le non-chevauchement des blocs fait que les rendements "pré-moyennés" sont asymptotiquement indépendants, mais possiblement hétéroscédastiques. Ce qui motive l’application du wild bootstrap dans ce contexte. Nous montrons la validité théorique du bootstrap pour construire des intervalles de type percentile et percentile-t. Les simulations Monte Carlo montrent que le bootstrap peut améliorer les propriétés en échantillon fini de l’estimateur de la volatilité intégrée par rapport aux résultats asymptotiques, pourvu que le choix de la variable externe soit fait de façon appropriée. Nous illustrons ces méthodes en utilisant des données financières réelles. Le deuxième chapitre est intitulé : "Bootstrapping pre-averaged realized volatility under market microstructure noise". Nous développons dans ce chapitre une méthode de bootstrap par bloc basée sur l’approche "pré-moyennement" de Jacod et al. (2009), où les rendements "pré-moyennés" sont construits sur des blocs de rendements à haute fréquences consécutifs qui se chevauchent. Le chevauchement des blocs induit une forte dépendance dans la structure des rendements "pré-moyennés". En effet les rendements "pré-moyennés" sont m-dépendant avec m qui croît à une vitesse plus faible que la taille d’échantillon n. Ceci motive l’application d’un bootstrap par bloc spécifique. Nous montrons que le bloc bootstrap suggéré par Bühlmann et Künsch (1995) n’est valide que lorsque la volatilité est constante. Ceci est dû à l’hétérogénéité dans la moyenne des rendements "pré-moyennés" au carré lorsque la volatilité est stochastique. Nous proposons donc une nouvelle procédure de bootstrap qui combine le wild bootstrap et le bootstrap par bloc, de telle sorte que la dépendance sérielle des rendements "pré-moyennés" est préservée à l’intérieur des blocs et la condition d’homogénéité nécessaire pour la validité du bootstrap est respectée. Sous des conditions de taille de bloc, nous montrons que cette méthode est convergente. Les simulations Monte Carlo montrent que le bootstrap améliore les propriétés en échantillon fini de l’estimateur de la volatilité intégrée par rapport aux résultats asymptotiques. Nous illustrons cette méthode en utilisant des données financières réelles. Le troisième chapitre est intitulé: "Bootstrapping realized covolatility measures under local Gaussianity assumption". Dans ce chapitre nous montrons, comment et dans quelle mesure on peut approximer les distributions des estimateurs de mesures de co-volatilité sous l’hypothèse de Gaussianité locale des rendements. En particulier nous proposons une nouvelle méthode de bootstrap sous ces hypothèses. Nous nous sommes focalisés sur la volatilité réalisée et sur le beta réalisé. Nous montrons que la nouvelle méthode de bootstrap appliquée au beta réalisé était capable de répliquer les cummulants au deuxième ordre, tandis qu’il procurait une amélioration au troisième degré lorsqu’elle est appliquée à la volatilité réalisée. Ces résultats améliorent donc les résultats existants dans cette littérature, notamment ceux de Gonçalves et Meddahi (2009) et de Dovonon, Gonçalves et Meddahi (2013). Les simulations Monte Carlo montrent que le bootstrap améliore les propriétés en échantillon fini de l’estimateur de la volatilité intégrée par rapport aux résultats asymptotiques et les résultats de bootstrap existants. Nous illustrons cette méthode en utilisant des données financières réelles.

Impacts fonctionnels du traumatisme craniocérébral léger sur la vision et l'équilibre postural chez l'adulte

Le traumatisme craniocérébral léger (TCCL) a des effets complexes sur plusieurs fonctions cérébrales, dont l’évaluation et le suivi peuvent être difficiles. Les problèmes visuels et les troubles de l’équilibre font partie des plaintes fréquemment rencontrées après un TCCL. En outre, ces problèmes peuvent continuer à affecter les personnes ayant eu un TCCL longtemps après la phase aiguë du traumatisme. Cependant, les évaluations cliniques conventionnelles de la vision et de l’équilibre ne permettent pas, la plupart du temps, d’objectiver ces symptômes, surtout lorsqu’ils s’installent durablement. De plus, il n’existe pas, à notre connaissance, d’étude longitudinale ayant étudié les déficits visuels perceptifs, en tant que tels, ni les troubles de l’équilibre secondaires à un TCCL, chez l’adulte. L’objectif de ce projet était donc de déterminer la nature et la durée des effets d’un tel traumatisme sur la perception visuelle et sur la stabilité posturale, en évaluant des adultes TCCL et contrôles sur une période d’un an. Les mêmes sujets, exactement, ont participé aux deux expériences, qui ont été menées les mêmes jours pour chacun des sujets. L’impact du TCCL sur la perception visuelle de réseaux sinusoïdaux définis par des attributs de premier et de second ordre a d’abord été étudié. Quinze adultes diagnostiqués TCCL ont été évalués 15 jours, 3 mois et 12 mois après leur traumatisme. Quinze adultes contrôles appariés ont été évalués à des périodes identiques. Des temps de réaction (TR) de détection de clignotement et de discrimination de direction de mouvement ont été mesurés. Les niveaux de contraste des stimuli de premier et de second ordre ont été ajustés pour qu’ils aient une visibilité comparable, et les moyennes, médianes, écarts-types (ET) et écarts interquartiles (EIQ) des TR correspondant aux bonnes réponses ont été calculés. Le niveau de symptômes a également été évalué pour le comparer aux données de TR. De façon générale, les TR des TCCL étaient plus longs et plus variables (plus grands ET et EIQ) que ceux des contrôles. De plus, les TR des TCCL étaient plus courts pour les stimuli de premier ordre que pour ceux de second ordre, et plus variables pour les stimuli de premier ordre que pour ceux de second ordre, dans la condition de discrimination de mouvement. Ces observations se sont répétées au cours des trois sessions. Le niveau de symptômes des TCCL était supérieur à celui des participants contrôles, et malgré une amélioration, cet écart est resté significatif sur la période d’un an qui a suivi le traumatisme. La seconde expérience, elle, était destinée à évaluer l’impact du TCCL sur le contrôle postural. Pour cela, nous avons mesuré l’amplitude d’oscillation posturale dans l’axe antéropostérieur et l’instabilité posturale (au moyen de la vitesse quadratique moyenne (VQM) des oscillations posturales) en position debout, les pieds joints, sur une surface ferme, dans cinq conditions différentes : les yeux fermés, et dans un tunnel virtuel tridimensionnel soit statique, soit oscillant de façon sinusoïdale dans la direction antéropostérieure à trois vitesses différentes. Des mesures d’équilibre dérivées de tests cliniques, le Bruininks-Oseretsky Test of Motor Proficiency 2nd edition (BOT-2) et le Balance Error Scoring System (BESS) ont également été utilisées. Les participants diagnostiqués TCCL présentaient une plus grande instabilité posturale (une plus grande VQM des oscillations posturales) que les participants contrôles 2 semaines et 3 mois après le traumatisme, toutes conditions confondues. Ces troubles de l’équilibre secondaires au TCCL n’étaient plus présents un an après le traumatisme. Ces résultats suggèrent également que les déficits affectant les processus d’intégration visuelle mis en évidence dans la première expérience ont pu contribuer aux troubles de l’équilibre secondaires au TCCL. L’amplitude d’oscillation posturale dans l’axe antéropostérieur de même que les mesures dérivées des tests cliniques d’évaluation de l’équilibre (BOT-2 et BESS) ne se sont pas révélées être des mesures sensibles pour quantifier le déficit postural chez les sujets TCCL. L’association des mesures de TR à la perception des propriétés spécifiques des stimuli s’est révélée être à la fois une méthode de mesure particulièrement sensible aux anomalies visuomotrices secondaires à un TCCL, et un outil précis d’investigation des mécanismes sous-jacents à ces anomalies qui surviennent lorsque le cerveau est exposé à un traumatisme léger. De la même façon, les mesures d’instabilité posturale se sont révélées suffisamment sensibles pour permettre de mesurer les troubles de l’équilibre secondaires à un TCCL. Ainsi, le développement de tests de dépistage basés sur ces résultats et destinés à l’évaluation du TCCL dès ses premières étapes apparaît particulièrement intéressant. Il semble également primordial d’examiner les relations entre de tels déficits et la réalisation d’activités de la vie quotidienne, telles que les activités scolaires, professionnelles ou sportives, pour déterminer les impacts fonctionnels que peuvent avoir ces troubles des fonctions visuomotrice et du contrôle de l’équilibre.

A Study of Single Stage Semi‐Dry Anaerobic Digestion of Organic Fraction of Municipal Solid Waste

Solid waste generation is a natural consequence of human activity and is increasing along with population growth, urbanization and industrialization. Improper disposal of the huge amount of solid waste seriously affects the environment and contributes to climate change by the release of greenhouse gases. Practicing anaerobic digestion (AD) for the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) can reduce emissions to environment and thereby alleviate the environmental problems together with production of biogas, an energy source, and digestate, a soil amendment. The amenability of substrate for biogasification varies from substrate to substrate and different environmental and operating conditions such as pH, temperature, type and quality of substrate, mixing, retention time etc. Therefore, the purpose of this research work is to develop feasible semi-dry anaerobic digestion process for the treatment of OFMSW from Kerala, India for potential energy recovery and sustainable waste management. This study was carried out in three phases in order to reach the research purpose. In the first phase, batch study of anaerobic digestion of OFMSW was carried out for 100 days at 32°C (mesophilic digestion) for varying substrate concentrations. The aim of this study was to obtain the optimal conditions for biogas production using response surface methodology (RSM). The parameters studied were initial pH, substrate concentration and total organic carbon (TOC). The experimental results showed that the linear model terms of initial pH and substrate concentration and the quadratic model terms of the substrate concentration and TOC had significant individual effect (p < 0.05) on biogas yield. However, there was no interactive effect between these variables (p > 0.05). The optimum conditions for maximizing the biogas yield were a substrate concentration of 99 g/l, an initial pH of 6.5 and TOC of 20.32 g/l. AD of OFMSW with optimized substrate concentration of 99 g/l [Total Solid (TS)-10.5%] is a semi-dry digestion system .Under the optimized condition, the maximum biogas yield was 53.4 L/kg VS (volatile solid).. In the second phase, semi-dry anaerobic digestion of organic solid wastes was conducted for 45 days in a lab-scale batch experiment for substrate concentration of 100 g/l (TS-11.2%) for investigating the start-up performances under thermophilic condition (50°C). The performance of the reactor was evaluated by measuring the daily biogas production and calculating the degradation of total solids and the total volatile solids. The biogas yield at the end of the digestion was 52.9 L/kg VS for the substrate concentration of 100 g/l. About 66.7% of volatile solid degradation was obtained during the digestion. A first order model based on the availability of substrate as the limiting factor was used to perform the kinetic studies of batch anaerobic digestion system. The value of reaction rate constant, k, obtained was 0.0249 day-1. A laboratory bench scale reactor with a capacity of 36.8 litres was designed and fabricated to carry out the continuous anaerobic digestion of OFMSW in the third phase. The purpose of this study was to evaluate the performance of the digester at total solid concentration of 12% (semi-dry) under mesophlic condition (32°C). The digester was operated with different organic loading rates (OLRs) and constant retention time. The performance of the reactor was evaluated using parameters such as pH, volatile fatty acid (VFA), alkalinity, chemical oxygen demand (COD), TOC and ammonia-N as well as biogas yield. During the reactor’s start-up period, the process is stable and there is no inhibition occurred and the average biogas production was 14.7 L/day. The reactor was fed in continuous mode with different OLRs (3.1,4.2 and 5.65 kg VS/m3/d) at constant retention time of 30 days. The highest volatile solid degradation of 65.9%, with specific biogas production of 368 L/kg VS fed was achieved with OLR of 3.1 kg VS/m3/d. Modelling and simulation of anaerobic digestion of OFMSW in continuous operation is done using adapted Anaerobic Digestion Model No 1 (ADM1).The proposed model, which has 34 dynamic state variables, considers both biochemical and physicochemical processes and contains several inhibition factors including three gas components. The number of processes considered is 28. The model is implemented in Matlab® version 7.11.0.584(R2010b). The model based on adapted ADM1 was tested to simulate the behaviour of a bioreactor for the mesophilic anaerobic digestion of OFMSW at OLR of 3.1 kg VS/m3/d. ADM1 showed acceptable simulating results.

A High Order Finite Volume Scheme for the 2D Shallow Water Equations Including Topography

Inhalt dieser Arbeit ist ein Verfahren zur numerischen Lösung der zweidimensionalen Flachwassergleichung, welche das Fließverhalten von Gewässern, deren Oberflächenausdehnung wesentlich größer als deren Tiefe ist, modelliert. Diese Gleichung beschreibt die gravitationsbedingte zeitliche Änderung eines gegebenen Anfangszustandes bei Gewässern mit freier Oberfläche. Diese Klasse beinhaltet Probleme wie das Verhalten von Wellen an flachen Stränden oder die Bewegung einer Flutwelle in einem Fluss. Diese Beispiele zeigen deutlich die Notwendigkeit, den Einfluss von Topographie sowie die Behandlung von Nass/Trockenübergängen im Verfahren zu berücksichtigen. In der vorliegenden Dissertation wird ein, in Gebieten mit hinreichender Wasserhöhe, hochgenaues Finite-Volumen-Verfahren zur numerischen Bestimmung des zeitlichen Verlaufs der Lösung der zweidimensionalen Flachwassergleichung aus gegebenen Anfangs- und Randbedingungen auf einem unstrukturierten Gitter vorgestellt, welches in der Lage ist, den Einfluss topographischer Quellterme auf die Strömung zu berücksichtigen, sowie in sogenannten \glqq lake at rest\grqq-stationären Zuständen diesen Einfluss mit den numerischen Flüssen exakt auszubalancieren. Basis des Verfahrens ist ein Finite-Volumen-Ansatz erster Ordnung, welcher durch eine WENO Rekonstruktion unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate und eine sogenannte Space Time Expansion erweitert wird mit dem Ziel, ein Verfahren beliebig hoher Ordnung zu erhalten. Die im Verfahren auftretenden Riemannprobleme werden mit dem Riemannlöser von Chinnayya, LeRoux und Seguin von 1999 gelöst, welcher die Einflüsse der Topographie auf den Strömungsverlauf mit berücksichtigt. Es wird in der Arbeit bewiesen, dass die Koeffizienten der durch das WENO-Verfahren berechneten Rekonstruktionspolynome die räumlichen Ableitungen der zu rekonstruierenden Funktion mit einem zur Verfahrensordnung passenden Genauigkeitsgrad approximieren. Ebenso wird bewiesen, dass die Koeffizienten des aus der Space Time Expansion resultierenden Polynoms die räumlichen und zeitlichen Ableitungen der Lösung des Anfangswertproblems approximieren. Darüber hinaus wird die wohlbalanciertheit des Verfahrens für beliebig hohe numerische Ordnung bewiesen. Für die Behandlung von Nass/Trockenübergangen wird eine Methode zur Ordnungsreduktion abhängig von Wasserhöhe und Zellgröße vorgeschlagen. Dies ist notwendig, um in der Rechnung negative Werte für die Wasserhöhe, welche als Folge von Oszillationen des Raum-Zeit-Polynoms auftreten können, zu vermeiden. Numerische Ergebnisse die die theoretische Verfahrensordnung bestätigen werden ebenso präsentiert wie Beispiele, welche die hervorragenden Eigenschaften des Gesamtverfahrens in der Berechnung herausfordernder Probleme demonstrieren.