Mathematical modeling of the diffusion of magnetic particles in a ferrofluid seal under magnetic and centrifugal forces

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Mathematik, Dissertation, 2016

Quand la manifestation tourne à l'émeute : les affrontements violents entre forces de l'ordre et manifestants en Côte d'Ivoire.

Les manifestations de crise, en Côte d'Ivoire, ont été extrêmement violentes. Au cours des quinze dernières années, plus de 400 personnes sont mortes, tuées dans des affrontements avec les forces de sécurités ou des contre-manifestants. Malgré la gravité du problème, peu d’études scientifiques y sont consacrées et les rares analyses et enquêtes existantes portent, de façon unilatérale, sur l’identité et la responsabilité pénale des auteurs et commanditaires putatifs de cette violence. La présente étude s’élève contre le moralisme inhérent à ces approches pour aborder la question sous l’angle de l’interaction : cette thèse a pour objectif de comprendre les processus et logiques qui sous-tendent l’usage de la violence au cours des manifestations. Le cadre théorique utilisé dans cette étude qualitative est l’interactionnisme symbolique. Le matériel d’analyse est composé d’entrevues et de divers documents. Trente-trois (33) entrevues semi-dirigées ont été réalisées avec des policiers et des manifestants, cooptés selon la technique de la boule de neige, entre le 3 janvier et le 15 mai 2013, à Abidjan. Les rapports d’enquête, de l’ONG Human Rights Watch, sur les manifestations de crise, les manuels de formation de la police et divers autres matériaux périphériques ont également été consultés. Les données ont été analysées suivant les principes et techniques de la théorisation ancrée (Paillée, 1994). Trois principaux résultats ont été obtenus. Premièrement, le système ivoirien de maintien de l'ordre est conçu selon le modèle d’une « police du prince ». Les forces de sécurité dans leur ensemble y occupent une fonction subalterne d’exécutant. Elles sont placées sous autorité politique avec pour mandat la défense inconditionnelle des institutions. Le style standard de gestion des foules, qui en découle, est légaliste et répressif, correspondant au style d’escalade de la force (McPhail, Schweingruber, & Carthy, 1998). Cette « police du prince » dispose toutefois de marges de manœuvre sur le terrain, qui lui permettent de moduler son style en fonction de la conception qu’elle se fait de l’attitude des manifestants : paternaliste avec les foules dites calmes, elle devient répressive ou déviante avec les foules qu’elle définit comme étant hostiles. Deuxièmement, à rebours d’une conception victimaire de la foule, la violence est une transaction situationnelle dynamique entre forces de sécurité et manifestants. La violence suit un processus ascendant dont les séquences et les règles d’enchainement sont décrites. Ainsi, le premier niveau auquel s’arrête la majorité des manifestations est celui d’une force non létale bilatérale dans lequel les deux acteurs, protestataires et policiers, ont recours à des armes non incapacitantes, où les cailloux des premiers répondent au gaz lacrymogène des seconds. Le deuxième niveau correspond à la létalité unilatérale : la police ouvre le feu lorsque les manifestants se rapprochent de trop près. Le troisième et dernier niveau est atteint lorsque les manifestants utilisent à leur tour des armes à feu, la létalité est alors bilatérale. Troisièmement, enfin, le concept de « l’indignité républicaine » rend compte de la logique de la violence dans les manifestations. La violence se déclenche et s’intensifie lorsqu’une des parties, manifestants ou policiers, interprète l’acte posé par l’adversaire comme étant en rupture avec le rôle attendu du statut qu’il revendique dans la manifestation. Cet acte jugé indigne a pour conséquence de le priver de la déférence rattachée à son statut et de justifier à son encontre l’usage de la force. Ces actes d’indignités, du point de vue des policiers, sont symbolisés par la figure du manifestant hostile. Pour les manifestants, l’indignité des forces de sécurité se reconnait par des actes qui les assimilent à une milice privée. Le degré d’indignité perçu de l’acte explique le niveau d’allocation de la violence.

Réponse de la végétation riveraine et littorale aux variations forcées de niveaux d’eau lacustres dans les Laurentides méridionales

La végétation riveraine et littorale de l’est du Canada a été sévèrement altérée par la drave et plusieurs barrages lacustres subsistent, mais leurs effets et ceux de leur retrait sont peu documentés. Cette étude visait à: i) mesurer les changements de la structure et de la composition végétale des zones riveraines et littorales en fonction de l’élévation par rapport au plan d’eau, ii) évaluer le temps de retour de la végétation à son état de référence naturel suite au retrait de barrages et iii) déterminer les facteurs régissant les réponses de la végétation à ces variations de niveaux d’eau. La structure et la composition végétale suite à la restauration d’un barrage a été comparée sur deux lacs : un témoin et un comprenant quatre bassins présentant un gradient d’influence du barrage. Suite au retrait de barrage, la végétation a été examinée sur quatre lacs, dont un témoin. Les principaux facteurs qui influençaient la végétation riveraine et littorale en présence d’un barrage étaient l’élévation actuelle par rapport au lac et l’ampleur de l’influence du barrage. Suite à un démantèlement de barrage, les principaux facteurs d’influence étaient l’élévation par rapport au rivage et le nombre d’années depuis le retrait de barrage. En présence d’un barrage, la végétation riveraine était caractérisée par la transformation de hautes terres en forêt humide riveraine qui partageait des caractéristiques avec le témoin. À partir de 1 m d’élévation, la végétation était caractérisée par une forêt sèche. Dans les premières années suivant le retrait de barrage, la végétation littorale était composée d’herbiers submergés mixtes à faible densité avec une forte diversité spécifique près du rivage. La structure et la composition végétale étaient similaires au témoin après 16 ans. Il n’y avait pas d’évidence que les communautés végétales déviaient de leur trajectoire successionnelle naturelle sous l’influence des nouvelles conditions environnementales.

Experimental study of forces and energies during shearing of steel sheet with angled tools

Shearing is a fast and inexpensive method to cut sheet metal that has been used since the beginning of the industrialism. Consequently, published experimental studies of shearing can be found from over a century back in time. Recent studies, however, are due to the availability of low cost digital computation power, mostly based on finite element simulations that guarantees quick results. Still, for validation of models and simulations, accurate experimental data is a requisite. When applicable, 2D models are in general desirable over 3D models because of advantages like low computation time and easy model formulation. Shearing of sheet metal with parallel tools is successfully modelled in 2D with a plane strain approximation, but with angled tools the approximation is less obvious. Therefore, plane strain approximations for shearing with angled tools were evaluated by shear experiments of high accuracy. Tool angle, tool clearance, and clamping of the sheet were varied in the experiments. The results showed that the measured forces in shearing with angled tools can be approximately calculated using force measurements from shearing with parallel tools. Shearing energy was introduced as a quantifiable measure of suitable tool clearance range. The effects of the shearing parameters on forces were in agreement with previous studies. Based on the agreement between calculations and experiments, analysis based on a plane strain assumption is considered applicable for angled tools with a small (up to 2 degrees) rake angle.

Domain decomposition methods for some aerodynamic noise problems

Abstract not available

Coupled CFD Shape Optimization for aerodynamic profiles

The present document deals with the optimization of shape of aerodynamic profiles -- The objective is to reduce the drag coefficient on a given profile without penalising the lift coefficient -- A set of control points defining the geometry are passed and parameterized as a B-Spline curve -- These points are modified automatically by means of CFD analysis -- A given shape is defined by an user and a valid volumetric CFD domain is constructed from this planar data and a set of user-defined parameters -- The construction process involves the usage of 2D and 3D meshing algorithms that were coupled into own- code -- The volume of air surrounding the airfoil and mesh quality are also parametrically defined -- Some standard NACA profiles were used by obtaining first its control points in order to test the algorithm -- Navier-Stokes equations were solved for turbulent, steady-state ow of compressible uids using the k-epsilon model and SIMPLE algorithm -- In order to obtain data for the optimization process an utility to extract drag and lift data from the CFD simulation was added -- After a simulation is run drag and lift data are passed to the optimization process -- A gradient-based method using the steepest descent was implemented in order to define the magnitude and direction of the displacement of each control point -- The control points and other parameters defined as the design variables are iteratively modified in order to achieve an optimum -- Preliminary results on conceptual examples show a decrease in drag and a change in geometry that obeys to aerodynamic behavior principles

Effect of Geometric Uncertainties on the Aerodynamic Characteristic of Offshore Wind Turbine Blades

Offshore wind turbines operate in a complex unsteady flow environment which causes unsteady aerodynamic loads. The unsteady flow environment is characterized by a high degree of uncertainty. In addition, geometry variations and material imperfections also cause uncertainties in the design process. Probabilistic design methods consider these uncertainties in order to reach acceptable reliability and safety levels for offshore wind turbines. Variations of the rotor blade geometry influence the aerodynamic loads which also affect the reliability of other wind turbine components. Therefore, the present paper is dealing with geometric uncertainties of the rotor blades. These can arise from manufacturing tolerances and operational wear of the blades. First, the effect of geometry variations of wind turbine airfoils on the lift and drag coefficients are investigated using a Latin hypercube sampling. Then, the resulting effects on the performance and the blade loads of an offshore wind turbine are analyzed. The variations of the airfoil geometry lead to a significant scatter of the lift and drag coefficients which also affects the damage-equivalent flapwise bending moments. In contrast to that, the effects on the power and the annual energy production are almost negligible with regard to the assumptions made.

Aerodynamic behavior of an airfoil with morphing trailing edge for wind turbine applications

The length of wind turbine rotor blades has been increased during the last decades. Higher stresses arise especially at the blade root because of the longer lever arm. One way to reduce unsteady blade-root stresses caused by turbulence, gusts, or wind shear is to actively control the lift in the blade tip region. One promising method involves airfoils with morphing trailing edges to control the lift and consequently the loads acting on the blade. In the present study, the steady and unsteady behavior of an airfoil with a morphing trailing edge is investigated. Two-dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) simulations are performed for a typical thin wind turbine airfoil with a morphing trailing edge. Steady-state simulations are used to design optimal geometry, size, and deflection angles of the morphing trailing edge. The resulting steady aerodynamic coefficients are then analyzed at different angles of attack in order to determine the effectiveness of the morphing trailing edge. In order to investigate the unsteady aerodynamic behavior of the optimal morphing trailing edge, time-resolved RANS-simulations are performed using a deformable grid. In order to analyze the phase shift between the variable trailing edge deflection and the dynamic lift coefficient, the trailing edge is deflected at four different reduced frequencies for each different angle of attack. As expected, a phase shift between the deflection and the lift occurs. While deflecting the trailing edge at angles of attack near stall, additionally an overshoot above and beyond the steady lift coefficient is observed and evaluated.

Military map of the United States of America : showing location of all forces in training /

Relief shown by hachures.

Mise en comparaison de deux méthodes d'évaluation environnementale territoriale pour en évaluer les forces, faiblesses et les complémentarités : l'analyse de flux de matières Eurostat et l'analyse de cycle de vie territoriale

La réalisation de l’évaluation environnementale, en France, est encouragée par l’existence de règlements, lois, directives et normes Européennes (notamment la Directive 2001/42/CE du Parlement européen et du Conseil du 27 juin 2001 relative à l'évaluation des incidences de certains plans et programmes sur l'environnement et la Loi n° 2015-992 du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte). La compréhension du cadre Drivers – Pressures – State – Impacts – Responses permet de replacer les différentes méthodologies dans un cadre conceptuel plus large. Les méthodes d’analyse de flux de matières (Pressures) et d’analyse de cycle de vie (Impacts) sont les deux familles d’évaluation environnementale considérées dans ce travail. C’est plus précisément l’analyse de flux de matières selon Eurostat et l’analyse de cycle de vie territoriale qui ont été appliquées au territoire métropolitain d’Aix-Marseille-Provence. Un état de l’art relevant les études dans lesquelles sont réalisées des analyses de flux de matières a pu montrer que cette famille de méthodes informe sur le métabolisme des territoires à partir de différents types de flux. L’importance des flux indirects et des ressources minérales dans les métabolismes a ainsi été démontrée. Du côté des études analysant les cycles de vie sur les territoires, comme c’est le cas dans l’analyse de cycle de vie territoriale, la distinction faite entre les impacts et dommages, directs ou globaux, permet d’offrir des recommandations ciblées, améliorant la qualité de vie des citoyens. La mise en œuvre de ces deux méthodes sur le territoire métropolitain a mis en évidence l’importance dominante des flux indirects liés aux importations et exportations que génèrent les activités du territoire, elles-mêmes fortement influencées par la présence du port de Marseille-Fos. L’activité pétrochimique, qui caractérise elle aussi la métropole, est une grande consommatrice de combustibles fossiles, ce qui se reflète dans les volumes de flux calculés et leurs impacts associés. Les deux méthodologies s’avèrent complémentaires, chacune ayant ses forces et faiblesses respectives. Pour l’analyse de cycle de vie, la pensée cycle de vie et la prise en compte de la qualité de la matière, d’une part, et la facilité d’application et la marge d’erreur réduite de l’analyse de flux de matières, d’autre part, en plus de leurs résultats complémentaires, justifient un usage hybride pour la prise d’actions ciblées. En effet, la collecte commune des données rend intéressante leur exploitation et l’interprétation croisée de leurs résultats.

Multi-body simulation of a canine hind limb: model development, experimental validation and calculation of ground reaction forces

Background: Among other causes the long-term result of hip prostheses in dogs is determined by aseptic loosening. A prevention of prosthesis complications can be achieved by an optimization of the tribological system which finally results in improved implant duration. In this context a computerized model for the calculation of hip joint loadings during different motions would be of benefit. In a first step in the development of such an inverse dynamic multi-body simulation (MBS-) model we here present the setup of a canine hind limb model applicable for the calculation of ground reaction forces. Methods: The anatomical geometries of the MBS-model have been established using computer tomography- (CT-) and magnetic resonance imaging- (MRI-) data. The CT-data were collected from the pelvis, femora, tibiae and pads of a mixed-breed adult dog. Geometric information about 22 muscles of the pelvic extremity of 4 mixed-breed adult dogs was determined using MRI. Kinematic and kinetic data obtained by motion analysis of a clinically healthy dog during a gait cycle (1 m/s) on an instrumented treadmill were used to drive the model in the multi-body simulation. Results and Discussion: As a result the vertical ground reaction forces (z-direction) calculated by the MBS-system show a maximum deviation of 1.75%BW for the left and 4.65%BW for the right hind limb from the treadmill measurements. The calculated peak ground reaction forces in z- and y-direction were found to be comparable to the treadmill measurements, whereas the curve characteristics of the forces in y-direction were not in complete alignment. Conclusion: In conclusion, it could be demonstrated that the developed MBS-model is suitable for simulating ground reaction forces of dogs during walking. In forthcoming investigations the model will be developed further for the calculation of forces and moments acting on the hip joint during different movements, which can be of help in context with the in silico development and testing of hip prostheses.

Molecular mechanisms involved in cell response to mechanical forces

New devices were designed to generate a localized mechanical vibration of flexible gels where human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were cultured. The stimulation setups were able to apply relatively large strains (30%~50%) at high temporal frequencies (140~207 Hz) in a localized subcellular region. One of the advantages of this technique was to be less invasive to the innate cellular functions because there was no direct contact between the stimulating probe and the cell body. A mechanical vibration induced by the device in the substrate gel where cells were seeded could mainly cause global calcium responses of the cells. This global response was initiated by the influx of calcium across the stretch-activated channels in the plasma membrane. The subsequent production of inositol triphosphate (IP3) via phospholipase C (PLC) activation triggered the calcium release from the endoplasmic reticulum (ER) to cause a global intracellular calcium fluctuation over the whole cell body. This global calcium response was also shown to depend on actomyosin contractility and F-actin integrity, probably controlling the membrane stretch-activated channels. The localized nature of the stimulation is one of the most important features of these new designs as it allowed the observation of the calcium signaling propagation by ER calcium release. The next step was to focus on the calcium influx, more specifically the TRPM7 channels. As TRPM7 expression may modulate cell adhesion, an adhesion assay was developed and tested on HUVECs seeded on gel substrates with different treatments: normal treatment on gels showed highest attachment rate, followed by the partially treated gels (only 5% of usual fibronectin amount) and untreated gels, with the lowest attachment rate. The trend of the attachment rates correlated to the magnitude of the calcium signaling observed after mechanical stimulation. TRPM7 expression inhibition by siRNA caused an increased attachment rate when compared to both control and non-targeting siRNA-treated cells, but resulted in an actual weaker response in terms of calcium signaling. It suggests that TRPM7 channels are indeed important for the calcium signaling in response to mechanical stimulation. A complementary study was also conducted consisting in the mechanical stimulation of a dissected Drosophila embryo. Although ionomycin treatment showed calcium influx in the tissue, the mechanical stimulation delivered as a vertical vibration did not elicited calcium signaling in response. One possible reason is the dissection procedure causing desensitization of the tissue due to the scrapings and manipulations to open the embryo.

An examination of Special Forces and their transfer of skillsets under crisis management settings in Singapore

The thesis focuses on military crisis management and strategy.