Coins et arrondis en éléments finis - Une approche mathématique des coins et arrondis pour les solutions par éléments finis de l'équation de Laplace

La modélisation par éléments finis d'un objet technique conduit souvent à négliger certains détails de structure. C'est en particulier le cas des arêtes et des coins. Ces points particuliers jouent cependant parfois un rôle physique important : c'est le cas par exemple en électrostatique, en raison des effets de pointe. Il est donc important, après une résolution par éléments finis, de savoir estimer le champ au voisinage de ces singularités, en prenant en compte les rayons de courbure réels. Nous nous intéressons ici aux liens qui existent entre la solution singulière théorique, la solution numérique obtenue par éléments finis avec un angle vif, et celle qui est obtenue avec un maillage décrivant un arrondi. Un estimateur non local du champ sur l'arrondi est proposé. Some geometrical details like exact curvatures near edges and corners are often neglected in finite element meshes. Nevertheless they could greatly change the local solutions and the physical behavior (electric arc, ...). Therefore, it could be useful to be able to estimate the real field values near these singular points, using an adequate post-processing, which has to take into account the real curve radii. This paper presents the links between the theoretical singular solution, the numerical solution with a sharp angle, and the solutions with rounded angle. A non-local estimator for the field on the rounded edges and corners is proposed

Digital Investigation of IoT Devices in the Criminal Scene

The Internet of Things (IoT) is everywhere around us. Smart communicating objects are offering the digitalization of lives. They create new opportunities within criminal investigations. In recent years, the scientific community sought to develop a common digital framework and methodology adapted to IoT-based infrastructure. However, the difficulty in exploiting the IoT lies in the heterogeneous nature of the devices, the lack of standards and the complex architecture. Although digital forensics are considered and adopted in IoT investigations, this work only focuses on the collection. The identification phase is quite unexplored. It addresses the challenges of locating hidden devices and finding the best evidence to be collected. The matter of facts is the traditional method of digital forensics does not fully fit the IoT environment. Furthermore, the investigator can no longer consider a connected object as a single device, but as an interconnected whole one, anchored in a cross-disciplinary environment. This paper presents the methodology for identifying and classifying connected objects in search of the best evidence to be collected. It offers techniques for detecting and locating the appropriate equipment. Based on frequency mapping and interactions, it transfers the concept of "fingerprinting" into the field of crime scene. It focuses on the technical and data criteria to successfully select the relevant IoT devices. It gives a general classiffication as well as the limits of such an approach. It shows the collection of digital evidence by focusing on pertinent information from the Internet of Things

Relation between mean arterial pressure and renal function in the early phase of shock: a prospective, explorative cohort study

International audienceIntroduction: Because of disturbed renal autoregulation, patients experiencing hypotension-induced renal insult might need higher levels of mean arterial pressure (MAP) than the 65 mmHg recommended level in order to avoid the progression of acute kidney insufficiency (AKI)

Brucella abortus Induces the Premature Death of Human Neutrophils through the Action of Its Lipopolysaccharide

Most bacterial infections induce the activation of polymorphonuclear neutrophils (PMNs), enhance their microbicidal function, and promote the survival of these leukocytes for protracted periods of time. Brucella abortus is a stealthy pathogen that evades innate immunity, barely activates PMNs, and resists the killing mechanisms of these phagocytes. Intriguing clinical signs observed during brucellosis are the low numbers of Brucella infected PMNs in the target organs and neutropenia in a proportion of the patients; features that deserve further attention. Here we demonstrate that B. abortus prematurely kills human PMNs in a dose-dependent and cell-specific manner. Death of PMNs is concomitant with the intracellular Brucella lipopolysaccharide (Br-LPS) release within vacuoles. This molecule and its lipid A reproduce the premature cell death of PMNs, a phenomenon associated to the low production of proinflammatory cytokines. Blocking of CD14 but not TLR4 prevents the Br-LPS-induced cell death. The PMNs cell death departs from necrosis, NETosis and classical apoptosis. The mechanism of PMN cell death is linked to the activation of NADPH-oxidase and a modest but steadily increase of ROS mediators. These effectors generate DNA damage, recruitments of check point kinase 1, caspases 5 and to minor extent of caspase 4, RIP1 and Ca++ release. The production of IL-1β by PMNs was barely stimulated by B. abortus infection or Br-LPS treatment. Likewise, inhibition of caspase 1 did not hamper the Br-LPS induced PMN cell death, suggesting that the inflammasome pathway was not involved. Although activation of caspases 8 and 9 was observed, they did not seem to participate in the initial triggering mechanisms, since inhibition of these caspases scarcely blocked PMN cell death. These findings suggest a mechanism for neutropenia in chronic brucellosis and reveal a novel Brucella-host cross-talk through which B. abortus is able to hinder the innate function of PMN.Fondo Especial de la Educación Superior/[0500-13]/FEES/Costa RicaFondo Especial de la Educación Superior/[0504-13]/FEES/Costa RicaFondo Especial de la Educación Superior/[0505-13]/FEES/Costa RicaFondo Especial de la Educación Superior/[0248-13]/FEES/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Centro de Investigación en Enfermedades Tropicales (CIET)UCR::Vicerrectoría de Investigación::Unidades de Investigación::Ciencias de la Salud::Instituto Clodomiro Picado (ICP)UCR::Vicerrectoría de Docencia::Salud::Facultad de Microbiologí

SF6 dielectric behaviour in a high voltage circuit breaker at low temperature under lightning impulses

International audienceThis work concerns the study of the dielectric and thermodynamic behaviour of SF6 in a 145 kV circuit breaker subjected to lightning impulse voltages in both polarities at temperatures varying from ambient (20 degrees C) to -45 degrees C. The filling of the circuit breaker with SF6 is carried out at the reference point: T = 15 degrees C, P = 6 bars abs. and d = 39.6 kg/m(3). Devices allowing to detect the appearance of local condensation of SP6 and to identify the breakdown between the circuit-breaker contacts and the flashover outside the circuit-breaker, are presented. The experimental results show a general tendency to a decrease in the U-50% voltage when the temperature is decreased at constant density (a decrease by about 5% when the temperature was decreased from +20 degrees C to -25 degrees C). Such a variation would not have a significant influence in industrial practice. Even if this variation is very weak, it also appears from the obtained results that the gas density is not the only parameter which has an influence on the electric strength of the gas. However, to compare results at different temperatures, it would be better to make it at constant density and not at constant pressure, to avoid the dependency of the ratio (E/N) on N (where E is the electric strength and N the density). On the other hand, it seems that the presence of the liquid in the circuit breaker is not a penalizing parameter. The distribution of the electric field corresponding to the geometrical configuration of the studied circuit-breaker is also presented

Caractérisation de microparticules par méthodes diélectrophorétiques (applications aux cellules biologiques)

Durant ces dernières décennies, les sources électromagnétiques se sont multipliées : l exposition quotidienne de l homme s en est retrouvée considérablement accrue. L étude des effets des champs sur l organisme passe par une meilleure compréhension des phénomènes à l échelle de la cellule, unité de base de l être vivant. Nos objectifs dans le cadre de ce travail portent sur la caractérisation électrique des cellules et, plus précisément, des deux principaux compartiments cellulaires que représentent le cytoplasme et la membrane. A terme, l objectif est de fournir les permittivités et conductivités de ces couches afin de renseigner les modèles qui seront utilisés pour la simulation de l interaction champ-vivant. Lorsqu une cellule est placée dans un champ électrique tournant (généré par des microélectrodes), elle tourne sur elle-même sous l effet de polarisation des cellules : c est le principe de l électrorotation. Le sens et la vitesse de rotation dépendent des propriétés cellulaires et de la fréquence du champ. La mise au point d une plateforme expérimentale dédiée et automatisée (génération du champ, acquisition et traitement des images, extraction des propriétés) a permis d accéder aux propriétés électriques des différentes couches sur des levures et des liposomes à travers le tracé du spectre d électrorotation. Plusieurs études ont permis de valider le fonctionnement de cette plateforme et d évaluer l impact des traitements thermique et enzymatique sur des levures ainsi que l influence de la composition du milieu interne sur le spectre d électrorotation de liposomes. Par ailleurs,une étude théorique portant sur l identification paramétrique a montré qu il est possible d améliorer l extraction de certains paramètres en se basant sur une analyse de sensibilité du spectre d électrorotation à ces paramètres. La mise en place récente d une salle de culture va permettre d explorer une gamme plus large de cellules vivantes et d étudier les effets de sources de champ magnétique sur celles-ci.No abstractLYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF

Pulsed electric field induced redistribution of fluorescent compounds from water-extractable soil organic matter

International audienceModifications of bacterial activities are observed when continuous electric current is applied in soil for soil remediation purposes (electrokinetic). In this study we found a significant increase of 330% of the total heterotrophic culturable bacteria 2 d after soil samples had been submitted to pulsed electric field (PEF) treatment (E not, vert, similar 4 KV/cm, τ not, vert, similar 5 ms, 3 pulses) resulting from pulsed electric current injections. We hypothesized that this result was caused by qualitative and/or quantitative modifications of the dissolved organic matter and tested this using a γ-sterilized model soil. The incidence of electrical parameters (electric field intensity and pulse duration) on the water-extractable organic matter was analysed using two types of experimental set-ups for current injection. These experimental set-ups exhibited different volume, physical state (liquid, solid) of the soil samples and different electrical conditions. Total organic carbon content and fluorescence signature (excitation-emission matrix, EEM) were monitored for all samples. A 67% decrease in the ratio between higher and lower molecular weight fluorescent compounds was observed, indicating a new distribution of the fluorescent compounds into the dissolved organic matter following PEF treatment

Static electrification of pressboard/oil interface and transient phenomena

International audienceThe static electrification phenomenon of insulating materials used in power transformers is investigated through two devices. The first is a cell with a rotating disk covered on both sides with a given pressboard and immersed in a metallic tank containing similar to 4 l of Oil; and second device enables us to measure the electrostatic charge tendency of ails. The electrostatic charge tendency (ECT) of insulating ails and the leakage current generated by the charge concentration gradient at the oil/pressboard interface are analyzed as function of temperature, water content and aging of oils, the nature of the pressboard, and the rotating speed of the disk. The influence of the surface roughness of the pressboard and antistatic additives on the aging and ECT also are considered. A correlation between ECT and the physico-chemical and electrical characteristics of the oil is established. It is shown that the temperature gradients and the water migration phenomena at the oil/pressboard interface play an important role in the charge separation. Transient currents are strongly affected by the presence of air in the pressboard and the aging of the oil

Power management for microbial fuel cells

Les Piles à Combustible Microbiennes (PCMs) mettent en œuvre le métabolisme de micro-organismes et utilisent de la matière organique pour générer de l énergie électrique. Les applications potentielles incluent le traitement de l eau autonome en énergie, les bio-batteries, et le grappillage d énergie ambiante. Les PCMs sont des équipements basse-tension et basse-puissance dont le comportement est influencé par la vitesse à laquelle l énergie électrique est récupérée. Dans cette thèse, on étudie des méthodes pour récupérer l énergie électrique de façon efficace. La tension à laquelle l énergie est récupérée des PCMs influence leur fonctionnement et leurs performances électriques. La puissance délivrée est maximum pour une tension spécifique (environ 1/3 de la tension en circuit-ouvert). Les PCMs peuvent être testées à ce point en utilisant une charge contrôlée automatiquement qui inclut un algorithme de recherche de puissance maximale. Un tel outil a été utilisé pour évaluer la puissance maximum, la vitesse de consommation du combustible, le rendement Coulombic et le rendement de conversion de 10 PCMs à chambre unique de 1.3 L construites de façon similaire. Bien que d autres choix structurels et opératoires peuvent permettre d améliorer ces performances, ces résultats ont étudié pour la première fois les performances des PCMs en condition de production d énergie de point de puissance maximal et testé les PCMs avec des conditions de récupération d énergie réalistes. Récupérer un maximum d énergie des PCMs est la ligne directrice de ce rapport. C est rendu possible par des circuits dédiés de gestion de l énergie qui embarquent un contrôle contre-réactif pour réguler la tension des PCMs à une valeur de référence qui est égale à une fraction de leur tension en circuit ouvert. Deux scénarios typiques sont développés dans la suite. Une application critique des PCMs concerne le grappillage autonome de petites énergies, pour alimenter des équipements électroniques basse-puissance (e.g. capteurs sans fil). Dans ce cas, les contraintes basse-puissance et basse-tension imposées par les PCMs nécessitent des fonctionnalités de démarrage autonomes. L oscillateur d Armstrong, composé d inductances couplées à fort rapport d enroulement et d un interrupteur normalement-fermé permet d élever des tensions de façon autonome à partir de sources basse-tension continue comme les PCMs. Ce circuit a été associé à des convertisseurs d électronique de puissance AC/DC et DC/DC pour réaliser respectivement un élévateur-de-tension et une unité de gestion de l énergie (UGE) auto-démarrante basée sur une architecture flyback. La première est adaptée pour les puissances inférieures à 1mW, alors que la seconde peut être dimensionnée pour des niveaux de puissance de quelques mW et permet de mettre en œuvre une commande qui recherche le point de puissance maximale du générateur. Une seconde application d intérêt concerne le cas où de l énergie est récupérée depuis plusieurs PCMs. L association série peut être utilisée pour élever la tension de sortie mais elle peut avoir des conséquences négatives en terme de performances à cause des non-uniformités entre cellules. Cet aspect peut être résolu avec des circuits d équilibrage de tension. Trois de ces circuits ont été analysés et évalués. Le circuit complete disconnection déconnecte une cellule défectueuse de l association pour s assurer qu elle ne diminue pas le rendement global. Le circuit switched-capacitor transfère de l énergie depuis les MFCs fortes vers les faibles pour équilibrer les tensions de toutes les cellules de l association. Le circuit switched-MFCs connecte les PCMs en parallèle et en série de façon alternée. Chacune des trois méthodes peut être mise en œuvre à bas prix et à haut rendement, la plus efficace étant la switchedcapacitor qui permet de récupérer plus de 85% de la puissance maximum idéale d une association très largement non uniforme.Microbial fuel cells (MFCs) harness the metabolism of micro-organisms and utilize organic matter to generate electrical energy. They are interesting because they accept a wide range of organic matter as a fuel. Potential applications include autonomous wastewater treatment, bio-batteries, and ambient energy scavenging. MFCs are low-voltage, low-power devices that are influenced by the rate at which electrical energy is harvested at their output. In this thesis, we study methods to harvest electrical energy efficiently. The voltage at which energy is harvested from MFCs influences their operation and electrical performance. The output power is maximum for a certain voltage value (approx. 1/3rd the open-circuit voltage). This noteworthy operating point is favorable in some applications where MFCs are used as a power supply. MFCs can be tested at this point using an automatic load adjuster which includes a maximum power point tracking algorithm. Such a tool was used to evaluate the maximum power, the fuel consumption rate, the Coulombic efficiency and the energy conversion efficiency of ten similarly built 1.3 L single-chamber MFCs. Although structural and operating condition choices will lead to improved performance, these results investigate for the first time the performance of MFCs in continuous maximum power point condition and characterize MFCs in realistic energy harvesting conditions. Harvesting energy at maximum power point is the main thread of the manuscript. This is made possible with dedicated energy processing circuits embedding control feedback to regulate the MFC voltage to a fraction of its open-circuit voltage. Two typical scenarios are developed as outlined below. One critical application concerns autonomous low-power energy scavenging, to supply remote low-power electronic devices (e.g. wireless sensors). In this case, the low-power and low-voltage constraints imposed by MFCs require dedicated self start-up features. The Armstrong oscillator, composed of high turn-ratio coupled inductors and of a normally-on switch, permits to autonomously step-up voltages from a low DC source like MFCs. Although the circuit requires few components, its operation is not trivial because it partly relies on the parasitic elements of the inductors and the switch. Proper sizing of the inductors enables an optimized operation. This circuit can be associated with power electronic AC/DCand DC/DC converters to realize a voltage-lifter and a fly back-based self-starting Power Management Unit (PMU) respectively. The former is suitable for powering levels below 1mW, while the latter can be scaled for power levels of a few units of mW and facilitates implementation of maximum power point control. A second application of interest concerns the case where energy is harvested from several MFCs.Serial association can be used to step-up voltage but may lead to detrimental consequences in terms of performances because of hydraulic couplings between MFCs sharing the same electrolyte (e.g. if the MFCs are running in continuous flow) or because of electrical non-uniformities between cells. Whereas the former issue can be addressed with galvanically insulated PMUs, the latter can be solved with voltagebalancing circuits. Three of these latter circuits were analyzed and evaluated. The complete disconnection circuit isolates a faulty cell from the configuration to ensure it does not impede the overall efficiency. The switched-capacitor circuit transfers energy from the strong to the weak MFCs to equilibrate the voltages of the individual cells in the stack. The switched-MFC circuit alternatively connects MFCs in parallel and in series. Each of the three methods can be implemented at low-cost and at high efficiency, the most efficient one being the switched-capacitor , that permits to harvest more that 85% of the ideal maximum energy of a strongly-non-uniform MFC association.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF

Électrode particulièrement adaptée aux piles à combustible microbiennes, procédé pour sa fabrication, et piles à combustible microbiennes correspondantes

La présente invention concerne une électrode caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une enceinte définissant un espace dans lequel un enchevêtrement (9) d'au moins un fil (8) en un matériau conducteur est confiné, la dite enceinte comportant des ouvertures autorisant la diffusion d'un milieu liquide, ainsi qu'un un procédé pour sa fabrication, les piles à combustible microbiennes contenant une telle électrode, ainsi que les procédés de traitement d'un effluent chargé en polluant organique et procédés pour générer un courant par dégradation biologique d'un combustible organique utilisant une telle pile à combustible microbienne