Numerical investigation of acoustic solitons

Acoustic solitons can be obtained by considering the propagation of large amplitude sound waves across a set of Helmholtz resonators. The model proposed by Sugimoto and his coauthors has been validated experimentally in previous works. Here we examine some of its theoretical properties: low-frequency regime, balance of energy, stability. We propose also numerical experiments illustrating typical features of solitary waves

Numerical modeling of nonlinear acoustic waves in a tube connected with Helmholtz resonators

International audienceAcoustic wave propagation in a one-dimensional waveguide connected with Helmholtz resonators is studied numerically. Finite amplitude waves and viscous boundary layers are considered. The model consists of two coupled evolution equations: a nonlinear PDE describing nonlinear acoustic waves, and a linear ODE describing the oscillations in the Helmholtz resonators. The thermal and viscous losses in the tube and in the necks of the resonators are modeled by fractional derivatives. A diffusive representation is followed: the convolution kernels are replaced by a finite number of memory variables that satisfy local ordinary differential equations. A splitting method is then applied to the evolution equations: their propagative part is solved using a standard TVD scheme for hyperbolic equations, whereas their diffusive part is solved exactly. Various strategies are examined to compute the coefficients of the diffusive representation; finally, an optimization method is preferred to the usual quadrature rules. The numerical model is validated by comparisons with exact solutions. The properties of the full nonlinear solutions are investigated numerically. In particular, the existence of acoustic solitary waves is confirmed

Solid Phase DNA Amplification: A Brownian Dynamics Study of Crowding Effects

AbstractSolid phase amplification (SPA), a new method to amplify DNA, is characterized by the use of surface-bound primers. This limits the amplification to two-dimensional surfaces and therefore allows the easy parallelization of DNA amplification in a single system. SPA leads to the formation of small but dense DNA brushes, called DNA colonies. For a molecule to successfully duplicate itself, it needs to bend so that its free end can find a matching primer, located on the surface. We used Brownian dynamics simulations (with a united-atom model) to model the basic kinetics of an SPA experiment. The simulations mimic the temperature cycles and the molecule duplication process found in SPA. Our results indicate that the steric interaction between molecules leads to a decreased duplication probability for molecules in the center of a colony and to an outward leaning for the molecules on the perimeter. These effects result in slower amplification (compared to solution PCR) and indicate that steric interaction alone can explain the loss of the exponential growth (characteristic of solution PCR) of the number of molecules in an SPA experiment. Furthermore, the growth of the colony as a function of the number of thermal cycles is found to be similar to the one obtained with a simple Monte Carlo simulation

Procédés d’oxydation avancée dans le traitement des eaux et des effluents industriels: Application à la dégradation des polluants réfractaires

Cette synthèse traite des procédés d’oxydation avancée (POA) pour le traitement des eaux et des effluents industriels. Ces procédés mettent pour la plupart en combinaison deux ou trois réactifs (oxydants) afin de produire des radicaux hydroxyles. Les radicaux libres sont des espèces hautement actives capables de réagir rapidement et de manière non sélective sur la plupart des composés organiques, réputés difficilement oxydables par voie biologique ou par des traitements chimiques conventionnels. Les POA peuvent être subdivisés en quatre groupes : les procédés d’oxydation chimique en phase homogène (H2O2/Fe2+ et H2O2/O3), les procédés photocatalytiques en phase homogène et/ou hétérogène (H2O2/UV, O3/UV et Fe2+/H2O2/UV; TiO2/UV), les procédés d’oxydation sonochimique et les procédés d’oxydation électrochimique. Le couplage H2O2/Fe2+ représente le système d’oxydation avancée le plus connu et le moins complexe, lequel est souvent employé dans le traitement des effluents industriels. Cependant, dans le domaine de la potabilisation des eaux, le système le plus utilisé et le plus éprouvé est le couplage H2O2/O3 couramment employé pour l’élimination des composés phytosanitaires (pesticides). Les procédés d’oxydation électrochimiques, photocatalytiques et sonochimiques sont des technologies qui nécessitent en général moins de réactif et sont faciles d’automatisation par comparaison aux autres POA. Ces procédés sont présentement en pleine expansion dans le domaine des technologies environnementales, ceci afin d’améliorer les systèmes existants de traitement des eaux usées municipales et industrielles, ou à remplacer les technologies conventionnelles peu efficaces pour l’enlèvement de contaminants organiques réfractaires, inorganiques et microbiens. De nombreuses études réalisées à l’échelle laboratoire ont clairement prouvé l’efficacité des POA pour le traitement de divers effluents. Cependant, le développement de ces procédés dans les filières de traitement des eaux reste encore limité en raison des coûts d’investissement et des coûts opératoires associés. Des solutions et stratégies sont proposées dans ce document, telles que le développement de procédés hybrides et leur couplage avec des traitements biologiques conventionnels, et ce, afin de pallier certaines contraintes spécifiques des POA et faciliter ainsi leur insertion dans les filières de traitement des eaux et des effluents industriels. Ce document a pour objectif de faire une synthèse des différents POA, d’en expliquer leur principe de fonctionnement, de déterminer les différents paramètres les gouvernant, ainsi que leurs applications dans le traitement des eaux et des effluents.This review deals with advanced oxidation processes (AOP) for water and wastewater treatment. Most AOPs combine two or three chemical oxidants in order to produce hydroxyl radicals. These free radicals are species capable of oxidizing numerous complex organic, non-chemically oxidizable or difficulty oxidizable compounds. They efficiently react with carbon-carbon double bonds and attack the aromatic nucleus, which are prevalent features of refractory organic compounds. The AOPs can be divided into four groups: homogenous chemical oxidation processes (H2O2/Fe2+ and H2O2/O3), homogenous/heterogeneous photocatalytic processes (H2O2/UV, O3/UV and Fe2+/H2O2/UV; TiO2/UV), sonification oxidation processes (ultrasound oxidation) and electrochemical oxidation processes. The H2O2/Fe2+ system represents the most common and simplest AOP, which is often employed for the treatment of industrial effluents. However for drinking water treatment, the H2O2/O3 system is commonly used for pesticide removal. Electrochemical, photo-catalytic and sonification oxidation processes require fewer chemicals and are more easily automated than other AOPs. These technologies are effective in improving the treatment of industrial wastes, wastewater and drinking water, for example after their integration into a treatment plant or after their replacement of conventional processes that are found to less effectively eliminate specific organic and inorganic pollutants. The goal of this paper is to review published literature on the use of AOPs for water and wastewater treatment and the removal of refractory pollutants. Specifically, the objectives are: (i) to understand the theory and mechanisms of pollutant removal in AOPs, (ii) to provide a database for AOP applications, and (iii) to suggest new research directions for the development of AOPs

L'intervention et le devenir des connaissances antérieures des élèves dans la dynamique des apprentissages scolaires

Le présent rapport envisage les points suivants: 1. Connaissances, définition et attribution : comment le chercheur infère-t-il des connaissances ? 2. Type de connaissances. B. Résultats expérimentaux 1. Andreucci (ADEF, Aix-Marseille) 2. Coppé (ICAR) 3. Froment (ADEF, Aix-Marseille) 4. Gueudet & Julo (ADEF, Rennes) 5. Schubauer-Leoni, Leutenegger, Chiesa Millar & Ligozat (FAPSE, Université de Genève) 6. Tartas & Perret-Clermont (Université de Neuchâtel) 7. Tiberghien & Küçüközer (ICAR, Lyon) 8. Veillard (ICAR, Lyon) C. Discussion 1. Dynamique des connaissances individuelles 2. Dynamique des connaissances dans l'institution ou entre institutions Les travaux exposés dans la partie B sont cités, dans ce rapport, par les noms de leurs auteurs, sans plus de précision

La détermination des salaires en présence de complémentarité entre travailleurs : une analyse de la stabilité d'un modèle d'assortiment

Nous analysons un modèle d'assortiment, dans lequel nous introduisons la complémentarité entre les travailleurs. Dans une première partie, nous nous intéressons à la complémentarité en différenciation horizontale. Dans cette partie, il y a complémentarité en production lorsque les travailleurs sont de types différents. Le modèle prévoit alors que le travailleur rare sera l'unique détenteur de la rente économique. Dans une deuxième partie, nous analysons la complémentarité en différenciation verticale. Dans ce contexte, tous les travailleurs sont semblables, mais diffèrent par leur niveau de production. La complémentarité en différenciation verticale a pour effet de séparer les travailleurs plus productifs des travailleurs moins productifs. De plus, la firme qui engage les travailleurs plus productifs verse à ceux-ci une part plus grande de ses profits comparativement à la firme qui engage les travailleurs moins productifs. Dans tous les cas, la complémentarité et l'absence de frictions poussent les firmes à générer des profits égaux

Simulation des interactions entre les écoulements à surface libre et souterrain

État de l'art en modélisation des interactions entre les écoulements souterrain et à surface libre -- Description des phénomènes physiques et représentation mathématique -- Écoulement souterrain -- Écoulement à surface libre -- Interactions entre les écoulements à surface libre et souterrain -- Étiage hivernal et champs d'aplication du modèle -- Modélisation numérique des écoulements -- Modèle d'écoulement souterrain -- Modèle d'écoulement à surface libre -- Méthodologie de couplage -- Discrétisation géométrique -- Méthodologie de résolution -- Discrétisation temporelle -- Introduction des termes sources -- Écoulement dans un canal rectangulaire

Novel Use of PIT Tags in Sea Cucumbers: Promising Results with the Commercial Species Cucumaria frondosa

The lack of a reliable and innocuous mark-recapture method has limited studies that would provide essential information for the management of commercial sea cucumbers. Tagging sea cucumbers is notoriously difficult because of their plastic nature and autolysis capacities. The markers that have so far been tested, mainly on or through the body wall, were either lost rapidly or had major drawbacks (e.g. suitable only for batch identification, requiring complex analysis, causing infections, necrosis, behavioural changes and mortality). The present study explored the efficacy of passive integrated transponder (PIT) tags for individually marking sea cucumbers by assessing retention rates and long-term side effects of tags inserted in previously unstudied tissues/organs. Individuals of the species Cucumaria frondosa were tagged in the body wall, aquapharyngeal bulb and at the base of the oral tentacles. They were monitored closely for evidence of stress, infection, change in feeding and spawning behaviour and tag retention rate. Implanting the tag in an oral tentacle to reach the hydrovascular system of the aquapharyngeal bulb achieved the best retention rates in full-size individuals: from a maximum of 92% after 30 days to 68% at the end of the experimental period (300 days). Efficacy was lower in smaller individuals (84% after 30 d and 42% after 300 d). Following a slight increase in cloacal movements for 15 h post tagging, no side effect was noted in sea cucumbers tagged in the aquapharyngeal bulb via the tentacles. Feeding and spawning behaviours were not affected and no signs of infections or abnormal cell development in the vicinity of the tags were observed. This study indicates that marking sea cucumbers with 8.2 mm long PIT tags implanted via the oral tentacle is an effective technique, yielding relatively high retention rates over long periods without any detectable physiological or behavioural effects