Fluctuation splitting Riemann solver for a non-conservative modeling of shear shallow water flow

International audienceIn this paper we propose a fluctuation splitting finite volume scheme for a non-conservative modeling of shear shallow water flow (SSWF). This model was originally proposed by Teshukov (2007) in [14] and was extended to include modeling of friction by Gavrilyuk et al. (2018) in [7]. The directional splitting scheme proposed by Gavrilyuk et al. (2018) in [7] is tricky to apply on unstructured grids. Our scheme is based on the physical splitting in which we separate the characteristic waves of the model to form two different hyperbolic subsystems. The fluctuations associated with each subsystems are computed by developing Riemann solvers for these subsystems in a local coordinate system. These fluctuations enables us to develop a Godunov-type scheme that can be easily applied on mixed/unstructured grids. While the equation of energy conservation is solved along with the SSWF model in Gavrilyuk et al. (2018)[7], in this paper we solve only SSWF model equations. We develop a cell-centered finite volume code to validate the proposed scheme with the help of some numerical tests. As expected, the scheme shows first order convergence. The numerical simulation of 1D roll waves shows a good agreement with the experimental results. The numerical simulations of 2D roll waves show similar transverse wave structures as observed by Gavrilyuk et al. (2018) in [7]

Diet, nutrition, and oral health : what influences mother's decisions on what to feed their young children?

The purpose of this study was to learn about mothers’ experiences with food choices for their pre-school children in underprivileged communities in Greater Western Sydney (GWS). A total of 20 mother-child dyads living in GWS were recruited to a qualitative study from an ongoing birth cohort study. Participants’ houses were visited for semi-structured interviews, which were recorded, transcribed verbatim, and analysed thematically. The interviews yielded five main themes: (i) food choices, nutrition, and health; (ii) accessibility and availability of foods (iii) buying time for parents; (iv) child’s age and their preference on food choices; (v) conditioning certain behaviours by family and cultural factors. Nutrition literacy, child’s preferences, unhealthy food intake by family members, child’s demand, advertising and availability of harmful foods, and time constraints were all mentioned as hurdles to mothers making appropriate meal choices for their children. However, some identified facilitators were promoting parents’ knowledge, increasing access to health educational materials, upskilling mothers to providing healthier alternatives, regulating the marketing of unhealth foods. Although, the present study identified critical factors that influence mothers’ food choices for their young children, making healthy food choices is a complex practice as it is shaped by individual, social and environmental influences

Méthode d’éléments finis C1 bicubique stabilisée pour la modélisation MHD non linéaire du plasma de tokamak

The tokamak is one of the promising systems developed to harness fusion energy. A tokamak is a toroidal chamber in which a hot plasma is magnetically confined. For tokamaks to function properly, it is desirable that the plasma remain in an equilibrium configuration. Confinement failures, called disruptions, are unavoidable and undesirable events of plasma instabilities occurring in tokamaks that can degrade the performance of a tokamak and severely damage the tokamak walls. In order to mitigate the adverse effects of disruptions, a massive amount of material is injected into the tokamak plasma. In addition to the experiments and observations carried out on operational tokamaks, the understanding and control of injection strategies often requires numerical simulations. Indeed, the dynamics of the plasma after the injection is accompanied by complex interactions that we can describe by the equations of magneto-hydrodynamics (MHD). It is therefore essential to develop robust and accurate numerical methods to perform numerical simulations and obtain a qualitative and quantitative assessment of the complex physical processes. The main objective of this thesis is to develop numerical strategies for the simulation of MHD instabilities in tokamak plasma. The full MHD model is used for the physical modeling that includes fast magnetosonic waves, which are absent in reduced MHD models. The developments are carried out within the framework of bi-cubic Bézier C1 finite element method (FEM). The plasma flows concerned are very often dominated by convection and therefore it is essential to take into account the effects of unresolved scales in the finite element formulation. In practice, the unresolved scales are taken into account both by a variational multiscale approach and by a shock capturing technique. Other ingredients used in the numerical approach include: the treatment of the polar grid singularity, the time integration by a second order Gears method for variable time steps. The proposed numerical model is validated against the reduced MHD model. Particular attention is paid to nonlinear MHD simulations with massive material injection in tokamak plasma. The full MHD equations are then extended to include the transport of neutrals and impurities in the plasma and the source terms to model the massive material injection. The resulting model is used to simulate the massive gas injection and the shattered pellet injection into a JET like plasma. Numerous nonlinear simulations are performed to demonstrate the ability of the developed numerical strategy to capture the complex dynamics of MHD instabilities in which thermal quench and magnetic field stochastization occur.Le tokamak est l’un des systèmes prometteurs mis au point pour exploiter l’énergie de fusion. Un tokamak est une chambre toroïdale dans laquelle un plasma chaud est confiné magnétiquement. Pour le bon fonctionnement des tokamaks, il est souhaitable que le plasma reste dans une configuration d’équilibre. Les ruptures de confinement, appelées disruptions, sont des événements inévitables et indésirables d’instabilités du plasma survenant dans les tokamaks qui peuvent dégrader les performances d’un tokamak et endommager gravement les parois du tokamak. Afin d’atténuer les effets néfastes des disruptions, une quantité massive de matière est injectée dans le plasma du tokamak. En plus des expériences et observations réalisées sur des tokamaks opérationnels, la compréhension et la maitrise des stratégies d’injection passent souvent par les simulations numériques. En effet, la dynamique du plasma après l’injection s’accompagne interactions complexes que nous pouvons décrire par les équations de la MagnétoHydroDynamique (MHD). Il est donc primordial de développer des méthodes numériques robustes et précises pour obtenir par la simulation numérique une évaluation qualitative et quantitative des processus physiques complexes qui sont en œuvre. L’objectif principal de cette thèse est de développer des stratégies numériques pour la simulation des instabilités MHD dans les plasmas de tokamaks, en y incluant les ondes acoustiques rapides absentes dans les modèles réduits. Les développements sont effectués dans le cadre des méthodes d’éléments finis (FEM) dans une base décrite par des fonctions de Bézier bi-cubique de régularité C1. Les écoulements concernés sont très souvent dominés par la convection, par conséquent il est indispensable de prendre en compte les effets des échelles non résolues dans la formulation éléments finis. En pratique, les échelles non résolues sont pris en compte à la fois par une approche multi-échelle variationnelle et par une technique de capture des chocs. D’autres ingrédients viennent compléter l’approche numérique : le traitement de la singularité des grilles polaires, l’intégration temporelle par une méthode de Gears du second ordre pour des pas de temps variables. Le modèle numérique proposé est validé par rapport aux stratégies basées sur des modèles de MHD réduite. Une attention particulière est accordée aux simulations MHD non linéaires avec injection massive de matière dans le plasma de tokamak. Les équations de la MHD sont ici étendues pour y inclure le transport des neutres et des impuretés dans le plasma ainsi que les termes de source pour modéliser l’injection massive de matière. Le modèle résultant est utilisé pour simuler l’injection massive de gaz et l’injection de pastilles brisées dans un plasma de type JET. De nombreuses simulations non linéaires sont réalisées et démontrent la capacité, de la stratégie numérique développée, à capturer la dynamique complexe d’instabilités MHD dans lesquels se développent l’étouffement thermique et la stochastisation du champ magnétique

Stabilized C1-bicubic finite element method for nonlinear MHD modeling of tokamak plasma

Le tokamak est l’un des systèmes prometteurs mis au point pour exploiter l’énergie de fusion. Un tokamak est une chambre toroïdale dans laquelle un plasma chaud est confiné magnétiquement. Pour le bon fonctionnement des tokamaks, il est souhaitable que le plasma reste dans une configuration d’équilibre. Les ruptures de confinement, appelées disruptions, sont des événements inévitables et indésirables d’instabilités du plasma survenant dans les tokamaks qui peuvent dégrader les performances d’un tokamak et endommager gravement les parois du tokamak. Afin d’atténuer les effets néfastes des disruptions, une quantité massive de matière est injectée dans le plasma du tokamak. En plus des expériences et observations réalisées sur des tokamaks opérationnels, la compréhension et la maîtrise des stratégies d’injection passent souvent par les simulations numériques. En effet, la dynamique du plasma après l’injection s’accompagne interactions complexes que nous pouvons décrire par les équations de la MagnétoHydroDynamique (MHD). Il est donc primordial de développer des méthodes numériques robustes et précises pour obtenir par la simulation numérique une évaluation qualitative et quantitative des processus physiques complexes qui sont en œuvres. L’objectif principal de cette thèse est de développer des stratégies numériques pour la simulation des instabilités MHD dans les plasmas de tokamaks, en y incluant les ondes acoustiques rapides absentes dans les modèles réduits. Les développements sont effectués dans le cadre des méthodes d’éléments finis (FEM) dans une base décrite par des fonctions de Bézier bi-cubique de régularité C1. Les écoulements concernés sont très souvent dominés par la convection, par conséquent il est indispensable de prendre en compte les effets des échelles non résolues dans la formulation éléments finis. En pratique, les échelles non résolues sont prises en compte à la fois par une approche multi-échelle variationnelle et par une technique de capture des chocs. D’autres ingrédients viennent compléter l’approche numérique : le traitement de la singularité des grilles polaires, l’intégration temporelle par une méthode de Gears du second ordre pour des pas de temps variables. Le modèle numérique proposé est validé par rapport aux stratégies basées sur des modèles de MHD réduite. Une attention particulière est accordée aux simulations MHD non linéaires avec injection massive de matière dans le plasma de tokamak. Les équations de la MHD sont ici étendues pour y inclure le transport des neutres et des impuretés dans le plasma ainsi que les termes de source pour modéliser l’injection massive de matière. Le modèle résultant est utilisé pour simuler l’injection massive de gaz et l’injection de pastilles brisées dans un plasma de type JET. De nombreuses simulations non linéaires sont réalisées et démontrent la capacité, de la stratégie numérique développée, à capturer la dynamique complexe d’instabilités MHD dans lesquels se développent l’étouffement thermique et la stochastisation du champ magnétique.The tokamak is one of the promising systems developed to harness fusion energy. A tokamak is a toroidal chamber in which a hot plasma is magnetically confined. For tokamaks to function properly, it is desirable that the plasma remain in an equilibrium configuration. Confinement failures, called disruptions, are unavoidable and undesirable events of plasma instabilities occurring in tokamaks that can degrade the performance of a tokamak and severely damage the tokamak walls. In order to mitigate the adverse effects of disruptions, a massive amount of material is injected into the tokamak plasma. In addition to the experiments and observations carried out on operational tokamaks, the understanding and control of injection strategies often requires numerical simulations. Indeed, the dynamics of the plasma after the injection is accompanied by complex interactions that we can describe by the equations of magneto-hydrodynamics (MHD). It is therefore essential to develop robust and accurate numerical methods to perform numerical simulations and obtain a qualitative and quantitative assessment of the complex physical processes. The main objective of this thesis is to develop numerical strategies for the simulation of MHD instabilities in tokamak plasma. The full MHD model is used for the physical modeling that includes fast magnetosonic waves, which are absent in reduced MHD models. The developments are carried out within the framework of bi-cubic Bézier C1 finite element method (FEM). The plasma flows concerned are very often dominated by convection and therefore it is essential to take into account the effects of unresolved scales in the finite element formulation. In practice, the unresolved scales are taken into account both by a variational multiscale approach and by a shock capturing technique. Other ingredients used in the numerical approach include: the treatment of the polar grid singularity, the time integration by a second order Gears method for variable time steps. The proposed numerical model is validated against the reduced MHD model. Particular attention is paid to nonlinear MHD simulations with massive material injection in tokamak plasma. The full MHD equations are then extended to include the transport of neutrals and impurities in the plasma and the source terms to model the massive material injection. The resulting model is used to simulate the massive gas injection and the shattered pellet injection into a JET like plasma. Numerous nonlinear simulations are performed to demonstrate the ability of the developed numerical strategy to capture the complex dynamics of MHD instabilities in which thermal quench and magnetic field stochastization occur

Méthode d’éléments finis C1 bicubique stabilisée pour la modélisation MHD non linéaire du plasma de tokamak

The tokamak is one of the promising systems developed to harness fusion energy. A tokamak is a toroidal chamber in which a hot plasma is magnetically confined. For tokamaks to function properly, it is desirable that the plasma remain in an equilibrium configuration. Confinement failures, called disruptions, are unavoidable and undesirable events of plasma instabilities occurring in tokamaks that can degrade the performance of a tokamak and severely damage the tokamak walls. In order to mitigate the adverse effects of disruptions, a massive amount of material is injected into the tokamak plasma. In addition to the experiments and observations carried out on operational tokamaks, the understanding and control of injection strategies often requires numerical simulations. Indeed, the dynamics of the plasma after the injection is accompanied by complex interactions that we can describe by the equations of magneto-hydrodynamics (MHD). It is therefore essential to develop robust and accurate numerical methods to perform numerical simulations and obtain a qualitative and quantitative assessment of the complex physical processes. The main objective of this thesis is to develop numerical strategies for the simulation of MHD instabilities in tokamak plasma. The full MHD model is used for the physical modeling that includes fast magnetosonic waves, which are absent in reduced MHD models. The developments are carried out within the framework of bi-cubic Bézier C1 finite element method (FEM). The plasma flows concerned are very often dominated by convection and therefore it is essential to take into account the effects of unresolved scales in the finite element formulation. In practice, the unresolved scales are taken into account both by a variational multiscale approach and by a shock capturing technique. Other ingredients used in the numerical approach include: the treatment of the polar grid singularity, the time integration by a second order Gears method for variable time steps. The proposed numerical model is validated against the reduced MHD model. Particular attention is paid to nonlinear MHD simulations with massive material injection in tokamak plasma. The full MHD equations are then extended to include the transport of neutrals and impurities in the plasma and the source terms to model the massive material injection. The resulting model is used to simulate the massive gas injection and the shattered pellet injection into a JET like plasma. Numerous nonlinear simulations are performed to demonstrate the ability of the developed numerical strategy to capture the complex dynamics of MHD instabilities in which thermal quench and magnetic field stochastization occur.Le tokamak est l’un des systèmes prometteurs mis au point pour exploiter l’énergie de fusion. Un tokamak est une chambre toroïdale dans laquelle un plasma chaud est confiné magnétiquement. Pour le bon fonctionnement des tokamaks, il est souhaitable que le plasma reste dans une configuration d’équilibre. Les ruptures de confinement, appelées disruptions, sont des événements inévitables et indésirables d’instabilités du plasma survenant dans les tokamaks qui peuvent dégrader les performances d’un tokamak et endommager gravement les parois du tokamak. Afin d’atténuer les effets néfastes des disruptions, une quantité massive de matière est injectée dans le plasma du tokamak. En plus des expériences et observations réalisées sur des tokamaks opérationnels, la compréhension et la maitrise des stratégies d’injection passent souvent par les simulations numériques. En effet, la dynamique du plasma après l’injection s’accompagne interactions complexes que nous pouvons décrire par les équations de la MagnétoHydroDynamique (MHD). Il est donc primordial de développer des méthodes numériques robustes et précises pour obtenir par la simulation numérique une évaluation qualitative et quantitative des processus physiques complexes qui sont en œuvre. L’objectif principal de cette thèse est de développer des stratégies numériques pour la simulation des instabilités MHD dans les plasmas de tokamaks, en y incluant les ondes acoustiques rapides absentes dans les modèles réduits. Les développements sont effectués dans le cadre des méthodes d’éléments finis (FEM) dans une base décrite par des fonctions de Bézier bi-cubique de régularité C1. Les écoulements concernés sont très souvent dominés par la convection, par conséquent il est indispensable de prendre en compte les effets des échelles non résolues dans la formulation éléments finis. En pratique, les échelles non résolues sont pris en compte à la fois par une approche multi-échelle variationnelle et par une technique de capture des chocs. D’autres ingrédients viennent compléter l’approche numérique : le traitement de la singularité des grilles polaires, l’intégration temporelle par une méthode de Gears du second ordre pour des pas de temps variables. Le modèle numérique proposé est validé par rapport aux stratégies basées sur des modèles de MHD réduite. Une attention particulière est accordée aux simulations MHD non linéaires avec injection massive de matière dans le plasma de tokamak. Les équations de la MHD sont ici étendues pour y inclure le transport des neutres et des impuretés dans le plasma ainsi que les termes de source pour modéliser l’injection massive de matière. Le modèle résultant est utilisé pour simuler l’injection massive de gaz et l’injection de pastilles brisées dans un plasma de type JET. De nombreuses simulations non linéaires sont réalisées et démontrent la capacité, de la stratégie numérique développée, à capturer la dynamique complexe d’instabilités MHD dans lesquels se développent l’étouffement thermique et la stochastisation du champ magnétique

Méthode d'éléments finis C1-bicubique stabilisée pour la modélisation MHD non linéaire du plasma de tokamak

The tokamak is one of the promising systems developed to harness fusion energy. A tokamak is a toroidal chamber in which a hot plasma is magnetically confined. For tokamaks to function properly, it is desirable that the plasma remain in an equilibrium configuration. Confinement failures, called disruptions, are unavoidable and undesirable events of plasma instabilities occurring in tokamaks that can degrade the performance of a tokamak and severely damage the tokamak walls. In order to mitigate the adverse effects of disruptions, a massive amount of material is injected into the tokamak plasma. In addition to the experiments and observations carried out on operational tokamaks, the understanding and control of injection strategies often requires numerical simulations. Indeed, the dynamics of the plasma after the injection is accompanied by complex interactions that we can describe by the equations of magneto-hydrodynamics (MHD). It is therefore essential to develop robust and accurate numerical methods to perform numerical simulations and obtain a qualitative and quantitative assessment of the complex physical processes. The main objective of this thesis is to develop numerical strategies for the simulation of MHD instabilities in tokamak plasma. The full MHD model is used for the physical modeling that includes fast magnetosonic waves, which are absent in reduced MHD models. The developments are carried out within the framework of bi-cubic Bézier C1 finite element method (FEM). The plasma flows concerned are very often dominated by convection and therefore it is essential to take into account the effects of unresolved scales in the finite element formulation. In practice, the unresolved scales are taken into account both by a variational multiscale approach and by a shock capturing technique. Other ingredients used in the numerical approach include: the treatment of the polar grid singularity, the time integration by a second order Gears method for variable time steps. The proposed numerical model is validated against the reduced MHD model. Particular attention is paid to nonlinear MHD simulations with massive material injection in tokamak plasma. The full MHD equations are then extended to include the transport of neutrals and impurities in the plasma and the source terms to model the massive material injection. The resulting model is used to simulate the massive gas injection and the shattered pellet injection into a JET like plasma. Numerous nonlinear simulations are performed to demonstrate the ability of the developed numerical strategy to capture the complex dynamics of MHD instabilities in which thermal quench and magnetic field stochastization occur.Le tokamak est l’un des systèmes prometteurs mis au point pour exploiter l’énergie de fusion. Un tokamak est une chambre toroïdale dans laquelle un plasma chaud est confiné magnétiquement. Pour le bon fonctionnement des tokamaks, il est souhaitable que le plasma reste dans une configuration d’équilibre. Les ruptures de confinement, appelées disruptions, sont des événements inévitables et indésirables d’instabilités du plasma survenant dans les tokamaks qui peuvent dégrader les performances d’un tokamak et endommager gravement les parois du tokamak. Afin d’atténuer les effets néfastes des disruptions, une quantité massive de matière est injectée dans le plasma du tokamak. En plus des expériences et observations réalisées sur des tokamaks opérationnels, la compréhension et la maîtrise des stratégies d’injection passent souvent par les simulations numériques. En effet, la dynamique du plasma après l’injection s’accompagne interactions complexes que nous pouvons décrire par les équations de la MagnétoHydroDynamique (MHD). Il est donc primordial de développer des méthodes numériques robustes et précises pour obtenir par la simulation numérique une évaluation qualitative et quantitative des processus physiques complexes qui sont en œuvres.L’objectif principal de cette thèse est de développer des stratégies numériques pour la simulation des instabilités MHD dans les plasmas de tokamaks, en y incluant les ondes acoustiques rapides absentes dans les modèles réduits. Les développements sont effectués dans le cadre des méthodes d’éléments finis (FEM) dans une base décrite par des fonctions de Bézier bi-cubique de régularité C1. Les écoulements concernés sont très souvent dominés par la convection, par conséquent il est indispensable de prendre en compte les effets des échelles non résolues dans la formulation éléments finis. En pratique, les échelles non résolues sont prises en compte à la fois par une approche multi-échelle variationnelle et par une technique de capture des chocs. D’autres ingrédients viennent compléter l’approche numérique : le traitement de la singularité des grilles polaires, l’intégration temporelle par une méthode de Gears du second ordre pour des pas de temps variables. Le modèle numérique proposé est validé par rapport aux stratégies basées sur des modèles de MHD réduite. Une attention particulière est accordée aux simulations MHD non linéaires avec injection massive de matière dans le plasma de tokamak. Les équations de la MHD sont ici étendues pour y inclure le transport des neutres et des impuretés dans le plasma ainsi que les termes de source pour modéliser l’injection massive de matière. Le modèle résultant est utilisé pour simuler l’injection massive de gaz et l’injection de pastilles brisées dans un plasma de type JET. De nombreuses simulations non linéaires sont réalisées et démontrent la capacité, de la stratégie numérique développée, à capturer la dynamique complexe d’instabilités MHD dans lesquels se développent l’étouffement thermique et la stochastisation du champ magnétique

Intrusion Detection with Hidden Markov Model and WEKA Tool

The internet has become a convenient way for people exchanging information and doing business over the internet. Uptil now, intrusion detection technique has been using either anomaly based or signature based detection technique. The hybrid technique gives advantages of both the techniques. Anomaly detection strategy is to suspect of what is considered an unusual activity for the subject (users, processes, etc.) and carry on further investigation. This approach is particularly effective against novel (i.e. previously unknown) attacks. Signature based detection systems detect previously known attack in a timely and efficient way. The Hybrid technique gives better result than signature based or anomaly based technique alone

A discontinuous Galerkin method for a two dimensional reduced resistive MHD model

International audienceWe are concerned with the numerical approximation of an incompressible ionized gas (plasma) flowing in a toroidal geometry. We also assume that the flow is independent of the toroidal coordinate and the resulting model is thus 2-D. We consider a symmetric formulation, the so-called Reduced Resistive MHD model, where the governing equation gives the evolution of the axial current and vorticity (scalar variables). These equations are written in a quasi conservative form and, using the Discontinuous Galerkin (DG) framework, an approximation strategy is proposed and analyzed for triangular meshes. This approach combines a Galerkin projection of the velocity stream function and magnetic flux to obtain divergence-free approximations, together with a DG approximation of the evolutionary equations for current and vorticity, while the integration is performed using Crank–Nicholson scheme. The designed methodology is validated on the kink-mode and the tilting MHD instabilities

SENSOR NETWORK FOR PATIENT MONITORING

Wireless patient monitoring fulfill the requirement of providing better health care services to an increasing number of people using limited financial and human resources.Remote health monitoring is provided by the wireless body area network(WBAN).In health monitoring there are two major challenges which are sustainable power supply for body sensor network(BSNs) and Quality of Service(QoS).To address these challenges this seminar proposed an architecture that allows virtual groups to be formed between devices of patients, nurses and doctors in order to enable remote analysis of WBAN data. Through an underlying environmental sensor network the WBAN data gathered are transmitted to the virtual group members