identifier: Charfi, Mohamed Ali  (2020). Effect of graphene filler on the mechanical, electrical, and thermal properties of polymer composite.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
CFRP
graphène
conductivité thermique
conductivité électrique
propriétés mécaniques

abstract:
Carbon fiber reinforced polymer materials (CFRP) form vital components in many types of vehicles such as airplanes, spacecraft, submarines, and transport vehicles. They achieve comparable mechanical properties to ordinary metals, but with a lower density. This allows vehicles to become lighter which reduces fuel consumption, air pollution, and related costs. Researchers have demonstrated that the failure of the composite part is often induced by a defect at the fiber/matrix interface. The matrix bond quality is a critical factor that dictates the overall structural properties. Thus, enhancing the matrix of a polymer composite presents an avenue to improve the mechanical properties of CFRP materials.

CFRP materials are carbon fiber-based composites. The electrical and thermal conductivities of carbon fiber are extremely high. However, polymetric matrices are insulative materials that dramatically reduce the electrical and thermal conductivities of the overall CFRP composite. The thermal conductivity is a pivotal factor in the machinability of CFRPs. Higher conductivity dissipates the heat from the workpiece/cutting tool. This reduces the cutting temperature and extends the service life of the cutting tool.

In this study, we aim to improve the CFRP mechanical properties and the thermal/electrical conductivities of the epoxy matrix through the incorporation of graphene particles into the matrix. In the first part of this work, the electrical properties of composites with five different graphene concentrations (0, 3, 5, 7, and 10 wt. %) were evaluated through the broadband dielectric spectroscopy (BDS). The results demonstrate a four-fold enhancement at 10 wt. % of graphene filler and the percolation threshold was achieved with only 7 wt. %. The thermal conductivity was assessed qualitatively through the differential scanning calorimetry (DSC). Samples with 10 wt. % of graphene showed around 16 % reduction in their specific heat capacity which can be translated into an enhancement of the thermal conductivity.

In terms of mechanical properties, a suitable manufacturing method of the CFRP was developed. This approach leads to a consistent fiber volume fraction with a minimum void level and a good graphene dispersion. With this process, the impact of the graphene on the mechanical properties of the CFRP can be accurately assessed. Seven graphene concentrations ranging from 0 wt. % to 3 wt. % were tested. Samples with 0.25 wt. % showed the best flexural strength and interlaminar shear strength with an improvement of 5%.


identifier: Mathieu, Ronan  (2020). Influence du graphène sur la température de détourage de composite carbone-époxy.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

subject:
CFRP
usinage
graphène
température de coupe
rugosité
porosité

abstract:
Les polymères renforcés de fibres de carbone (CFRP) connaissent ces dernières décennies un développement et une utilisation toujours plus importante au sein d’industriels travaillant dans les domaines des hautes performances. Ces utilisations toujours plus massives sont dues à leurs propriétés mécaniques intéressantes avec un poids relativement faible en comparaison avec les métaux et aux alliages traditionnellement utilisés. De plus, une large gamme de procédés de fabrication existe et permet de fabriquer des géométries précises et sur mesure. Néanmoins, une reprise des pièces en usinage est souvent nécessaire afin d’ajuster les pièces aux tolérances géométriques et ainsi respecter la conception de celles-ci. Cependant, l’usinage des matériaux composites récents rencontre des difficultés inédites telles que les défauts mécaniques engendrés (délamination, fissuration, etc) et/ou les dommages thermiques causés (brûlure de matrice, affectation de l’outil de coupe).

La mise en oeuvre des CFRP incorporant du graphène a été possible avec le développement d’une méthode de fabrication innovante garantissant un taux de fibres en volume le plus constant possible ainsi qu’une répartition homogène du graphène. Cela nous a permis de mettre en évidence les effets du graphène. Lors de l’usinage, une caméra thermique a été utilisée pour conforter les résultats de température enregistrée avec des thermocouples équipant l’outil de coupe.

L’étude s’est portée sur l’influence du graphène sur l’usinage. Pour ce faire deux matériaux ont été confrontés à l’usinage avec des paramètres de coupe considérés comme optimaux. Un seul outil de coupe en diamant polycristallin (PCD) a été utilisé. Dans un premier temps, le nanocomposite (graphène plus époxy) a permis de mettre en avant l’influence du graphène (augmentation de la température en présence de graphène) sur la coupe sans influencer l’usure de l’outil. Dans un second temps, le graphène a été incorporé dans des CFRP avec trois concentrations différentes (0 / 0,25 / 3 %wt) et a permis de mettre en évidence une augmentation de la température de coupe en présence de graphène. En revanche entre la plaque 0 et 3 %wt, une baisse significative de la température dans la zone de coupe (jusqu’à 32°C en moyenne) ainsi qu’une diminution importante de la force d’avance (66 newtons en moyenne) a été mis en évidence.


identifier: Velazquez Salazar, Oliverio Esteban  (2020). Numerical analysis of the multi-section nature of the regional blended wing body aircraft at low speed.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
aéronautique
aérodynamique
BWB
CFD
RANS
portance maximale
basse vitesse
design d’aéronefs

abstract:
The blended wing body aircraft, or BWB for short, is an innovative concept that gathers all of the elements of an aircraft inside a unique wing envelope. This configuration promises a lower environmental footprint coupled with sizable fuel savings. Numerous scientific papers already either use or are expanding on this configuration; particularly for passenger transport and UAV applications. Concerning the passenger transport, the existing aerodynamic works on the BWB focus mainly on large-capacity, long-range designs under cruise conditions. However, current market forecasts show an expected increase in demand for regional, medium capacity aircrafts for 100-150 passengers. Moreover, this aircraft`s unique geometry incorporates multiple airfoil, chord, sweep and twist distributions along the wingspan. For the BWB, these distributions are not necessarily constant or mathematically smooth; giving raise to different aerodynamic behaviour depending on which section of the aircraft is analysed. This multisection nature of the BWB hints at the hypothesis that the BWB designer may have the ability to consciously align the aerodynamic behaviour of the centerbody with that of the outer wing to obtain predictable low speed behaviour, in particular, to generate a stronger natural lift at low speeds. The objective of this thesis is to develop BWB-specific design tools, based on the hypothesis of the existence of a unique interaction between the centerbody and the outer wing, with respect to natural lift at low speeds for this aircraft configuration. This original work would allow designers to incorporate said predictive coupling in the conceptual design phases of future BWBs.

The proposed methodology is based on the numerical analysis of a regional BWB at low speed. First, a geometrical model of the baseline regional BWB was generated by applying classic aircraft design methods coupled with BWB-specific constraints. This was followed by the comparison of the low speed behaviour between a conventional aircraft and a BWB. The aerodynamic behaviour of each aircraft was simulated via RANS simulations applied over a series of angles of attack spread around the stall angle. Based on the behavioural differences, a coupling between the centerbody and the outer wing is proposed. Specifically, a study of the impact of twist distribution on maximum lift is carried out. Once again, RANS simulations at low speed are applied, this time, over three BWB geometries with different twist distributions. The results validate the hypothesis of a strong coupling between centerbody and outer wing at low speeds. Furthermore, these original results are used to calibrate a low-fidelity model of the maximum lift coefficient of a BWB at low speeds.

This thesis brings forth some known results from classic wing theory like the importance of stalling close to the wing root and the stall delay effect introduced by the twist. On the original side, a baseline regional BWB geometry is proposed for use in future works. This geometry has already been used in other theses and scientific works. Furthermore, a mathematical low fidelity model of the maximum lift coefficient of a BWB has been developed. Moreover, analysis of the behavioural differences between a conventional aircraft and a BWB show that the centerbody of a BWB generates a stall-resistance phenomenon which is non-existent in conventional aircrafts. Analysis of the twist distribution on the BWB shows that it is possible to couple the aerodynamic characteristics of the outer wing with those of the centerbody to amplify natural lift generation. In particular, it was found that, on top of delaying stall, increased twist can also lead to increased maximum lift in the case of a BWB aircraft. The numerical results are used to calibrate the proposed maximum lift coefficient model. This model is a contribution to the scientific community interested in the development of complex wings and all-wing aircrafts like the BWB.

In conclusion, this thesis shows the unique characteristic of the BWB to allow the designer to couple the outer wing and the centerbody behaviours to increase maximum lift and optimize its stall behaviour at low speed. Future work should focus on the use of more accurate simulation methods as well as the exploration of a larger BWB model database so as to enhance the robustness of the maximum lift prediction model. Nevertheless, the general results of this thesis are satisfactory and unveil previously undocumented advantages of the BWB with respect to conventional aircrafts at low speed.


identifier: El Tannoury, Jihad  (2020). Estimation de la pression partielle artérielle du dioxyde de carbone par des paramètres noninvasifs.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

format: application/pdf application/pdf

subject: détermination de la pression partielle du dioxyde de carbone

subject: surveillance des gaz sanguins

subject: MLP

subject: techniques d’estimation

subject: diagnostique

abstract:
Les patients qui souffrent d’un certain trouble respiratoire sont généralement mécaniquement ventilés. Cette ventilation mécanique sert à assurer le dioxygène nécessaire au bon fonctionnement des organes, ainsi qu’à éliminer le dioxyde de carbone produit par les organes. Pour pouvoir bien choisir les paramètres du ventilateur, les cliniciens surveillent les signes vitaux et les tensions artérielles des patients. Obtenir les tensions artérielles directement des artères est douloureux et nuisible aux vaisseaux et les nerfs se trouvant dans l’entourage. Par conséquent, on cherche des méthodes non dangereuses et fiables pour estimer les tensions artérielles. Les tensions de l’oxygène (PaO2) sont facilement estimées par la saturation transcutanée de ce dernier (SpO2) obtenue par un spiromètre, alors que l’estimation des tensions du dioxyde de carbone (PaCO2) est beaucoup plus complexe.

L’objectif principal de travail est de trouver une technique non invasive pour estimer la PaCO2 d’une manière rapide et fiable dont la performance dépasse celle des méthodes déjà utilisées en pratique comme l’estimation utilisant le volume minute (Vmin) et celle utilisant le gaz carbonique à la fin de l’expiration (PetCO2). Pour ce faire, la base de données implémentée dans l’hôpital Sainte Justine dès mai 2015 a été utilisée. Cette base renferme toutes les données patients dans les soins intensifs pédiatriques (PICU). Le Multi Layer Perceptron (MLP), un type de réseau de neurones, a été utilisé pour faire les estimations. L’estimateur utilise un test de gaz sanguins réalisé auparavant pour être calibré. Les données ont été réparties sur quatre groupes : [0h, 2h] ; [2h, 6h] ; [6h, 12h] et [12h, 24h] selon le temps écoulé entre l’acquisition du gaz de calibrage et le gaz à estimer. Pour étudier l’efficacité de l’approche développée, le pourcentage des estimations avec une erreur inférieure à 5 mmHg est adopté puisqu’une erreur inférieure à 5 mmHg a été considérée médicalement comme non significative. Les résultats obtenus montrent que l’approche suivie dans ce travail dépasse les techniques traditionnelles utilisées maintenant en clinique et peuvent améliorer la pratique clinique.


identifier: Rosello, Yolène  (2020). Analyse de la dynamique de deux designs de prothèses de genou.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
dynamique inverse
forces et moments inter-segmentaires
prothèse totale de genou
angle 3D

abstract:
OBJECTIFS : L’arthroplastie du genou est une option courante pour les patients souffrant d’arthrose. Il existe notamment deux designs de prothèse, l’un préservant les ligaments croisés (2C) et l’autre les sacrifiant (PS). Les avantages de l’une ou l’autre des approches sont encore débattus. Certaines études se sont intéressées aux moments inter-segmentaires au genou, qui renseignent sur l’amplitude et la direction de l’action mécanique globale au sein de l’articulation, mais aucune n’a comparé ces deux designs. L’objectif principal de ce projet est de comparer deux designs de prothèse en termes de moments à la cheville, au genou et à la hanche ainsi que de l’utilisation d’un nouveau paramètre biomécanique, l’angle 3D, permettant de déterminer si l’articulation (hanche, genou, cheville) est entrainée ou stabilisée. Cette étude est couplée à l’analyse de la puissance articulaire. Un premier sous-objectif est de déterminer si les sujets avec PTG ont une stratégie de marche semblable à des sujets sains. Un second sous-objectif est l’étude de la marge de stabilité dans les plans médio latéral et antéropostérieur.

MÉTHODES : L'étude a été réalisée sur 11 sujets opérés, (PS = 5, 2C = 6), comprenant 7 femmes et 4 hommes d’âge moyen 60.18 ± 5.67 (années), d’IMC 33.56 ± 3.37 (kg/m2) et de vitesse de marche confortable de 1.78 ± 0.63 (km/h). Trois essais de marche de 45s ont été réalisés sur un tapis roulant instrumenté (AMTI™) avec le harnais KneeKG™. Les déplacements des marqueurs ont été enregistrés par 12 caméras optoélectroniques reliées à un système Vicon™. Un calibrage a été effectué selon la Functionnnal & Postural Method (Hagemeister et al., 2005). Le calcul des moments inter-segmentaires a été réalisé selon la méthode décrite par (R. Dumas & Chèze, 2007a) et la convention de signe selon l’ISB (Wu, 2002). Le calcul de l’angle 3D et de la puissance articulaire a été réalisé selon la méthode décrite par (R. Dumas & Cheze, 2008). L’étude sur la marge de stabilité a été réalisé selon (Robert, 2019).

RÉSULTATS : Les résultats ne montrent aucune différence statistiquement significative entre les 2C et les PS et ce, dans aucun des trois plans Une plus grande variabilité des sujets 2C est cependant observée dans tous les plans. La même stratégie de marche est employée pour les sujets PTG et les sujets sains, bien que l’on note une diminution des amplitudes des pics en résistance et propulsion. Aucune différence en termes de marge de stabilité dans la direction médio-latérale et antéro postérieure n’a été trouvée entre sujets PS et 2C.

DISCUSSION : L’absence de différences dans tous les plans ne nous permet pas de conclure quant à la supériorité de l’une ou l’autre des prothèses. Cependant, la plus grande variabilité inter-sujet pour les prothèses 2C peut s’expliquer par le fait que les prothèses PS sont plus contraintes. Notre étude préliminaire est cependant limitée par le nombre réduit de sujets.


identifier: Bérubé, Samuel  (2020). Stratégies optimales de calibration de modèles hydrologiques en contexte de changements climatiques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
modélisation hydrologique
changements climatiques
stratégies de calibration
stabilité des paramètres

abstract:
Depuis le début de l’anthropocène, jamais des changements aussi drastiques n’ont été observés quant à la concentration de gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère. Ce phénomène est l’instigateur de perturbations actuelles et futures des processus du cycle hydrologique, aux échelles globale et régionale. À ce jour, les modèles hydrologiques utilisés pour simuler les débits requièrent une calibration basée sur les données hydrométéorologiques du passé. Dans un avenir où le climat serait considérablement altéré, ces modèles risquent donc d’être inefficaces pour étudier les impacts des changements climatiques si les processus de calibration actuels demeurent en place. Ce mémoire vise à étudier diverses stratégies de calibration potentiellement exploitables lors d’études d’impacts des changements climatiques.

L’analyse de ces stratégies fut réalisée à partir du modèle pluie-débit GR4J-Cemaneige, sur un échantillon de 921 bassins versants d’Amérique du Nord. Un total de cinq stratégies furent testées sur la base de 46 années non consécutives de données hydrométéorologiques. Dans le but de cibler des périodes aux anomalies distinctes, les périodes de validation étaient composées des cinq années sélectionnées selon cinq critères différents : températures moyennes les plus élevées, précipitations annuelles les plus élevées/faibles et débits moyens les plus élevés/faibles. Les 41 années restantes furent utilisées pour la calibration, sous forme d’échantillons allant de 5 à 40 ans (par multiples de 5). Par l’entremise de cette méthodologie, les recherches ont également permis de tester les performances du modèle lorsque calibré sur des périodes de diverses longueurs. Le présent mémoire comporte également une étude de la stabilité des paramètres face aux différents climats expérimentés en calibration, qui permet d’approfondir les connaissances sur la transposabilité temporelle des modèles.

Bien que de nombreux écarts de performances apparaissent entre les différents bassins étudiés pour chaque stratégie, certaines conclusions générales peuvent être tirées. Les résultats démontrent que d’écarter quelques-unes des années les plus froides de la période de calibration est une pratique fiable lorsque la période de validation est constituée des années les plus chaudes. Dans le cas des quatre autres stratégies de calibration, où les conditions de validation sont fortement influencées par les précipitations, retirer un bon nombre d’années aux anomalies moindres est la solution la plus efficace. D’un autre côté, une approche de calibration basée sur toutes les années disponibles (40 ans dans ce cas-ci) procure de bonnes performances dans la plupart des cas, alors que l’utilisation d’un très petit nombre d’années (5 à 10 ans) n’est pas une approche souhaitable.

Sur le plan de la stabilité paramétrique, les résultats démontrent que les évolutions que subissent les paramètres X1, X2 et X3 à mesure que des années de calibration sont ajoutées, sont généralement de directions opposées pour des climats de calibration contrastant. Par exemple, le paramètre X2 présente majoritairement une diminution pour la stratégie des années sèches, alors qu’il subit une augmentation dans le cas des années humides. Peu importe la stratégie de calibration utilisée, une performance élevée du modèle sur un bassin versant est garante d’une stabilité accrue des quatre paramètres de GR4J. Les deux paramètres de CemaNeige semblent plus stables pour les bassins où la précipitation neigeuse annuelle moyenne excède 200 mm et que les années de calibration incluent davantage d’années plus froides. Cette stabilité est toutefois plus évidente pour le coefficient de pondération de l'état thermique du manteau (X5) que pour le facteur degré-jour (X6).


identifier: Temimi, Mehdi  (2020). Création d’images de matériaux granulaires avec la plateforme de développement de jeux Unity et prédiction de la granulométrie à l’aide de textures et de réseaux de neurones.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
granulométrie par analyse d’images
Unity
réseau de neurones artificiels
matériaux granulaires
images de matériaux granulaires

abstract:
Les techniques d’analyse d’images peuvent être utilisées pour déterminer la granulométrie des matériaux granulaires à partir d’images. Les méthodes de granulométrie par techniques d’analyse d’images les plus récentes utilisent des paramètres texturaux comme intrants pour des réseaux de neurones artificiels. La performance de ces méthodes dépend en partie de la qualité et de la quantité des images utilisées pour l’apprentissage. En parcourant la littérature, on constate un manque important dans les jeux de données disponibles.

Le premier objectif de ce mémoire est de créer une base de données d’images réalistes de matériaux granulaires avec la plateforme de création de jeux Unity. Les images ont été créées de façon à ce que les particules aient des formes et des tailles différentes, qu’elles respectent une série de granulométries imposées et qu’elles apparaissent le plus naturel possible. Au total, 3003 images avec des particules dont la taille varie entre 75 et 1180 μm ont été préparées.

Le deuxième objectif du mémoire est de vérifier l’influence de la base de données utilisée sur les méthodes de prédiction en se basant sur des paramètres texturaux. Pour ce faire, deux bases de données supplémentaires ont été préparées : Yade, logiciel d’éléments discrets, et Unity+Yade. Celle de Yade comprend 3003 images choisies au hasard dans la base de données de Pirnia, Duhaime, & Manashti (2018) dont les particules sont sphériques. La base de données Unity+Yade combine les images de Yade et Unity pour un total de 6006 images. Les images des trois bases de données ont la même taille, la même échelle et la même masse de particules.

Trois séries de paramètres texturaux ont été extraits de chaque image : la moyenne et l’écart type de l’entropie locale, la moyenne et l’écart type des transformées par ondelettes de Haar et les textures d’Haralick. Ces caractéristiques ont été utilisées comme intrants pour des réseaux de neurones. Les réseaux ont été entrainés pour prédire le pourcentage passant pour les tamis de 106, 150, 250, 425 et 710 μm. Les performances des réseaux de neurones ont été évaluées avec la racine carrée de l’erreur quadratique moyenne (RMSE) pour les pourcentages passants.

Pour les trois types de paramètres texturaux, le RMSE moyen est de 7,0% pour les images de Yade, 8,4% pour les images de Unity et 8,5 % pour Unity+Yade. Pour les trois jeux de données, l’entropie locale a donné de meilleurs résultats (7,3%) que l’ondelette de Haar (7,9%) et les textures d’Haralick (8,7%). Ces résultats sont légèrement moins bons que ceux de Manashti, Duhaime, Toews, & Pirnia (2020) qui pour les mêmes caractéristiques ont travaillé sur 53130 images de Yade et obtenu un RMSE entre 5,6% et 7,0% pour les trois mêmes méthodes.


identifier: Yousfi, Amir  (2020). Évaluation du potentiel de réutilisation successive de la chabazite et de la solution de régénération dans un processus d'électro-conversion de l'azote ammoniacal fixé sur un milieu zéolitique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
azote ammoniacal
chabazite
électro-conversion
solution de régénération
réutilisation successive

abstract: La production continue d’azote ammoniacal par les activités anthropiques ainsi que les limites opérationnelles et économiques des techniques actuelles de traitement disponibles engendrent une pollution azotée dans l’environnement avec des conséquences diverses, dont la toxicité des milieux aqueux récepteurs et l’eutrophisation des cours d’eau et des lacs. La présente étude aborde le processus d’électro-conversion de l’azote ammoniacal présent dans l’eau comme une alternative propre envers l’environnement et adaptable à l’industrie. L’objectif général consiste à évaluer la régénération successive d’une zéolite (chabazite) ainsi que la réutilisation de la solution de régénération employée dans un procédé hybride qui combine à la fois la fixation de l’azote ammoniacal sur une zéolite et son traitement électrochimique par électroconversion. Le projet vise également à préciser l’effet des paramètres électriques et de la composition de la solution de régénération sur les rendements d’enlèvement d’azote ammoniacal de la zéolite ainsi sur sa transformation sous différentes formes. Différentes électrodes ou combinaisons d’électrodes (acier doux, acier inoxydable, titane, nickel-cuivre) et solutions électrolytiques (à bases de NaCl, KCl, LiCl, CaCl2∙2H2O, MgCl2∙6H2O, NaOCl) ont été testées en fonction de leur consommation électrique, ce qui a permis de choisir l’acier doux comme anode, l’acier inoxydable comme cathode ainsi que le NaCl et le NaOCl comme produits de bases pour les solutions électrolytiques. Des essais de régénération de la zéolite réalisés avec de différentes compositions de solutions électrolytiques ont montré que le mélange NaOCl-NaCl dans la solution de régénération dégrade les rendements d’électroconversion. L’eau potable et la solution de NaCl (13 mg Cl-/L) avec une intensité surfacique de courant de 3,68 mA/cm2 ont par ailleurs conduit à des taux respectifs d’enlèvement d’azote de la zéolite de 29 % (dont 75 % transformée en N2) et de 25 % (dont 61% produit dans la solution). Des essais de régénération successive de la zéolite (en conservant la zéolite mais en renouvelant la solution de régénération) et de réutilisation de la solution de régénération (en conservant la solution de régénération mais en renouvelant la zéolite) ont ensuite été réalisés. Les résultats ont montré que la réutilisation successive de la chabazite n’interfère pas dans le processus d’électro-conversion et que la chabazite conserve sa capacité de fixation de l’azote ammoniacal (près de 98 %) après neuf cycles. Les essais de réutilisation successive de la solution de régénération ont quant à eux démontré une amélioration du processus d’électroconversion de l’azote ammoniacal avec des rendements respectifs de près de 40 % et 35 % pour l’eau potable et la solution de NaCl (13 mg Cl-/L). Les concentrations d’azote ammoniacal, de nitrites et de nitrates dans la solution varient au cours des cycles de traitement, sans toutefois dépasser les valeurs seuils de 80 mg N-NH4+/L, 2,73 mg N-NO2-/L et 1,58 mg N- NO3-/L. La réutilisation successive de la solution de régénération à base de NaCl permet d’améliorer le taux de conversion de l’azote jusqu’à l’atteinte de valeurs variant entre 81 % à 92 %, dont près de 10 % serait évaporés dans l’air par processus de strippage. Cette perte pourrait toutefois être évitée par l’amélioration de la circulation de la solution dans le réacteur de telle sorte que la phase liquide et la phase gazeuse demeurent séparées.


identifier: Dessureault, Vincent  (2020). Social entrepreneurship and open systems theory: a look from the inside.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
innovation
entrepreneuriat social
responsabilité d'entreprise
théorie des systèmes ouverts
moustakas
enquête heuristique

abstract: Social Entrepreneurship is a phenomenon with rising interest amongst scholars (increasing research in the field), entrepreneurs (increasing number of certifications and labels), and consumers (increasing demand). Yet, scholars don’t agree on an explanation of the phenomenon and it is too often described as a closed system in the literature, neglecting the importance of its relationship with its environment. A closer look at the Open Systems Theory provides us with a framework to analyze the phenomenon as a system in relationship with its environment. As an entrepreneur myself, I’m concerned by my process of entrepreneurship and I immerse myself completely in the phenomenon to seek for better comprehension. Through the systematic process of Moustakas’ heuristic inquiry, I come up with similarities between the behaviors of co-researchers’ organizations and the ones of my enterprise. These similar behaviors resemble what Open Systems Theory describes as seeking ideals of homonomy, nurturance, humanity, and beauty. These conclusions could provide a new definition of Social Entrepreneurship based on Open Systems Theory’s active adaptive system, as well as a bridge between the fields of the literature of Social Entrepreneurship, Open Systems Theory, and Corporate Responsibility.


identifier: Dion, Patrice  (2020). Amélioration des prévisions hydrologiques d’ensemble dans un contexte de modélisation multi-modèle.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
prévisions hydrologiques d’ensemble
modélisation hydrologique
assimilation de données
post-traitement des débits
multi-modèle
sous-distribution

abstract:
Que ce soit en contexte de gestion de réservoirs hydroélectrique, gestion des inondations ou toutes autres opérations visant à contrôler des afflux d’eau, les hydrologues se servent de prévisions hydrologiques afin de prendre leurs décisions opérationnelles. Pour ce faire, ils doivent considérer les risques financiers, environnementaux et avant tout, ceux liés à la sécurité du public. La prévision d’ensemble est un type de prévision hydrologique qui permet d’évaluer le risque en tenant compte des incertitudes de ces prévisions. Toutefois, les prévisions hydrologiques d’ensemble sont souvent biaisées et leur distribution est souvent sous dispersée lorsqu’elles sont comparées aux observations.
Cette problématique provient principalement de l’incertitude des prévisions météorologiques d’ensemble servant à alimenter des modèles hydrologiques pour en obtenir des prévisions de débits en rivières, et aussi du ou des modèles utilisés. Ces prévisions erronées peuvent ainsi contribuer à des prises de décisions opérationnelles pouvant mettre en danger le public et les infrastructures.

Ce projet de recherche présente une nouvelle méthodologie qui vise à améliorer la précision des prévisions hydrologiques d’ensemble utilisées en gestion des ressources hydriques. Cette méthodologie a été évaluée sur cinq bassins versants du partenaire industriel Rio Tinto dans la région du Lac-Saint-Jean, au Québec. Les prévisions météorologiques d’ensemble (50 membres) de l’ECMWF de 2015 à 2019 ont été utilisées afin de renseigner huit modèles hydrologiques globaux sur un
horizon de neuf jours. Suite à la calibration des modèles hydrologiques, une méthode d’assimilation de données basée sur les filtres d’ensemble de Kalman (EnKF) est employée afin de modifier les conditions initiales de chaque modèle hydrologique dans le but de représenter les différentes sources d’incertitudes au niveau des observations. Ensuite, un post-traitement des ensembles hydrologiques de chaque modèle est effectué en utilisant la méthode de correction de biais par quantiles (QM). Ces mêmes ensembles hydrologiques sont finalement regroupés en un grand ensemble multi-modèle dans l’objectif d’avoir un meilleur échantillonnage de l’incertitude totale, et ainsi uniformiser sa distribution.

Afin d’évaluer les résultats obtenus par la méthodologie et de ses différentes étapes, plusieurs critères de performance sont employés. Les diagrammes de Talagrand, deux métriques de quantification de la fiabilité et de la précision, ainsi que le test statistique de Kolmogorov- Smirnov, servent à évaluer la robustesse de la méthodologie. Cette évaluation est effectuée sur quatre périodes distinctes, représentant différents régimes hydrologiques sur les bassins versants. Malgré des difficultés durant la période de la crue printanière, les résultats obtenus indiquent que chaque étape de la méthodologie permet d’améliorer la précision des prévisions hydrologiques d’ensemble sur les cinq bassins versants à l’étude. Finalement, l’utilisation du multi-modèle améliore significativement la précision et l’étendue des ensembles hydrologiques sur un horizon de neuf jours. Ce projet démontre qu’il est donc possible de corriger les biais et d’améliorer la fiabilité des prévisions hydrologiques d’ensemble.


identifier: Khorchani, Wissem  (2020). Contribution à l’estimation du dommage cumulé dans les éoliennes.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
éoliennes
modèles stochastiques
dommages
fatigue
O&M
RUL

abstract:
La mise en place de stratégies visant à réduire les coûts d’exploitation et de maintenance (O&M) et à améliorer la fiabilité résiduelle et la disponibilité des éoliennes est désormais une priorité pour les opérateurs d’énergie éolienne. En effet, une planification préalable de la maintenance basée sur la connaissance du niveau d’endommagement par fatigue est nécessaire pour une telle politique de maintenance.

L’objectif principal de ce projet est de fournir un outil d’aide à la décision qui permet une estimation crédible de la fiabilité résiduelle en fatigue d’une éolienne. Plus précisément, le projet vise à estimer les dommages cumulés d’une éolienne à l’aide d’un historique opérationnel afin d’établir un pronostic fiable et de prévoir sa durée de vie résiduelle et optimiser ainsi les opérations de maintenance. Une étude de cas pour un parc éolien situé au Québec, Canada, qui comprend 73 éoliennes est présentée. La recherche consiste à estimer le comportement du vent et obtenir un profil précis de contraintes mécaniques subies par les éoliennes. Ce profil est ensuite utilisé pour l’estimation des dommages cumulés, et par conséquent pour la prévision de la durée de vie restante de la machine (RUL).

Les retombées de ce projet ont un impact direct sur la planification des opérations de maintenance et la politique de remplacement d’un parc éolien existant. Les résultats montrent qu’en utilisant ce modèle, un exploitant de parc éolien pourra mieux orienter l’inspection et la maintenance de ses éoliennes en fonction du niveau du dommage observé et celui est sera anticipé. Une évaluation fiable des dommages dus à la fatigue serait un outil pour réduire le risque de défaillance des équipements ou pour prolonger la durée de vie des éoliennes.


identifier: Fennani, Hassen  (2020). Application du procédé de lavage humide par pulvérisation acide pour le traitement et la valorisation de l’ammoniac produit dans les poulaillers : Étude de cas.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: épurateur humide par pulvérisation acide

subject: estimation

subject: émission

subject: ventilation

subject: rendement

subject: engrais

subject: impact environnemental

abstract:
Les épurateurs humides sont très utilisés dans l’industrie pour la captation et le traitement des polluants gazeux dégagés des procédés de production (gaz à effets de serre). De plus, une efficacité de séquestration élevée fait de cette technologie une révolution dans le traitement des émissions gazeuses. En effet, il existe plusieurs types d’épurateurs à savoir les épurateurs verticaux, horizontaux, avec ou sans lit de garnissage, à courant croisé ou à contre-courant. Les technologies diffèrent selon le type d’application, la capacité de traitement ainsi que le type de polluant à traiter (lavage humide ou sec, acide ou basique). Généralement, il s’agit d’installations accablantes et qui coûtent cher. Ce projet consiste à adapter cette technologie pour traiter l’ammoniac gazeux produit dans les poulaillers. Le traitement est basé sur une solution de lavage acide afin de valoriser l’ammoniac en sulfate d’ammonium.

L’estimation des émissions de NH3 a démontré une demande élevée de ventilation afin d’évacuer l’excès de NH3 à l’intérieur du poulailler sachant que la teneur en ammoniac ne doit pas dépasser les 15 ppm pour respecter les règles de salubrité d’élevage de poulets. De plus, 50 000 poulets répartis sur deux étages génèrent près de 1 t d’ammoniac par cycle d’élevage de 40 jours ce qui fait qu’on produit environ 6,5 t de NH3 annuellement. En outre, les données de ventilation exigent d’implanter une unité de 60 000 CFM pour chaque étage afin de traiter la totalité de l’ammoniac dégagé. L’étude du rendement empirique du procédé de lavage a permis d’estimer la quantité d’engrais annuellement produite qui est environ 19,6 t. La consommation en solution de lavage et en électricité est aussi élaborée.

Finalement, une étude technico-économique a été faite pour estimer les dépenses liées à la consommation de solution de lavage (5 780 $/an) et en électricité (11 425 $/an). Le coût des unités suggéré par le fournisseur sélectionné été environ 875 000 $. Aussi, un estimé des profits issus de la vente d’engrais a été élaboré (11 035 $/an), aussi bien que d’éventuelles subventions d’éco-performance (3 450 $/an) et des revenus sur l’augmentation du prix de vente qui sont environ 402 500 $/an. L’étude de la situation de Québec présente un = impact de 9,9 kt éq CO2 pour 744 éleveurs de poulet en 2017. Le coût de traitement s’élève à 495 000 $ et les revenus de la vente d’engrais (9,85 kt) sont environ de 5,5 M$.

Il s’est avéré que les émissions ammoniacales sont significatives, car considérant l’impact environnemental de ses dérivés tel que le N2O, ce qui encourage les gouvernements du monde entier d’appliquer des restrictions et de nouvelles législations qui obligent toutes industries émettrices de polluants de traiter leurs propres émissions en intégrant des technologies vertes telles que les épurateurs humides dans leurs chaines de production.


identifier: Ben Fradj, Anes  (2020). Développement d’une approche multicritère pour le déploiement et le pilotage de la performance organisationnelle dans le réseau de la santé et des services sociaux.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
secteur de la santé
tableau de bord équilibré
système de mesure de la performance
indicateurs
AHP

abstract:
Afin d'atteindre les objectifs des établissements de santé, tels que la satisfaction des clients (exemple, la qualité des services reçus), il est nécessaire de mettre en place un système efficace de gestion de la performance. Ce rapport propose une approche pour la mise en place d'un système de mesure de performance (SMP) pour un grand réseau de santé dans la région de Montréal (CIUSSS Centre-Sud-de-l'île-de-Montréal - CCSMTL).

Notre contribution s’articule autour de trois parties principales : Premièrement, on présente la méthode de collecte des données dans laquelle on a utilisé la pratique de l'entrevue, l'observation et la revue de documents dans le but de comprendre la situation actuelle. Par la suite, on a utilisé la méthode FFOM (Forces, Faiblesses, Opportunités, Menaces) pour analyser les données. À partir de cette analyse, on a identifié plusieurs points à améliorer au sein du CCSMTL. Deuxièmement, sur la base d'une revue de la littérature et de l'analyse FFOM, on a proposé une approche pour adapter le Tableau de Bord Équilibré (TBE) dans le contexte du CCSMTL. Troisièmement, en vue de soutenir l'opérationnalisation du TBE, on présente notre approche en cinq phases pour mettre en place un SMP. Pour ce faire, on a utilisé l’Analyse Hiérarchique des Procédés (AHP), la normalisation Min-Max et d'autres outils mathématiques qui seront présentés.

Par la suite, on présente une étude de cas pour implanter notre modèle dans le service DI-TSADP (Déficience -Physique - Déficience Intellectuelle - Trouble du Spectre de l'Autisme) du CCSMTL. Cela nous a permis à la fois de simuler l'approche dans des conditions réelles et de proposer des améliorations à notre modèle. On présente également un programme informatique qu'on a développé en utilisant le langage Visual Basic pour Applications (VBA) pour faciliter la mise en oeuvre du SMP au sein du CCSMTL. Enfin, on utilise le programme informatique pour simuler un scénario afin d’analyser les résultats et d’améliorer notre approche.


identifier: Boukadida, Nabil  (2020). Accélération de la simulation des corps mous pour les applications en temps réel.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
infographie
animation basée sur la physique
déformation de corps souple
XPBD
accélération numérique
accélération d’Anderson
méthode de surrelaxation successive

abstract: La simulation réaliste de la déformation des corps souples est une tâche complexe. Les méthodes basées sur la physique peuvent produire des résultats plausibles, mais elles peuvent être très coûteuses pour les applications en temps réel. Dans ce mémoire, nous proposons d’améliorer le taux de convergence de la dynamique basée sur les positions (XPBD) en utilisant l’accélération d’Anderson avec la méthode de sur-relaxation successive. Chaque itération du solveur XPBD est traitée comme une itération de point fixe, et l’accélération est appliquée sur les multiplicateurs de Lagrange produits par le solveur. De plus, des mesures de précautions sont installées pour assurer la stabilité de la simulation. L’approche utilise des contraintes basées sur la physique, qui permettent un contrôle plus fin sur les propriétés d’élasticité du matériau, ajoutant ainsi plus de réalisme à la simulation. Les résultats obtenus montrent que l’approche proposée apporte une amélioration significative du taux de convergence par rapport aux autres techniques d’accélération numérique.


identifier: Slim, Hussein  (2020). A proposal of a mixed fuzzy logic/rough sets FRAM model for complex systemic analyses of sociotechnical systems.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: systèmes complexes

subject: ingénierie de la résilience

subject: méthode d'analyse de résonance fonctionnelle

subject: FRAM

subject: dégivrage des aéronefs

subject: logique floue

subject: théorie des ensembles approximatifs

abstract:
Modern sociotechnical systems have been continuously developing at a fast pace leading to more complexity and interconnectivity among their components. The traditional view in wellestablished risk and safety assessment methods adopted a linear cause-effect philosophy focusing on what could go wrong (SAFETY-I). The focus was mainly and simply directed to the identification of errors, root causes and singular events, which could directly cause accidents and lead to undesired outcomes. However, considering the complexity of sociotechnical systems nowadays, classical approaches might not be sufficient to cover all influential factors affecting their performance. Different and innovative approaches capable of capturing such complexity are therefore required. Such approaches must adopt a systemic perspective and consider the various factors in a complex socio-technical system and their interactions (resonance). This shall provide an understanding of how undesired events might develop and emerge out of simple performance adjustments and the combination of systemic functional variability. Indeed, the field of safety management witnessed a significant amount of research efforts to address these issues leading to the proposition of several novel methods and approaches adopting fresh perspectives. One of these recently emerging disciplines is the field of Resilience Engineering adopting a new SAFETY-II perspective on the topic of safety management. The main method proposed in Resilience Engineering is the Functional Resonance Analysis Method (FRAM), which shall serve as the main tool in this project.

Despite the many advantages offered by these new tools, they are still limited in many ways and require further research and development to mature and become more standardized and established. The use of qualitative scales in tools such as FRAM allows for the capture of complex and dynamic relationships using natural language. However, this induces other limitations for the interpretations of the significance and for determining the precise magnitude of the produced outcomes. The addition of quantification into such approaches without sacrificing the distinguishing characteristics of these tools would allow the analysts to benefit from the advantages offered by both quantitative and qualitative methods. A possible solution to this limitation can be offered by fuzzy logic, which facilitates computing with natural language. The advantages of fuzzy logic are represented in the capacity to account for uncertainties in the defined parameters and the addition of quantification to FRAM, which rely on linguistic variables. Through the combination of fuzzy logic and FRAM, the benefits of the two approaches can be utilized to present a new powerful tool for risk and safety assessments.

The integration of fuzzy logic can facilitate as well the proposition of standardized framework to account for variability in FRAM and perform predictive assessments using the rule base of the Fuzzy Inference System (FIS). In contrast to retrospective accidents analyses, predictive safety assessments must deal with uncertainties and vagueness arising from the lack of sufficient data or knowledge on the true nature and magnitude of the evaluated concepts. Additionally, the rule base generation process in the FIS is exhaustive and requires significant efforts in case of a high number of input variables. This leads in turn to the generation of large rule bases heavy on computing resources and unfeasible in terms of expert elicitation. The Rough Set Theory (RST) framework can provide solutions to these issues as a data mining and classification tool. Through the application of several search algorithms to analyze input data provided by experts or field observations, the RST approach allows for an automatic classification of data (whether quantitative or qualitative) and consequently the generation of efficient reduced rule bases.

The starting point for this research project was with the analysis of the environment of aircraft ground deicing operations, which constitutes a complex and dynamic sociotechnical system. The optimal performance of the deicing procedures relies on many factors such as environmental conditions, technology, organizational aspects, and the human factor. The main objective of this research project is to introduce a new approach for safety assessments of complex socio-technical systems, specifically the context of aircraft deicing. To ensure the integrity of deicing/anti-icing procedures and provide the desired level of safety, an assessment of influential factors is necessary. The specific objectives are to model the system in place and perform a systemic assessment applying the Functional Resonance Analysis Method (FRAM) to determine the influential factors that affect the performance of deicing operations; to introduce a new systematic approach combining fuzzy logic with FRAM to allow for a more standardized representation of performance variability; and thirdly, to integrate the RST method into the framework to provide the tools to classify large datasets and automatically generate comprehensible rule bases. Each phase in this project provided an application scenario inspired by actual airplane accidents related to deicing operations and the obtained results were compared eventually to draw conclusions and validate the results from a theoretical angle of view.

The results obtained from each application revealed new findings and illuminated some understudied areas concerning aircraft deicing. The analysis of the Scandinavian crash SK751 allowed for modelling the system of deicing providing an explanation for the development of the accident and linking events from a functional perspective. The integration of fuzzy logic facilitated the computation of the output’s variability in a more precise way and provided a systematic and standardized framework to account for performance variability. The RST approach as declared in the objectives enabled the automatic generation of reduced rule bases without sacrificing accuracy using ideal datasets. From a technology-readiness perspective, the proposed model is still in the early stages and requires further validation using real world data and further applications and optimization. The scope and timeline of this project did not allow to dig deeper; however, it is hoped that this project shall initiate further research activities in the future addressing the tackled topics and issues.

Furthermore, the adoption of frameworks as fuzzy logic and RST has been very limited in the field of risk and safety management. Such tools offer innovative and different approaches to cope with uncertainty and problems related to data classification. This in turn could assist in improving safety measures and minimizing risks to provide better aircraft ground deicing/anti icing operations and better protection for humans and machines. The new perspectives offered by these tools could eventually reflect positively on the economic, technological, and organizational aspects of the deicing industry and any other industrial context concerned with safety management. In the end, it is hoped that this research shall provide some answers and open the door for more arising questions to initiate as a conclusion further future studies.


identifier: Abdallah, Rimen  (2020). Conception d’un échangeur de chaleur pour un système de refroidissement basé sur le stockage saisonnier de neige.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
échangeur air-eau
dimensionnement
rafraîchissement
neige
tube à ailette

abstract:
Dans un poulailler, en été, la quantité d’énergie libérée par les oiseaux à la fin de leur croissance devient très importante et des taux de ventilation énormes sont nécessaires pour tenter de maintenir des températures supportables à l’intérieur.

Alors, avec une chaleur latente de fusion de 334 kJ/kg, des tonnes de neige stockée dans un réservoir tout au long de l’hiver pourraient être utilisées pour abaisser la température intérieure et ramener les taux de ventilation à un niveau inférieur, permettant ainsi une économie d’électricité et un gain de confort pour les animaux et les travailleurs.

L’étude est concentrée sur le dimensionnement d’un échangeur eau-air. Le but de ce travail est de réaliser un code numérique qui sert à dimensionner cet échangeur de chaleur sous des conditions variables pour refroidir un poulailler situé au Québec.

Une étude bibliographique des différents échangeurs a permis de choisir la géométrie adéquate permettant le maximum d’échange. L’échangeur tube à ailette (Eau-Air) à courant-croisé a été choisi. La conception de l'échangeur repose sur la méthode de nombre d’unité de transfert.

À l’aide d’un code MATLAB, une étude paramétrique a été menée pour évaluer l’effet de certains paramètres sur la configuration optimale. Ces paramètres sont : le débit d'air; le débit d'eau; le nombre des ailettes; la conductivité thermique de tubes et des ailettes et l'encrassement.

Le volume de l’échangeur est limité à 3.5m × 0.2m × 1.5m avec une capacité maximale de 25 kW. L’eau passe à l’intérieur d’une vingtaines tubes avec une vitesse de circulation d’autour 1.5m/s. L’air circule à travers les 110 ailettes avec un débit volumique de 0.85 m3/s. Avec une quantité d’eau condensée est autour 38 litres d’eau à l’heure.

L’étude réalisée avec cet échangeur eau-air répond à un besoin critique au processus de refroidissement et déshumidification en milieu nordique où la gestion de la température et de
l’humidité est primordiale.


identifier: Ibrahim, Mostafa Tarek Gamaleldin Galal  (2020). Global gridded precipitation and temperature datasets uncertainty in climate change impact studies.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: changements climatiques

subject: incertitude

subject: ensemble de données climatiques de référence

subject: précipitation

subject: température

subject: modélisation hydrologique

subject: modèle climatiques globaux

abstract:
Climate change impact studies require a reference climatological dataset providing a baseline period against which to assess future changes and post-process climate model biases. Highresolution gridded precipitation and temperature datasets interpolated from weather stations are available in regions of high-density networks of weather stations, as is the case in most parts of Europe and the United States. In many of the world’s regions, however, the low-density of observational networks renders gauge-based datasets highly uncertain. Satellite, reanalysis and merged products dataset have been used to overcome this deficiency. However, it is not known how much uncertainty the choice of a reference dataset may bring to impact studies. To tackle this issue, this study compares global/near-global precipitation and temperature datasets over 3138 North American catchments (high station-density), and 1145 African catchments (low station-density) to evaluate the dataset uncertainty contribution to the results of climate change studies. These datasets all cover a common 30-year period, so they could all potentially be used as reference datasets for climate change impact studies. The precipitation datasets include two gauged-only products (GPCC, CPC Unified), two satellite products (CHIRPS and PERSIANNCDR) corrected using ground-based observations, four reanalysis products (JRA55, NCEPCFSR, ERA-I, and ERA5) and one gauged, satellite, and reanalysis merged product (MSWEP). The temperature datasets include one gauged-only (CPC Unified) product and two reanalysis (ERA-I and ERA5) products.

All combinations of these 9 precipitation and 3 temperature datasets were compared and used as inputs to lumped hydrological models to evaluate their performance. They were also used to evaluate the changes in future streamflows and to assess dataset uncertainty against that of other sources of uncertainty. The climate change impact study used a top-down hydroclimatic modeling chain using 10 CMIP5 GCMs under RCP8.5 and two lumped hydrological models (HMETS and GR4J) to generate future streamflows over the 2071-2100 period. Variance decomposition was performed to compare how much the different uncertainty sources contribute to actual uncertainty.

Over North-America, the results showed that all three temperature datasets performed similarly, albeit with the CPC performance being systematically inferior to the other two. Significant differences in performance were, however, observed between the precipitation datasets. The MSWEP dataset performed best, followed by the gauge based, reanalysis and satellite datasets categories, respectively. ERA5 was the best-performing reanalysis, while CHIRPS was the best satellite product. Relative dataset performance was also found to be region-dependent. Results show that gauge-based datasets should be preferred in regions with good weather network density, but that CHIRPS and ERA5 would be good alternatives in data sparse regions.

For the climate change impact study over Africa, results show that all combination of precipitation and temperature datasets provide good streamflow simulations over the reference period, but 4 precipitation datasets outperformed the others for most catchments: they are in order MSWEP, CHIRPS, PERSIANN, and ERA5. These best performing datasets differ from the ones identified over North-America, demonstrating the impact of the density of weather stations.

For the climate change uncertainty study, the 2-member ensemble of temperature datasets provided negligible levels of uncertainty. However, the ensemble of nine precipitation datasets uncertainty that was equal to or larger than that related to GCMs for most of the streamflow metrics and over most of the catchments. A selection of the best 4 performing reference datasets over Africa (credibility ensemble) significantly reduced the uncertainty attributed to precipitation for most metrics, but still remained the main source of uncertainty for some streamflow metrics. The choice of a reference dataset can therefore be critical to climate change impact studies as apparently small differences between datasets over a common reference period can propagate to generate large amounts of uncertainty in future climate streamflows.


identifier: Rahmanbeiki, Amir  (2020). Study of the effect of the curing protocol, the RAP source, and the compaction method on cold recycled mixes with foam mechanical characteristics.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
recyclage à froid
mousse d'asphalte
durcissement
RAP
compactage

abstract: Cold mixtures have been burgeoning in the last decades and assisted in many pavement constructions. Environmental and economical advantageous justify all the investment and scientific efforts to develop this method. However, behaviour complexity of cold mixtures restricts its application. Due to its characteristics and performance high dependency to ambience and numerous factors in pre-production, production and post-production phase, quality control is necessary during different stages of production. On the other hand, utilization of foam bitumen as binder casts even more complexity on it, which requires a more meticulous construction process. Although, RAP usage strategy in cold mixtures’ structure helps to provide sustainability aspects more than before, however, the different characteristics of RAP and raw material requires newer understanding. Due to all this sophistication associated with cold mixtures production, uniform standards and production protocols are hard to establish, so are rare to find. Curing, as one of the main efficacious production stages, is found to be crucial and investigated in this study. Final characteristics and engineering properties are tied to this part of the process and it is mainly because of the evolutive behaviour of the cold mixtures. Moreover, actual field-extracted specimens yield different characteristics than laboratory fashioned ones and it is a witness of hardship of field condition simulation in the lab. In present writing, this part of a cold mixtures production process is investigated, and it proposes a curing method to simulate the realistic field condition and minimize the existing gap between lab and field specimen test results to improve real condition reflection in the laboratory. Different RAP sources and different compaction processes are investigated as well to cast more lights on the issue. Applying the new curing method in this study resulted in stiffer specimens which are up to 2 times stiffer than the specimens with conventional curing. Moisture resistance is also improved and ITR results are, on average, changed by 10% in most of the cases. Fracture resistances, which are tested through SCB test, are also changed. However, these changes in SCB, ITS and ITSM result are not always consistent.


identifier: Tremblay, Olivier  (2020). Contribution to the design of the closed-loop control of a real-time power simulator.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: algorithme d’interface numérique

subject: analyse de stabilité

subject: conversion de l’énergie

subject: FPGA

subject: modélisation

subject: modèle de ligne de transmission de Bergeron

subject: simulateur de puissance

subject: simulation numérique

subject: simulation avec matériel de puissance dans la boucle

subject: simulation en temps réel

subject: systèmes discrets

abstract:
The energy transition has spurred Hydro-Québec’s research institute (IREQ) to acquire a 7.5-MVA power simulator that will allow for the connection of power equipment to various power systems simulated in real time on Hypersim. This kind of “power-hardware-in-the-loop” (PHIL) system is an emerging power grid technology whose implementation is still very challenging. The main challenge revolves around the control of the signals exchanged by the simulator and the amplifier at their point of interface. More specifically, delays that occur at the interface may compromise the operating stability or dynamic performance of the system.

First, a new basis has been established to understand the stability of PHIL systems in light of their hybrid (digital-analog) nature. The conventional method for determining stability criteria is not appropriate as it assumes a continuous model of PHIL systems. A new stability analysis method based on the discrete impedance frequency response is thus presented.

Second, this dissertation presents a stable, robust and accurate interface for PHIL simulator based on the Bergeron transmission line model (BTLM). Two limitations of this interface are identified, and corrective strategies are formulated to ensure its compatibility with the PHIL application. Stability, passivity and accuracy analyses are then performed to verify its performance. The proposed interface has been implemented in a 3-kVA experimental PHIL test bench designed and built at IREQ. Several tests have been performed to demonstrate the stability and accuracy of the closed-loop system for various pieces of equipment under a wide range of operating conditions.

Third, the PHIL test bench was used to identify the characteristics of residential photovoltaic inverters connected to a typical distribution system. An aggregation method was developed to develop realistic testing parameters. Close-loop testing revealed operating anomalies that occur when such inverters are connected to certain types of power systems.


identifier: Valette, Laurène  (2020). Développement de compétences autres que techniques dans les écoles de génie : perspective internationale.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
compétence non technique
méthode d’enseignement
apprentissage
ingénieur
programme de génie

abstract: Les programmes de formation dans les établissements diplômants en ingénierie au Canada font actuellement face à un tournant lié à l’évolution de la profession. En effet, depuis quelques années déjà, l’importance des compétences non techniques chez les ingénieurs est soulignée par les employeurs ainsi que par l’organisme d’accréditation qui s’est adapté aux besoins de l’industrie. Cela implique une mise à jour importante des programmes diplômants de la part des établissements concernés, car la plupart d’entre eux se sont spécialisés dans l’enseignement de compétences techniques depuis leur création, négligeant de façon marquée le développement des compétences non techniques chez leurs étudiants. Cette situation place les établissements d’enseignement dans une position délicate. Comment faire face à ce changement ? Comment opérer la transition nécessaire vers un enseignement incluant tout autant le développement des connaissances techniques que les compétences non techniques ? Cette étude présente une revue des différents moyens d’intégration implantés dans plusieurs écoles proposant des formations d’ingénieur dans le monde. Elle présente également une analyse des différentes exigences des organismes d’accréditation en matière de compétences non techniques, selon le pays.


identifier: Keskes, Oussema  (2020). Système de détection des chutes en ligne.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
détection de chutes
temps réel
ST-GCN
1D-CNN
transfert d’apprentissage
apprentissage profond
TSTv2
FallFree
NTU-RGB+D
PKU-MMD
Kinect v2

abstract:
L’automutilation et le suicide dans les centres correctifs canadiens présentent un problème sérieux. Ce type d’incidents a augmenté durant ces dernières années, d’où la nécessité d’avoir de nouvelles techniques de prévention et de détection pour assurer l’intervention immédiate et réduire les impacts de suicides. Les méthodes les plus connues de suicide sont la surdose, la pendaison et la coupe du poignet. À travers cette recherche, on vise de trouver une technique appropriée de détection de chute qui suit une tentative de suicide par surdose.

Notre but est de développer une méthode qui détecte la chute en temps réel d’une manière efficace et fiable avec un taux minimal de fausses alarmes. La plupart des méthodes de détection proposées dans la littérature utilisent des techniques traditionnelles qui limitent la fiabilité et la généralité du système. En outre, ces méthodes ne fonctionnent pas en temps réel, elles n’acceptent que des vidéos bien segmentées et qui ne contiennent qu’une seule action.

Pour atteindre notre objectif, nous avons utilisé la Kinect v2 de Microsoft qui est une caméra RGB-D. Ce capteur propose différents flux de données : image RGB, infrarouge, nuage de points et les données squelettiques humaines. Nous avons choisi d’utiliser les données du squelette humain pour détecter la chute puisqu’elles sont indépendantes de l’environnement et des conditions d’éclairage.

Quatre bases de données publiques ont été utilisées pour évaluer notre système. Ces bases de données sont : TSTv2 et FallFree qui sont des bases de données conçues pour la détection de chutes ; NTU-RGB+D et PKU-MMD qui sont des bases de données orientées vers la détection et la reconnaissance d’actions.

La méthode utilisée dans la présente recherche se compose de deux modules : un détecteur d’action et un détecteur de chute. Le premier module est responsable de détecter le début et la fin de chaque action. Ce module est basé sur l’algorithme d’apprentissage profond 1D Convolution Neural Network (1D-CNN). Il découpe le flux continu des données squelettiques en sous-séquences de quinze images et classifie chaque sous-séquence indépendamment. Si l’algorithme détecte un mouvement dans la sous-séquence, cette dernière est classifiée comme positive. La succession de sous-séquences classifiées comme positives forme une action. Ce module a été entrainé avec la base de données PKU-MMD. Après l’extraction de l’action, le rôle du deuxième module est de la classifier en ’chute’ ou ’non chute’. Ce module est basé sur l’algorithme Spatial Temporal Graph Convolution Networks (ST-GCN). Il a l’avantage de tenir compte simultanément les informations spatiales et temporelles. Il exploite le fait que les squelettes forment des graphes au lieu de grilles en 2D ou 3D. Premièrement il a été entrainé avec la base NTU-RGB+D. Puis, la technique de transfert d’apprentissage a été appliquée en utilisant les deux bases de données TSTv2 et FallFree. Les performances obtenus dépassent celles des méthodes proposées dans la littérature sur les deux bases de données TSTv2 et FallFree.


identifier: Benmakrelouf, Souhila  (2020). Prédiction dynamique de la consommation de ressources dans des environnements virtualisés.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
gestion des ressources
prédiction
demande de ressources
apprentissage automatique
algorithme génétique
ajustement de la prédiction
divergence
mise en correspondance
détection des valeurs extrêmes
périodicité
métrique de niveau ressource
métrique de niveau service
infonuagique

abstract: Les environnements infonuagiques sont en perpétuelle évolution et offrent de plus en plus d’opportunités pour développer et héberger de nouvelles applications et services. Dans de tels environnements, la gestion efficace des ressources représente un des nombreux et importants défis à relever pour respecter les contrats de service (Service Level Agreement : SLA) négociés pour y héberger ces applications. En effet, la variabilité et l’imprévisibilité des charges de trafic que pourraient imposer ces applications/services et les exigences en qualité de services (QdS) de ces dernières ont un impact direct sur la consommation des ressources. Ainsi, une gestion efficace des ressources doit assurer non seulement les exigences QdS spécifiées dans le SLA pour éviter les surcoûts engendrés par la violation de ces dernières, mais aussi une consommation efficiente de ressource partagées. Par ailleurs, des changements inhabituels et soudains de la charge de trafic dus, par exemple, à des situations d'urgence (ex., mise à jour logiciel pour renforcer le niveau de sécurité des infrastructures) ou à des pannes, entraînent une dégradation critique des performances des services et des violations de SLA coûteuses. Dans ce contexte, les solutions qui se basent sur le surdimensionnement des infrastructures infonuagiques, des techniques de prédiction de la consommation de ressources en utilisant des seuils, ou des modèles mathématiques statiques (ex., régression linéaire basée sur des données extraites d’un historique hors-ligne) sont inefficaces. À la lumière de ce constat, nous proposons dans cette thèse une nouvelle solution intégrant des techniques d’apprentissage automatique pour gérer efficacement les ressources dans un environnement infonuagique. Notre solution se caractérise par: une prédiction dynamique et fiable de la consommation de ressources applicable à différents systèmes; un ajustement automatique et adaptif de la prédiction avec l’ajustement automatique des tailles optimales de la fenêtre coulissante des données d’apprentissage et celles à prédire; une détection automatique des variations anormales avec une mise en correspondance de ses métriques au niveau des services (ex.,charge de trafic) et des ressources (ex., consommation de CPU/mémoire) et la détection de leur périodicité; une évaluation automatique de l’état du système (ex., variation normale due à l’adaptation des ressources ou bien variation anormale en raison d’une défaillance au niveau infrastructure matérielle ou logicielle) et la génération de notifications. Les algorithmes et les techniques proposés visent à optimiser le partage des ressources, à minimiser les coûts de leur consommation et à garantir les exigences du SLA. L’analyse des résultats obtenus à partir de différents tests expérimentaux a démontré la pertinence et l’efficacité de notre solution.


identifier: Lefebvre, Nicolas  (2020). Block principal pivoting with incremental Cholesky factorizations for real-time multibody simulations.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
simulation physique en temps-réel
pivot de Gauss par blocs
complémentarité linéaire
dynamique
Cholesky
cache

abstract: Physics engines are at the heart of a wide array of applications and must deal with different challenges depending on the context in which they are used. Virtual reality (VR) training for heavy equipment operation often simulates scenarios involving interactions between elements with large mass ratios and stiff constraints, like a heavy weight lifted by a steel wire. To have any value as a training tool, simulators must must perform accurate simulations while handling arbitrary user input under very strict performance constraints. Iterative linear solvers, while being fast to compute approximate solutions, often perform poorly in such cases leading to inaccurate or unstable simulations, and so direct methods involving a factorization of the system matrix are preferred. However, the factorization has a significant computational cost that can reduce performance. In this work, we present an efficient linear solver for systems with stiff physical constraints and contacts, where the dynamics are modeled as a mixed linear complementarity problem (MLCP). Our method is based on a block principal pivoting (BPP) algorithm, and at each step previous factorizations are reused by applying low-rank downdates at each pivoting step. We obtain further performance improvements by exploiting the low bandwidth characteristics of the lead matrix. We analyze the performance gain in various challenging scenarios, some of which gained up to a 3.5× speed-up when compared to recomputing the factorization from scratch. We further explore the possibility of accelerating our method by caching intermediary factorizations.


identifier: Osman Abdi, Mohamed  (2020). Optimisation de la performance d'un réseau de capteurs sans fil pour les applications de collection de données à faible énergie et courte latence.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
réseau de capteurs sans fil
TSCH
planification autonome
RPL
IEEE 802.15.4e
faible latence
optimisation énergétique
réseaux convergeant

abstract:
Les techniques émergentes d'apprentissage automatique et d'intelligence artificielle s'attendent à recevoir de plus en plus de données des capteurs IoT et plus souvent. Ces noeuds doivent donc pouvoir gérer la multitude de données provenant d'innombrables sources. TSCH (Time Slotted Channel Hopping), le protocole MAC défini dans les normes de communication sans fil IEEE 802.15.4e, joue un rôle crucial dans la réduction de la latence et la minimisation de la consommation énergétique. Dans TSCH, le temps est divisé en intervalles de temps et un calendrier détermine l'action qu'un noeud doit entreprendre dans chaque intervalle de temps (émission, réception ou mise en veille). Dans le cas du trafic convergeant, les noeuds proches de la racine sont constamment en demande et ont un trafic important car tous les noeuds acheminent des paquets vers cette destination. Dans ce contexte, les algorithmes de planification des cellules, qui sont responsables du comportement de chaque noeud à chaque intervalle de temps, doivent encore évoluer pour prendre en charge le trafic convergeant et fournir des solutions à la demande croissante de données dans le monde d'aujourd'hui.

Dans ce mémoire, nous proposons OSCAR, un nouvel algorithme d'allocation de cellules TSCH d'ordonnancement autonome basé sur l’algorithme d’Orchestra. Cette nouvelle conception diffère d’Orchestra par le fait qu'OSCAR attribue les slots en fonction de l'emplacement du noeud par rapport à la racine. Le but de cet algorithme est d'allouer des slots aux noeuds en fonction de leurs besoins. Cet algorithme gère le nombre de créneaux horaires alloués à chaque noeud en utilisant la valeur du rang décrit par le protocole de routage RPL. Le but étant que plus le noeud est proche de la racine, plus il obtient de slots afin de maximiser les opportunités de transmission. Pour éviter la surconsommation, OSCAR met en place un mécanisme permettant d'ajuster le cycle de service radio de chaque noeud en réduisant les slots alloués aux noeuds inactifs quelle que soit leur position sur le réseau.

Nous implémentons OSCAR sur Contiki-ng et évaluons ses performances sur un réseau composé de dix noeuds. L'analyse des performances d'OSCAR montre qu'il surpasse Orchestra en termes de latence et de fiabilité moyennes, en particulier lorsque le trafic est dense et encombré. Enfin par rapport au gain précédent la consommation d'énergie n'augmente pas beaucoup.


identifier: Errahmouni, Hind  (2020). Modélisation des chaines de services hautement disponibles.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: NFV SFC MDA EMF ATL

abstract: La variété des plateformes de déploiement des services virtuels ainsi que la variété des modèles de description des services virtuels que ces plateformes utilisent peuvent créer une ambigüité pour les concepteurs de ces chaines de services. Ainsi le besoin d’un outil de description des services virtuels par les clients demandeurs et les orchestrateurs déclenche le besoin d’un modèle de description de service virtuels. Ce mémoire propose une solution venant du besoin d’avoir un modèle standard et générique regroupant les fonctionnalités de chaine de fonctions service et facilitant leur modélisation. Cette solution consiste à concevoir un modèle de description générique des SFCs permettant à la fois la conception graphique des chaines de fonctions service et leur adaptation aux plateformes de déploiements existantes. Le travail effectué dans ce mémoire est réalisé en suivant deux axes : le premier est la création du modèle de description générique des SFCs ainsi que l’éditeur permettant leur conception graphique. Le deuxième axe est l’implémentation d’outil de transformation permettant l’adaptation de ces SFCs vers les modèles de déploiements TOSCA et NFV. La validation de ce travail a été effectuée en se basant sur l’environnement d’implémentation et de test de l’éditeur et de l’outil de transformation.


identifier: Soro, Nahouo  (2020). Étude comparative aux niveaux technique, économique et environnemental entre le recours aux revêtements en béton versus en enrobé pour les chaussées fortement sollicitées en Afrique subsaharienne.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
chaussées en enrobé et en béton
analyse des coûts du cycle de vie
environnement
coûts sociaux
développement durable

abstract:
Le développement des infrastructures routières est un facteur de croissance et de développement de tout pays. À ce titre, l’entretien du réseau routier et son extension sont une préoccupation centrale de la politique des gouvernements. Cependant, cet intérêt marqué s’oppose à la rareté des financements à allouer aux opérations d’entretien et de construction routières dont les coûts à l’inverse, sont de plus en plus élevés. Par ailleurs, les émissions inhérentes à la construction routière contribuent significativement au réchauffement de la planète dont les effets néfastes sont une préoccupation mondiale. Les concepteurs et les décideurs sont ainsi confrontés à un véritable défi lorsqu’il s’agit de sélectionner une intervention. Le choix réside généralement entre l’option de chaussée en enrobé bitumineux (EB) ou en béton armé continu (BAC). Le but de cette thèse est par conséquent, de proposer une nouvelle approche de sélection du revêtement des chaussées, entre l’enrobé bitumineux et le béton armé continu, particulièrement pour les chaussées fortement sollicitées, en Afrique subsaharienne. Le concept proposé est basé sur les coûts globaux du cycle de vie de la chaussée, en lieu et place des coûts initiaux généralement retenus comme critère d’attribution des marchés de construction. La chaussée à construire doit nécessiter peu d’entretien, avoir un meilleur comportement sous les températures élevées allant jusqu’à 50°C et résister au trafic lourd. Cette approche, dans la mesure où elle prend en compte à la fois les aspects économiques, environnementaux et sociaux, amène à la construction de routes durables.

La validation de cette approche innovante et originale d’optimisation de la conception et de la sélection d’une option de chaussée revêtue en EB ou en BAC, est effectuée sur un tronçon de l’Autoroute du Nord, en Côte d’Ivoire, à l’aide des outils Alizé-lcpc, Ecorce 2.0 et HDM-4 v2.0, en considérant la croissance du trafic des poids lourds. L’analyse est faite selon les trois piliers du développement durable, sur les phases d’extraction et de production des matériaux, de construction et d’exploitation de la chaussée.

Sur le plan économique, suite à l’évaluation faite sur trois sections homogènes d’une longueur totale de 50 km, les résultats indiquent que le coût initial de construction de l’option BAC est plus cher de 10 à 20 % que celui de l’option EB. En revanche, sur le cycle de vie de 20 ans, les coûts à l’administration et les coûts aux usagers baissent en moyenne de 15 % et 30 % en faveur de l’option BAC. Au final, sur le cycle de vie complet de la chaussée, les coûts globaux de l’option EB sont plus chers de 21 à 28 % que ceux de l’option BAC. Selon l’approche des coûts globaux du cycle de vie, la chaussée en béton armé continu est la meilleure option.

Sur le plan environnemental, les résultats indiquent pour les phases d’extraction et de production des matériaux, une baisse des émissions de gaz à effet de serre d’environ 15 % pour l’option BAC pour les trafics lourds élevés (70 000 véhicules par jour dont 21 % de poids lourds) par rapport à l’option EB. À l’inverse, pour les trafics lourds faibles (43 750 véhicules par jour dont 1 % de poids lourds), l’option BAC consomme jusqu’à 27 % de plus que l’option EB. Pour les phases de construction et d’exploitation de la chaussée, l’option BAC pollue respectivement 55 % et 25 % de moins que l’option EB, et ce quel que soit le trafic. Sur le cycle de vie de 20 ans, le taux des émissions globales de gaz à effet de serre de l’option BAC est de 17 à 20 % inférieur à celui de l’option EB ; la consommation globale d’énergie est également 15 à 16 % plus basse. Ces taux s’accroissent avec l’augmentation du trafic des poids lourds. L’option BAC est plus avantageuse que l’option EB sur le cycle de vie, en particulier pour les chaussées à trafic de poids lourds élevé.

Sur le plan social, les résultats obtenus en phase d’extraction et de production des matériaux, sur les indicateurs d’eutrophisation (EI), d’acidification (AP) et d’écotoxicité (EP) démontrent que l’option BAC est plus avantageuse pour les routes subissant un volume élevé de trafic lourd. Pour les indicateurs d’ozone troposphérique (POCP) et de toxicité (TP), elle est plus avantageuse quel que soit le volume de trafic lourd. Par conséquent, lorsque le trafic lourd est peu élevé, l’option EB est plus avantageuse selon les indicateurs EI, AP et EP. En phases construction et exploitation, l’option en BAC est plus avantageuse quel que soit le niveau de trafic lourd. La monétisation de ces externalités sur le cycle de vie indique que le coût total des dommages de l’option EB est supérieur de 15 à 19 % environ pour les trafics lourds élevés (21 % de poids lourds). À l’inverse, le coût total des dommages de l’option BAC est supérieur de 7 à 8 % environ pour les trafics lourds faibles (1% de poids lourds). L’option BAC est plus avantageuse que l’option EB pour les trafics lourds élevés.

Au final, cette thèse permet de conclure que la chaussée en BAC est plus durable que la chaussée en EB, particulièrement pour les chaussées fortement sollicitées. Une analyse de sensibilité d’une part et la comparaison des résultats d’autre part avec ceux de la littérature scientifique disponible ont permis de vérifier la robustesse des projets de l’étude.


identifier: Ahmari, Hakim  (2021). Influence des caractéristiques mécaniques, géométriques et hydrauliques des discontinuités sur la stabilité des talus rocheux fracturés-Apport de la méthode des éléments distincts.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
stabilité
talus
massif rocheux
discontinuités
équilibre limite
éléments distincts

abstract:
Le sujet de cette thèse s'intègre dans un axe de recherche relatif à l’étude de la stabilité des talus rocheux fissurés. Ce travail s’intéresse précisément à
l’influence des propriétés des discontinuités inter-blocs (blocs formant le talus), notamment l’angle de frottement, sur la stabilité de ces talus. La thèse porte également sur les méthodes appliquées pour l’étude de la stabilité des massifs rocheux, plus particulièrement les méthodes classiques basées sur l’analyse des forces en situation d’équilibre limite et la méthode des éléments distincts (DEM). En effet, la stabilité des talus rocheux fracturés dépend notamment des paramètres qui caractérisent les discontinuités inter-blocs. Par ailleurs, le degré d’influence de ces paramètres n’est pas le même. Par conséquent, il est intéressant de procéder à des simulations numériques et à une étude de sensibilité sur ces paramètres pour déterminer le paramètre le plus influent afin de proposer une solution de confortement adéquate permettant de mieux stabiliser les talus en question.

Pour valider l’approche par simulation numérique et les résultats ainsi obtenus, la stabilité du déblai D15, situé sur l’autoroute Marrakech-Agadir au Maroc, a été étudiée. On a effectué précisément une rétro analyse de l'instabilité de la pente « Petit D15» située dans la zone extrême nord du déblai D15 et une étude de stabilité du massif rocheux de la zone nord de ce déblai. L’analyse est effectuée selon plusieurs approches analytiques et numériques.

L’originalité de cette thèse réside dans la démonstration du rôle déterminant de l’angle de flottement des discontinuités inter-blocs dans la stabilité des talus rocheux fracturés et dans la quantité d’ancrages à mettre en oeuvre pour les stabiliser. En faisant ressortir la contribution significative de cet angle, cette thèse permettra de concevoir des systèmes de renforcement plus appropriés pour stabiliser des talus rocheux fracturés, résultant en des économies substantielles autant au niveau des coûts des travaux que des conséquences néfastes et des dégâts matériels engendrés par la rupture de ces talus.


identifier: Lemieux, Nicolas  (2020). Reconnaissance d’actions à l’aide d’une approche hiérarchique basée sur l’apprentissage machine.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
séries-temporelle
apprentissage machine
méthode hiérarchique
reconnaissance d’action

abstract:
Actuellement, les méthodes de reconnaissance d’actions proposées par la littérature performent assez bien sur les actions simples, mais requièrent, bien souvent, des puissances de calcul importantes et éprouvent encore de la difficulté à reconnaître les actions ayant des séquences d’exécution dont la temporalité est variable. Par conséquent, la méthode présentée dans le cadre de ce mémoire adressera ces difficultés.

Pour ce faire, celle-ci propose un cadre hiérarchique d’apprentissage. Ainsi, la reconnaissance des différentes actions s’appuie sur la signature de sous-mouvements localisables dans le temps. Plus précisément, ces signatures correspondent aux valeurs maximales et minimales d’activations de filtres de convolution appris dans le cadre d’un problème de classification dont l’entraînement procède à l’aide d’une méthode de descente de gradient.

Tout en démontrant une grande économie en termes de calculs et une plus grande robustesse par rapport à l’information superflue, le taux de succès de classification obtenu par l’approche proposée est comparable à l’état de l’art lorsque les données sur lesquelles elle s’appuie sont issues d’un capteur inertiel porté à même le corps.


identifier: Shisheh Bor, Alireza  (2020). Simulation and optimization of de-icing two-phase closed thermosyphon based on CO2 work fluid.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
thermosiphon
TPCT
optimisation
simulation Matlab
analyse CFD

abstract:
Two phase closed Thermosyphon (TPCT) are subcategory of heat pipes based on natural circulation loop (NCL) with high performance heat transfer capacity and variety applications which are used to transfer a large range of heat through different temperatures. In general, heat pipes are a sealed closed pipe with high length-to diameter ratio, which operate based on latent heat of evaporation and condensation to transfer heat. The system equipped with capillary wick structure to facilitate the fluid transport where the gravity act as opposition or insufficient force through fluid movement. Two phase closed Thermosyphon (TPCT) is a type of heat pipe, which has no capillary wick structure and the fluid transport by gravity as a directional force. Heat pipes technology has proven their high performance and efficiency by considering all aspects of their related parameters and practical in many industries from cooling nuclear reactors to transferring heat from computer chipsets to the fan. Proper heat transfer capability with the ability to work with large range of temperature differences at both ends of the system has made the analysis of this technology very important.

What is very important when using thermosyphon is how to design and consider all the parameters and variables of the system. In addition to design complexities for different applications and considering the wicks system, optimizing and increasing the heat transfer capacity of a TPCT depends on the analysis and selection of many related parameters, including its geometric dimensions and the type and amount of work fluid needed to operate confidently. These researches could have more value when it aim is to design a system that can use and transfer geothermal energy as a clean energy source.

This research is based on the simulation a thermosyphon buried in the earth receives the heat energy needed to evaporate its work fluid from the geothermal energy and transfers this energy to the earth's surface in order to melt snow in winter through a thermosyphon mechanism. In addition, by applying numerical optimization on the dimensions and work fluid ratio inside the thermosyphon, in this article, an attempt has been made to present the results of this analysis in different categories by considering its different applications. Finally, by applying CFD analysis on the designed thermosyphon, the fluid behavior in thermosyphon is assessed under mentioned environmental conditions.


identifier: Jaifer, Rabie  (2020). Approche intégrée pour l’estimation de l’effort et le contrôle du dépassement des coûts en développement de produits dans l’industrie aérospatiale.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
estimation de l’effort
dépassement des coûts
développement de produits
industrie aérospatiale
apprentissage machine

abstract:
Les dépassements des coûts en développement de produits, notamment dans l’industrie aérospatiale est un enjeu alarmant qui était toujours au centre d’intérêt des professionnels et académiques. Les dernières décennies du XXème siècle sont marquées par l’émergence de plusieurs approches qui se focalisent sur l’amélioration des performances dans le but de réduire et maitriser les coûts. Néanmoins, les projets continuaient d’enregistrer des dépassements remarquables des coûts. La fiabilité des méthodes d’estimation des coûts a été donc identifiée comme premier suspect de ces dépassements. C’est ainsi que le focus des efforts de recherche s’est orienté vers le développement de nouveaux modèles d’estimation. L’une des questions majeures auxquelles se sont confrontés les gestionnaires des projets de développement de produits lors de la phase de planification est "comment obtenir les meilleurs estimées des coûts et délais?". En effet, si les coûts et les délais sont estimés avec un degré de précision raisonnable, la capacité de planifier, de faire les prévisions et d’effectuer des engagements et des compromis, entre autres, deviendrait beaucoup plus facile (Salam & Bhuiyan, 2016).

Durant les trois dernières décennies, plusieurs approches, techniques et modèles d’estimation ont vu le jour. La plupart d’entre eux sont basés sur la modélisation paramétrique et utilisent certains facteurs de pilotage spécifiques pour l'estimation des coûts ou de l’effort. Malgré tous les efforts de recherche déployés et l’abondance des techniques et modèles d’estimation des coûts, les projets de développement de produits dans le secteur aérospatial souffrent encore de dépassements considérables des coûts. Selon Keller, Collopy, et Componation (2014), les taux de dépassement des coûts des programmes spatiaux du gouvernement américain sont aux alentours de 45%. L’estimation paramétrique est la technique la plus populaire pour la modélisation et l’estimation de l’effort de développement dans l’industrie aérospatiale. Cependant, pourquoi les modèles paramétriques souffrent gravement du problème de fiabilité et ne parviennent pas à assurer une estimation précise des coûts ou de l’effort? L’une des causes les plus probable est liée à la complexité du système de développement de produits dans le secteur aérospatial, notamment, le niveau d’incertitude élevé lors des phases préliminaires de planification. Ainsi, il serait difficile d’assurer un niveau de précision acceptable lors de l’estimation des coûts avec les techniques paramétriques conventionnelles. Pour mieux comprendre et résoudre cette problématique, certains questions fondamentales s’imposent. Ces modèles utilisent-ils les bons facteurs de pilotage en genre et en nombre? Les fondements statistiques des techniques paramétriques classiques sont-ils appropriés pour modéliser la dynamique et les interactions entre les facteurs de pilotage de l'effort dans l'industrie aérospatiale? Ne serait-il plus opportun d’abandonner ces techniques paramétriques classiques et d’explorer le potentiel de nouvelles techniques d’estimation?

Ce projet de recherche a pour objectif de proposer une approche intégrée pour surmonter les enjeux majeurs liés à l’estimation de l’effort et contrôler les dépassement coûts de développement dans le secteur aérospatial. Il propose ainsi de nouveaux modèles d’estimation de l’effort qui sont plus adaptés à la réalité et au contexte de développement de produits dans l'industrie aérospatiale et prennent en considération les effets des principaux concepts dans la modélisation de l'effort. Ces modèles sont également basés sur de nouvelles techniques avec des fondements statistiques plus robustes qui conviennent mieux aux environnements complexes et incertains. Outre la modélisation et l'estimation de l'effort, ce projet de recherche propose également une nouvelle approche pour contrôler les dépassements des coûts qui se base sur l'estimation de leurs niveaux de dépassements lors des phases préliminaires d’exécution du projet. Cette approche est plus adaptée au contexte de l’incertitude et à l’aspect dynamique de l’environnement de développement de produits dans le secteur aérospatial.


identifier: M’nasri, Salma  (2020). Construction d’un modèle physique de joints de dilatation pour l’étude de la relation entre la température du béton et la perméabilité des joints.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
infiltration d’eau
joint de dilatation
modèle physique
température du béton
débits de fuite
thermographie infrarouge

abstract:
Les infiltrations d’eau par les joints de dilatation représentent un enjeu important pour les tunnels. Pour conserver la compétence structurale des tunnels et prolonger leur durée de vie, la résolution rapide et efficace des problèmes d’infiltration d’eau est d’une importance primordiale. Plusieurs méthodes permettent de caractériser les infiltrations de façon non destructive. La thermographie infrarouge est une de ces méthodes. Par contre, à l’heure actuelle, cette méthode est surtout qualitative : elle permet d’identifier les infiltrations, mais elle ne permet pas de mesurer les débits ou de classer les joints selon leur endommagement.

Ce projet vise à simuler le comportement thermique des joints de dilatation caractérisés par des perméabilités différentes sous des températures différentes à l’intrados et à l’extrados. Un modèle physique en béton comportant quatre types de joints en polystyrène extrudé a été construit. L’intérieur du modèle représente l’extrados du tunnel. Les températures de l’eau à l’intérieur du modèle, de l’eau d’infiltration, de l’air et du béton ont été mesurées avec des thermocouples. La thermographie infrarouge a été utilisée pour mesurer la température de la surface du béton. Ces mesures de températures ont été comparées à des mesures du débit d’infiltration pour chaque joint.

Le joint construit avec des feuilles minces en polystyrène a été le plus perméable avec un débit de fuite moyen de 4,2 L/h. Le joint avec la bande d’arrêt d’eau a été le plus étanche avec un débit de fuite moyen de 0,026 L/h. Un débit moyen de 3,0 L/h a été enregistré pour le joint avec une simple feuille de polystyrène. Le joint en polystyrène scellé avec du silicone a enregistré des débits de fuites plus faibles avec une valeur moyenne de 1,4 L/h. Les résultats montrent que chaque joint suit les mêmes tendances à la suite des changements de température de l’eau infiltrée. Les températures du béton enregistrées montrent que le joint le plus perméable a toujours enregistré les températures les plus élevées par rapport aux autres joints où une température minimale du béton à l’intrados de 15,03°C est enregistrée à une profondeur de 7 cm et à 10 cm du joint pour une température de l’eau à l’extrados de 12,9°C. Les températures les plus faibles ont été enregistrées pour le joint avec la bande d’arrêt d’eau avec une température minimale de 14,17°C enregistrée au même emplacement et pour la même température de l’extrados. Les températures du béton mesurées à une profondeur de 3 cm confirment l’anomalie de la température à la surface du béton montrée par imagerie thermographique.

Les thermographies infrarouges montrent un lien clair entre l’intensité des anomalies de température et le débit mesuré pour chaque joint. Les changements de débits en fonction du temps peuvent être corrélés à l’apparition et la disparition d’anomalies de température à la surface du béton et au niveau du joint. L’augmentation de l’écart entre les températures de l’air et de l’eau dans le modèle accentue le contraste des thermographies infrarouges.