identifier: Amini, Z. (2011). Mesures et identification des paramètres de diverses configurations de transformateurs triphasés et étude des courants magnétisants  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les transformateurs sont des composants indispensables des réseaux et des circuits électriques, et doivent donc être bien étudiés et bien compris. Ils sont fabriqués et employés depuis longtemps, pourtant il existe peu de références écrites sur les détails physiques de leur fonctionnement, et peu de documentation sur leur caractérisation. Ce document tente de pallier en partie à cette lacune, en présentant notamment les méthodes de caractérisation des transformateurs Dy, T et Scott, ainsi que des explications détaillées sur leur fonctionnement à vide. Plus particulièrement, après une brève introduction des transformateurs, leurs variantes et caractéristiques générales, tout au long des deux parties de ce mémoire nous cherchons à reconstruire les courants magnétisants triphasés à partir des courants magnétisants obtenus par des essais à vide monophasés. Dans la deuxième partie, nous essayons en plus de modéliser le comportement des transformateurs en T soumises aux conditions de travail nominales. Dans le cas des transformateurs Dy, chapitre 1), la courbe d'aimantation du noyau, c'est-à-dire B vs H, est obtenue expérimentalement (B et H sont respectivement la densité de flux et l'intensité du champ magnétique). Ceci nécessite généralement d'utiliser une approximation des sections et de la longueur moyenne des jambes du noyau. Cette approximation, de fait, introduit une certaine erreur dans le modèle. Étant donné le type de noyau, deux courbes d'aimantation sont obtenues, représentant respectivement les branches externes et centrales du noyau. Afin de faciliter l'étude analytique des courbes d'aimantation, certaines autres approximations sont appliquées, lesquelles contribuent aussi à l'erreur de modélisation. Les courbes d'aimantation sont déterminées d'abord en calculant la densité du flux magnétique B (qui est d'ailleurs une fonction de la tension appliquée aux enroulements et de la section du noyau dans laquelle le flux circule), puis en déduisant l'intensité du champ magnétique H. L'intensité du champ magnétique se calcule à partir du courant mesuré lors des essais à vide, ainsi qu'à partir de la longueur effective du parcours du flux et du nombre de tours effectifs des enroulements. Les flux de fuite sont négligés. Les dimensions du noyau sont directement mesurables, mais le calcul du nombre de tours effectifs se fait à partir d'une analyse des prises du transformateur, décrite dans la sous-section 1.2.1.  ABSTRACT: Transformers are one of the most important parts of an electrical network; therefore they deserve to be well understood. They have been used since long time ago; however, a shortage on the physical details of their internal electromagnetic interactions can easily be observed. Furthermore, for already installed transformers, documentations are often unavailable and there is no reference that contains the detailed characterisation methods of transformers from the scratch. Here we offer details of physical interactions in the Dy and T transformers as well as associated characterisation methods.  Especially, we are looking for reconstruction of three-phase magnetisation currents upon the values we obtain from mono-phase open circuit tests. To achieve this, the core magnetisation curve, e.g., B vs. H, is experimentally obtained (B and H are respectively the flux density and the magnetic field intensity). This needs an approximation of the length and the cross section of core branches. The approximation involves averaging which indeed introduce error in calculations. In our case, considering the core type, two magnetisation curves, respectively corresponding to the external and central branches are obtained. The magnetisation curves are determined, in the first place, by calculating the magnetic flux, which is a pure function of applied voltage and the flux cross-section. Then, the magnetic field intensity, H, is calculated using the measured flowing current and effective flux path as well as effective winding turn. In such a calculation, the leakage fluxes are often neglected. In order to approximate branch cross sections and effective flux path there is no way but direct dimensional measurement. Effective winding turn counts are calculated according to section 1.2.1. Once magnetisation curves of a given core are available, the single-phase magnetisation currents for each winding can be found through the following steps: a) to calculate the flux density using the applied voltage and the cross sections of the branches, b) to determine the magnetic field intensity, H, using the magnetisation curve, c) to find the magnetic force by integration of H over a closed flux loop, and finally d) to calculate the magnetisation current using F=N*I.


identifier: Tchoryk, C. (2011). Analyse de l'impact des incertitudes du procédé de bio-séchage sur sa viabilité économique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract:
Le secteur des pâtes et papiers nord-américain cherche des solutions pratiques pour la gestion des boues provenant du traitement des eaux usées. Le pouvoir calorifique supérieur des boues est similaire mais légèrement inférieur à celui du bois. Cependant, une grande différence réside dans leur siccité. Les boues ont une siccité entre 25% et 40% en sortant des procédés de déshydratation mécanique, alors que le bois a une siccité qui varie entre 40% et 60%. Une siccité de 40% représente un minimum pour que l‟énergie libérée [par quoi?] soit supérieure ou égale à l‟énergie nécessaire à l‟évaporation de l‟eau et au chauffage du combustible à son point d‟ignition. Le séchage de la boue est donc nécessaire pour s‟assurer que celle-ci contribue au bon fonctionnement de la chaudière. Un procédé de séchage proposé est le bio-séchage vertical en continu.
Le bio-séchage est un procédé qui utilise l‟aération forcée ainsi que la chaleur dégagée par l‟activité biologique. Le procédé est similaire au compostage aérobic, mais les buts des deux procédés sont différents. L‟objectif du bio-séchage est d‟augmenter la valeur calorifique inférieure de la biomasse, en augmentant le niveau de siccité et en limitant la dégradation biologique.
Dans le but d‟installer le bio-séchage dans des usines papetières de manière économiquement viable, la présente maîtrise cherche à effectuer une mise à l‟échelle industrielle d‟une usine pilote et à évaluer les implications de la combustion des boues séchées sur les conditions d‟opération d‟une chaudière à lit fluidisé. Un modèle économique indiquant les bénéfices majeurs pour les usines papetières utilisant le procédé de bio-séchage a été développé pour une boue mixte en considérant principalement l‟efficacité du lit fluidisé et la réduction de carburant fossile au niveau de la chaudière. Les données expérimentales obtenues à partir de l‟usine pilote ont permis d‟effectuer une conception préliminaire d‟un réacteur de bio-séchage vertical en continu et modulaire. Les caractéristiques principales sont présentées dans le tableau 1.
vi
Tableau 1 Caractéristiques principales du réacteur de bio-séchage à pleine échelle
Hauteur (m)
5,0
Largeur (m)
3,0
Profondeur (m)
20,0
Volumes (m3)
300,0
Temps de séjour (jour)
3
Débit d‟air (m3 air /h /m3 réacteur)
28
Taux de recyclage (%m/m)
15%
Système de décharge
Planchers coulissants
Contrôle des polluants gazeux
Combustion dans la chaudière ou bio-filtre
Le modèle technico-économique qui a été développé pour l‟unité de séchage et la chaudière a été appliqué à trois études de cas d‟usine papetière dans l‟Est du Canada. Ce modèle inclut les coûts en capital liés à l‟installation du bio-séchoir, les coûts d‟opération de la chaudière et du séchoir et les effets sur l‟efficacité de la chaudière de différents mélanges de carburants. Le bio-séchage a ensuite été comparé au séchoir rotatif, qui est une option de séchage populaire.
L‟application du modèle aux études de cas a permis de montrer que dans le cas où la boue est actuellement brûlée, le bio-séchage a pour effet d‟augmenter l‟efficacité du lit fluidisé. Dans le cas où la boue est actuellement envoyée au dépotoir, son séchage et sa combustion ont pour effet de diminuer l‟efficacité du lit fluidisé, du fait que du combustible fossile est substitué par de la boue séchée. Le modèle technico-économique a aussi permis de déterminer les conditions favorables au bio-séchage: dans le cas où l‟usine envoie actuellement ses boues mixtes au dépotoir, et cela malgré la baisse d‟efficacité de la chaudière, et dans la situation où la
vii
consommation de carburant fossile peut être réduite. Cependant une comparaison avec le séchoir rotatif a montré que celui-ci est plus rentable, avec un délai de récupération de 0,85 an versus 1,5 an pour le bio-séchage.
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North America‟s pulp and paper industry has been searching for better solutions regarding the management of waste water treatment sludge. The high heating value of sludge is slightly lower than that of wood. However, a big difference exists between their dryness levels. Sludge has dryness levels of between 25% and 40% after mechanical dewatering, whereas wood has dryness levels varying between 40% and 60%. A dryness of at least 40% is required to ensure that the generated energy is superior to the energy necessary to evaporate water and bring the fuel to its ignition point. Drying the sludge is pivotal to ensure the positive effect of its combustion in the boiler. The vertical continuous biodrying process is therefore proposed as a drying process.
Biodrying is a drying process that uses forced aeration and biological heat. This process is very similar to aerated composting, but the goal of each process is different. Biodrying‟s objective is to improve the low heating value of biomass, by raising the sludge‟s dryness and limiting the biological degradation.
With the goal to install biodrying in a multitude of P&P mills and in a viable economical manner, the following thesis looks into the scale-up of a pilot plant and identifies the effects of dryer sludge‟s combustion on the operating conditions of a fluidized bed boiler. An economic model identifying major benefits for P&P mills that implement biodrying in the form of a reduction of fossil fuel consumption from an increase in the sludge‟s low heating value and an increase in the efficiency of the boiler. Experimental data and order of magnitude analysis of the pilot plant have permitted the conception of a modular vertical continuous biodrying reactor presented in tableau 2.
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Tableau 2 Principal characteristics of the full scale vertical biodrying
Height (m)
5,0
Depth (m)
3,0
Width (m)
20,0
Volume (m3)
300,0
Residence time (days)
3
Air flow (m3 air /h /m3 réacteur)
28
Recycling ratio (%m/m)
15%
Discharge system
Push floor
Air pollution control
Combustion in the boiler or bio-filter
A techno-economic model for the dryer and the boiler was created and applied to three case study mills from Eastern Canada. The model determines the capital costs linked to the installation of the biodryer, the operating costs of the boiler and dryer and the effects on the efficiency of the fluidized bed boiler when utilizing different fuel combinations. The model was also used to compare the biodrying process with the rotary dryer, a popular drying option.
The application of the model to the case studies has demonstrated that in the example of sludge that is burned in a boiler, drying the sludge leads to an increase in the efficiency of the fluidized bed boiler. If the sludge was sent to a landfill, the drying and combustion of the sludge leads to a decrease in fossil fuel consumption, but also a decrease of the fluidized bed‟s efficiency. This decrease in the fluidized bed efficiency is a result of high energy fuel being substituted for sludge, introducing more moisture to the boiler. The techno-economic model has made determining the conditions in which biodrying is most cost effective possible: if the mill sends mixed sludge to a landfill even with the boiler‟s efficiency decrease, and when fossil fuel
x
consumption can be reduced. However a comparison with the rotary dryer has demonstrated that the rotary dryer is more profitable, with a payback period of 0.85 years versus 1.5 years for biodrying.


identifier: Hytönen, V. E. (2011). Methodology for Identifying Promising Retrofit Integrated Forest Biorefinery Strategies - Design Decision Making Under Uncertainty  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le bioraffinage forestier est de plus en plus considéré comme une activité future prometteuse pour l'industrie forestière, et comme une approche plus respectueuse de l'environnement pour répondre aux besoins de la société en matière d'énergie, de produits chimiques et de matériaux. Le bioraffinage forestier est basé en partie sur les mêmes principes que ceux de l'industrie pétrochimique et cible pratiquement le même marché de produits. L'industrie forestière possède toutefois un avantage particulier comparativement à l'industrie chimique pour cette transformation : elle possède une expérience de longue date quant à la récolte et la transformation de matières premières biologiques. D'un autre côté, la compétitivité actuelle de l'industrie des pâtes et papiers (P&P) dans les pays traditionnels de production de P&P est compromise, et ce à cause du vieillissement de ses installations, des coûts d'énergie élevés, d'une réglementation stricte et des attentes élevées du public. Dans ce contexte, la prise de décision pour un investissement dans un procédé de bioraffinage devient un défi important et donne alors lieu à des pressions supplémentaires sur la conception de procédé et sur les processus de prise de décision visant à identifier les meilleures opportunités. L'identification et la gestion des caractéristiques aux niveaux du procédé et de gestion stratégique, de même que les incertitudes reliées à l'implantation en rétro-installation du bioraffinage forestier est nécessaire pour la prise de décision concernant le choix d'investissements stratégiques. Présentement, de nombreuses méthodes sont appliquées à différentes étapes du cycle de gestion des affaires afin d'analyser l'impact des incertitudes. Au niveau du procédé, des méthodes et outils de conception de nouveaux procédés ou de procédés en rétro-installation sont appliqués pour analyser la rentabilité de projets stratégiques. Au niveau de l'entreprise ou de l'usine, des méthodes avancées de comptabilité sont utilisées pour analyser la performance au niveau des coûts des unités, et des rapports financiers sont effectués périodiquement pour caractériser la performance de l'entreprise. De plus, la prise de décision en groupe est de plus en plus utilisée pour la planification stratégique et les décisions d'investissement. L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie qui améliore le lien entre la conception de procédé en rétro-installation, la comptabilité analytique et les activités de prise de décision reliées à l'investissement en capital, afin d'améliorer le processus de prise de décision relié à l'investissement dans le bioraffinage forestier. Cette méthodologie est appliquée à une étude de cas considérant l'implantation en rétro-installation du bioraffinage dans une usine de P&P kraft. La méthodologie consiste en la prise de décision par étapes successives, en commençant par une présélection d'alternatives de procédés basée sur des analyses technico-économique et de risques traditionnelles. La deuxième étape du processus décisionnel utilise un nouveau cadre combinant à la fois le processus de prise de décision d'investissements stratégiques, et la conception et la simulation de procédés par le biais d'un modèle économique basé les principes de comptabilité par activités.  Les modèles de coûts liés à la simulation de procédé sont d'une part en mesure de représenter avec précision les coûts de fabrication de tous les produits après l'implantation de procédés de bioraffinage. D'autre part, ces modèles sont capables de fournir des indicateurs financiers utiles pour l'évaluation des performances des projets stratégiques à court et à long terme. Par ailleurs, une analyse de risques utilisant une analyse stochastique multivariée peut être utilisée puisque toutes les mesures de performance sont explicitement quantifiées. Les résultats de l'étude de cas montrent que l'analyse systématique des incertitudes externes peut fournir des informations essentielles sur les performances d'un projet dans le pire scénario, et ce même à l'étape de présélection des alternatives de procédé. Par ailleurs, l'analyse stochastique multivariée permet une évaluation plus objective des incertitudes au lieu d'utiliser des méthodes subjectives. De plus, les résultats d'analyse des alternatives de procédés retenues en utilisant le cadre élaboré quantifient clairement les impacts économiques des projets de rétro-installation. Ces impacts varient entre les alternatives, et ce à cause des différents potentiels d'intégration et des différentes contraintes du système de production existant. Dans le cas d'un processus normal de conception de procédé et d'affectation de capitaux, cette information sur les coûts ne serait disponible que pour les projets implantés et ce, après leur mise en service.  Le changement dans la compétitivité des coûts dans l'activité principale de l'entreprise peut être un facteur particulièrement important pour les producteurs de commodités papetières ayant des coûts de production élevés. En effet, lors d'un panel multicritères de décision (MCDM) où les différents calculs étaient basés sur ces données de coûts d'opération plus précises, l'intensité de différents critères de performance stratégiquement importants, tels que la performance du capital et la capacité de paiement pour les matières premières a été évaluée. Ce panel a montré que, même si certains critères de performance de projet à court terme ont été privilégiés, de bonnes performances au niveau des usines avaient également un rôle important dans le classement global. Ainsi, le classement final des alternatives obtenu lors de ce panel différait de celui obtenu lorsque seul le critère de rentabilité du projet était utilisé. De plus, les diverses importances relatives des critères de sélection de projet attribuées par les différents membres du personnel de l'entreprise ayant participé au panel ont démontré le caractère multiforme de ce problème décisionnel de choix d'investissements stratégiques. Par ailleurs, le fait d'utiliser une analyse de sensibilité lors du panel MCDM a permis d'illustrer l'impact des  divergences de préférences des panélistes sur le classement des alternatives. En résumé, l'utilisation de cette méthodologie a d'abord permis de réduire un grand nombre d'alternatives de procédé pour l'usine de P&P à un premier ensemble d'alternatives potentielles, pour ensuite identifier une seule combinaison produit-procédé plus prometteuse. Cette méthodologie a donc été en mesure de lier systématiquement différentes analyses pour aider une entreprise manufacturière lors de la prise de décision pour le choix d'investissements. Les travaux futurs comprennent l'élargissement de ce cadre méthodologique au processus de décision d'investissements stratégiques au niveau corporatif, afin d'améliorer davantage la gestion des actifs et la planification stratégique. Par ailleurs, une analyse des performances au niveau des opérations pourrait être incluse dans ce cadre afin de faire la conception de procédés de bioraffinage forestier flexibles bien adaptés à la stratégie d'entreprise.  ABSTRACT: Forest biorefinery is increasingly been considered as potential future business for traditional forest industry, and a more environmentally benign approach for supplying the demand of energy, chemicals and materials for the society. The forest biorefinery is partly based on the same principles, and it targets the same market sector, as traditional petro-chemical industry. However, the forest industry possesses a unique advantage over the chemical industry that is the long experience in bio-based feedstocks and their processing. The current pulp and paper (P&P) industry's competitiveness in traditional P&P countries due to ageing assets, high energy costs, strict regulations and high environmental expectations from the public, makes however the investment decision making challenging and thus gives rise to additional pressure on the design and decision making processes to help identifying the right opportunities. Identification and management of the process and business level characteristics and uncertainties of retrofit forest biorefinery implementation is required in the strategic investment decision making. Currently, many methods are applied in different functions of the business life-cycle to analyse similar characteristics and impacts of uncertainties for varying purposes: at process level, retrofit and greenfield process design methods and tools are applied to investigate project feasibility and profitability for potential operational and strategic projects; at business or facility level, advanced cost accounting methods are used to analyse manufacturing system cost-performance, financial reporting is conducted to report business performance periodically, and group decision making is utilised in strategic planning and investment decision making. The objective of this thesis is to develop a methodology to improve the link between retrofit process design, cost accounting and capital investment decision making activities to further enhance the investment decision making process for forest biorefinery. The methodology is applied in a case study considering retrofit biorefinery implementation into a kraft P&P mill. The methodology consists of step-wise decision making starting with pre-screening of retrofit design alternatives based on traditional techno-economics and risk analysis, followed by an advanced decision making procedure. This second decision making step uses a novel framework combining process design and simulation through cost accounting models, based on activity-based costing principles, to strategic investment decision making process. The cost models linked to process simulation are able to accurately represent the manufacturing costs of all products after retrofit biorefinery implementation, and on the other hand, these models are able to provide useful financial measures of short- and long-term performance of the projects and the facility for strategic investment decision making. Moreover, risk analysis using stochastic multivariate analysis can be utilized since all performance metrics are explicitly quantified. Results of the case study application of the framework show, that systematic analysis of external uncertainties can provide critical information about the worst-case scenario project performance already in the project pre-screening stage. Moreover, multivariate stochastic analysis enables a more objective assessment of the uncertainties instead of using subjective scoring methods. Furthermore, the analysis results of the retained retrofit design alternatives using the developed framework clearly quantified the cost-impacts of the retrofit projects. These impacts vary between alternatives because of different integration potential and system constraints. In the case of normal process design and capital appropriation process, this cost information would be available only for the implemented project when it is operating. The change in the core business cost competitiveness can be especially important factor for the higher cost producers of commodity P&P products. Evaluation of the intensities of different strategically important performance criteria, such as capital performance or feedstock paying capability, based on this more accurate operating cost data showed that even though short-term project performance criteria were preferred, good facility-level performance based on the multi-criteria decision making (MCDM) panel had an important role in the overall ranking. The final ranking of the alternatives differed from that of using only a single criterion, project profitability. The attribute importance preferences of mill and company personnel from varying positions demonstrated the multi-faceted nature of this strategic investment decision making problem. Moreover, using sensitivity analysis in the MCDM was also able to illustrate the impact of the panellists' preference differences on the ranking. In summary, the complete methodology was able to narrow down a large amount of P&P mill retrofit alternatives first to a set of potential candidates and further to a most potential process-product combination, and thus was able to systematically link the different analysis activities in a manufacturing firm to aid investment decision making. Future work includes the expansion of this framework into the strategic investment decision making at the corporate level, to further enhance the asset management and strategic planning. Furthermore, operations-performance analysis can be included in the framework to obtain flexible forest biorefinery designs with good strategic fit.


identifier: Lenclos, R. (2011). Risque de réputation des entreprises et responsabilité sociale et environnementale  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La responsabilité sociale et environnementale est un concept récent qui regroupe les problématiques de développement durable et de responsabilité sociale. Aujourd'hui, le public a pris conscience des enjeux environnementaux comme le réchauffement planétaire ou les différentes formes de pollutions, mais aussi des enjeux sociaux avec les nombreuses délocalisations et fermeture de sites. La connaissance de ces problématiques par le public pose de nouveaux défis aux entreprises, elles doivent notamment se conformer aux attentes de leurs clients, qui veulent désormais qu'elles soient responsables d'un point de vue environnemental et social. Durant les dernières décennies, le développement des technologies de communication a considérablement accéléré la transmission de l'information, nous sommes aujourd'hui entièrement connectés au reste du monde. Plus récemment, l'apparition des médias sociaux a apporté une nouvelle dimension à l'information, elle peut désormais être produite et diffusée par tous les citoyens et non plus seulement les journalistes. Cette nouvelle organisation de l'information est d'une part une source d'opportunité pour les entreprises qui peuvent désormais rejoindre leur client plus facilement, mais c'est aussi une source de danger, car cette information ne peut pas être contrôlée. Les entreprises sont aujourd'hui surveillées par les citoyens, si elles ont des comportements répréhensibles, même à l'autre bout du monde, l'information peut se transmettre très rapidement et déboucher sur une crise. Les crises ont toujours existé dans les entreprises, leur nature est pourtant en train d'évoluer. Les crises subies par les entreprises concernaient principalement des problèmes de qualité ou de procédure dans les entreprises (rappel de produit, défaut de fabrication, etc.). Désormais, le comportement qu'elles adoptent envers leurs employés et envers l'environnement est une nouvelle source de danger. Nous l'avons vu avec des entreprises comme Nike mis en cause pour avoir fait travailler des enfants en Chine, Nestlé pour avoir encouragé la déforestation en Indonésie ou encore Shell et BP pour avoir été responsable de marées noires.  ABSTRACT: CSR (corporate social responsibility) is a recent concept which gathered topics of sustainable development and social responsibility. Nowadays, people are more and more aware of global warming and massive pollution but they also are aware of social issues like relocation and factory closing. Companies have to cope with this new awareness, one way is to deal with it by being responsible (environmentaly and socialy) as their consumers ask them for. In the last decade, development of new communication technologies accelerate the spreading of information. Recently we took a new step, the rising of social networks allow people to share informations instantly. Information can also be created by any citizen at any time in any place in the world. These new ways of sharing information is a source of opportunities for companies, now they can easily reach their former and futur customers (previously identified by informations shared in social networks). But this is also a source of threat for companies, informations shared on social networks can't be controlled. Firms are watched by citizens, if a firm have a reprehensible behaviour (even in the other side of the world) the news will quickly spread and bring a crisis. Firm crisis has always exist but the nature of it evolves. Besides classics crisis (like quality issues) a new kind of crisis appears that we can call « behaviour issue ». It happens when a firm misbehave towards for example its employees, environment or any stakeholder. We have few examples in the past, Nike had employed child in China, Nestlé encouraged deforestation in south east Asia and firms like BP or Shell took responsbility for massive oil spill. All these events, took up by the medias, have a huge impact on customers behaviour and have a strong impact on corporate reputation. We've seen that CSR is a new source of threat for corporations, crisis due to bad CSR behavior can occurs and affect corporate reputation. On the other hand, CSR can be a new opportunity. Being recognize for responsable behavior can be a competitive advantage, furthermore it could help firms to handle crisis.


identifier: Sauriol, P. (2011). Hydrodynamique des jets de gaz orientés vers le haut et vers le bas dans les lits fluidisés gaz-solide  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'injection de gaz dans un lit fluidisé peut mener à la formation de "jets" qui sont caractérisés par leurs hauts taux de transfert de quantité de mouvement, de matière et d'énergie. Ces jets peuvent s'avérer importants sur la performance des réacteurs à lit fluidisés, cependant, malgré plusieurs études antérieures ayant traité des jets dans les lits fluidisés, la compréhension du phénomène est insuffisante afin de rendre le dimensionnement des systèmes d'alimentation une tâche facile. En particulier, le niveau de connaissance en ce qui a trait aux buses d'injection orientées vers le bas est limité et l'avantage d'un choix d'orientation sur la performance des réacteurs n'est pas bien établi. Les travaux accomplis dans la réalisation de cette thèse ont principalement visé le développement de nouvelles techniques de mesure pour la caractérisation de jets. Ces approches ont ciblé deux aspects importants reliés aux jets dans les lits fluidisés: le mélange entre le gaz du lit et le gaz du jet, et les frontières du jet. L'hypothèse a été posée que le mélange gaz–gaz pouvait être quantifié au moyen de radiotraceur, communément utilisé dans l'analyse de distribution des temps de séjour. Une étape préliminaire d'évaluation a permis de mettre en évidence que la technique de mesure était caractérisée par une distribution non uniforme de l'efficacité du détecteur en raison du facteur de vue (angle solide) et de l'atténuation des rayons gamma dans le milieu étudié. En combinaison avec l'incertitude associée à la forme et les forts gradients de vitesse et de concentration au coeur même d'un lit contenant un jet isolé, la technique a été jugée trop risquée pour permettre son implémentation dans le contexte des jets. Les travaux initiés ont été appliqués à l'analyse de la technique de radiotraceurs dans l'étude de distributions des temps de séjour. L'analyse à permis de mettre en évidence une forte dépendance de la distribution de l'efficacité du détecteur et les courbes obtenus lors des essais par radiotraceurs et a mené à des recommandations clées, afin d'éviter des artifices introduits par le détecteur même. 1) Il est important d'identifier et de calibrer le modèle de comptage du détecteur afin de linéariser les comptes obtenus. Ce modèle permet de prédire si le détecteur est sujet à saturation et d'établir l'activité maximale de traceur qui peut être employée. 2) Le détecteur peut introduire une dispersion axiale artificielle en raison de la distribution axiale de son efficacité. Les erreurs de mesure associées à la distribution axiale ont été corrélées, ce qui permet d'en estimer la contribution ou de corriger la configuration du détecteur. 3) La vi distribution radiale de l'efficacité du détecteur affecte les résultats obtenus lorsque couplés à des gradients radiaux de radiotraceurs. Un trop fort gradient radial implique que le détecteur ne rapporte que les rayons gamma qui sont émis à proximité, ce qui introduit un biais considérable lorsqu'il y a un profil radial de concentration. De la même façon, l'erreur associée au biais radial a été corrélée afin d'estimer ou de rectifier l'influence de la configuration du détecteur. La structure gaz–solide à proximité d'une buse d'injection a été étudiée au moyen d'une sonde fibre optique. En utilisant une approche par balayage de vitesse pour une sonde positionnée en un point fixe par rapport à la buse d'injection, des vitesses de transitions, auxquelles correspondent les grandeurs caractéristiques des jets définies par Knowlton et Hirsan (1980), ont été trouvées. L'influence de la vitesse d'injection sur la structure locale gaz–solide (fraction de solide moyenne, fraction de solide dans la phase diluée, fraction de phase diluée, fréquence de cycle des phases) donne lieu à des tendances linéaires avec des vitesses de transition communes. L'injection vers le haut mène à trois vitesses de transition correspondant à b L , max L et min L , tandis que l'injection vers le bas et à l'horizontal mène à deux vitesses de transition correspondant à max L et min L . Les vitesses de transition obtenues pour les jets vers les bas et horizontaux sont de grandeurs comparables, tandis que pour les jets vers le haut elles sont plus faibles. L'influence de la distance séparant l'injecteur de la sonde à fibre optique a été étudié pour les jets vers le bas et ont montré que lorsque elle accrue, les vitesses de transition augmentent. La fréquence de pulsation du jet vers le bas a été estimée à 1-1.5 Hz. Au moyen de l'approche de mesure par fibre optique, une batterie de tests a été entreprise sur des jets orientés vers le haut et vers le bas dans un lit fluidisé. Plusieurs paramètres expérimentaux ont été étudiés: orientation du jet, diamètre de l'orifice, nature du gaz injecté, type de particule, vitesse superficielle et la hauteur du lit. Il a été trouvé que l'orientation, la vitesse d'injection et la densité du gaz injecté étaient les paramètres les plus importants sur la longueur de pénétration des jets. Les résultats ont été exploités dans l'élaboration de cinq nouvelles corrélations, permettant d'estimer les diverses longueurs caractéristiques des jets orientés vers le haut et vers le bas. Les corrélations obtenues par construction statistique ont montré une forme différente pour les deux orientations étudiées. L'analyse des corrélations obtenues suggère que pour les jets orientés vers le haut, la dissipation de la quantité de mouvement est due aux forces gravitationnelles, tandis que pour les jets orientés vers le bas, l'entrainement du gaz de fluidisation dans le jet domine. vii Dans la majorité des cas, l'augmentation de la vitesse superficielle résulte en des jets plus courts. Les nouvelles corrélations retenues pour les jets vers le haut ont été favorablement comparées à des données obtenues sur des lits fluidisés opérant à haute pression, ce qui suggère une bonne robustesse, même lorsqu'extrapolées à des conditions qui diffèrent significativement des conditions de base.  ABSTRACT: The injection of gas in a fluidized bed may lead to the formation of so-called jets which are characterized by enhanced momentum, mass and energy transfer. Such jets may prove important to the overall performance of fluidized reactors. Although several investigations dedicated to the study of gas jets in fluidized beds have been performed, the general comprehension is often too limited to trivialize the design of injection systems. In particular, the level of knowledge that exists about the injection of downward pointing nozzles is very limited and it is unclear what the impact of nozzle orientation is on the overall reactor performance. The study described herein focused on the development and implementation of new experimental approaches that can be used to further advance the knowledge of gas jets in fluidized beds. Two important aspects of the jet in fluidized beds were targeted as part of the investigation: the gas– gas mixing resulting from the injection of high momentum jets and the physical boundary of the jet. It was hypothesized that the gas–gas mixing associated with the jet could be evaluated using a radiotracer technique similar to the one used in residence time experiments. An effort was initiated to evaluate the expected performance of such a technique. It was found that the solidangle (view factor) and the medium attenuation introduced significant non-uniformity in the detector efficiency distribution. In combination with an uncertain jet shape and strong velocity profile, the technique was deemed too uncertain to pursue. The findings relative to the detector efficiency distribution were however, preserved and implemented in a model based analysis of radiotracers in residence time distribution. The analysis highlighted the strong dependence between the detector efficiency distributions and the response curves obtained. The investigation provides key recommendations: 1) the detector counting model must be determined before hand and calibrated in order to avoid non linear responses. This allows for the maximum tracer activities to be determined to avoid saturating the detectors; 2) the axial spread of the detector efficiency distribution can introduce artificial axial dispersion in the response curves. The error associated with this axial distribution can be estimated from correlated performance data and corrective measures can be implemented with respect to the detector configuration. 3) the radial range of the detector efficiency distribution can result in the effective measurement of the tracer within a narrow range from the detector, any flow model that considers radial velocity and ix concentration profiles will be unable to yield satisfactory responses and parameter evaluation. As for the axial spread effect, the radial range was correlated with model data in order to provide an estimate of the error associated with the measurement and corrective measures to be implemented. The gas–solid structure in the vicinity of a sparger nozzle was investigated using a fiber-optic probe. Using a fixed probe location, and applying a velocity sweep, transition velocities associated with the characteristic jet penetration lengths proposed by Knowlton and Hirsan (1980) could be found. The influence of the injection velocity with respect to the gas–solid structure (average solid holdup, average dilute phase solid holdup, dilute phase fraction, phase changeover frequency) showed nearly linear behavior and common transition velocities. An upward nozzle yields three transition velocities corresponding to b L , max L and min L . Downward and horizontal nozzles lead to two transition velocities corresponding to max L and min L and of similar magnitude, while the upward nozzle has significantly lower transition velocities. The influence of the distance between the injection point and the fiber-optic probe were investigated for the downward injection and showed that as the distance increased, the transition velocities increased. The frequency of the pulsating jet for the downward nozzle was estimated at 1-1.5 Hz. Using the fiber-optic probe, an experimental plan was implemented to investigate the jet penetration length of upward and downward jets in fluidized beds. A wide range of operating variables was considered: nozzle orientation, injector diameter, injected gas, particle type, superficial velocity and bed height. Nozzle orientation, injection velocity and injected gas density were found to be the most influent parameters. The results were used to develop five new correlations for the prediction of the various jet penetration lengths with the upward and downward injection. The correlations obtained from statistical construction differed with respect to the injection orientation. Analysis of the resulting correlations suggested that for the upward injection, gravitational forces are responsible for the momentum dissipation, while for the downward nozzle the gas entrainment dominates. In most cases, the jet penetration lengths decrease when the superficial velocity is increased. The new correlations retained for the upward injection were compared favorably with data from high pressure operation which suggests robustness to out of range applications.


identifier: Boudour, Z. (2011). Détermination de l'épaisseur du mort-terrain par inversion des données électromagnétiques aéroportées  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La présente recherche vise à cartographier le mort-terrain par inversion des données électromagnétiques aéroportées de type MEGATEM dans la région d‘Abitibi. L‘utilisation de ces données couplées avec les informations stratigraphiques connues en certains endroits pourrait permettre de cartographier l‘épaisseur du mort-terrain en Abitibi à peu de frais. Trois approches d‘inversion de données ont été utilisées. La première approche consiste à supposer un modèle constitué d‘une couche conductrice (le mort-terrain) recouvrant un socle très résistant. Le code d‘inversion des données EM aéroportés 1D développé par CSIRO (Chen et Raiche 1998) appelé Airbeo a été utilisé dans ce projet. Il permet de trouver un modèle de couches ajusté aux données dans le domaine du temps ou des fréquences pour fournir un estimé de la résistivité (l‘inverse de la conductivité) et de l‘épaisseur des couches. La ligne du vol est discrétisée en stations et un modèle de couches est calculé pour chaque station. Le programme Airbeo utilise la méthode de décomposition en valeurs singulières (SVD); cette technique permet de stabiliser et de faire converger la solution. L‘inconvénient principal de cette approche est son incapacité à estimer l'épaisseur et la conductivité individuellement. Par contre la conductance (produit conductivité-épaisseur) est bien déterminée. Comme la solution n‘est pas unique, l‘utilité d‘une deuxième approche s‘avère nécessaire. Elle consiste en l‘application des contraintes sur les paramètres physiques du mort-terrain (épaisseur et résistivité) pour diminuer le nombre de solutions possibles dans la méthode d‘inversion. Cette technique nécessite la connaissance de ces paramètres dans quelques endroits de la région d‘étude pour que les solutions soient les plus réalistes possible. Pour vérifier la fiabilité des résultats issus de l‘inversion des données électromagnétiques aéroportées, un sondage électromagnétique au sol exécuté avec le système Protem 47 ainsi qu‘un sondage diagraphique effectué à l‘aide d‘un système EM39, conçus tous les deux par le constructeur Geonics, ont été effectués aux alentours du forage RO-201 situé au Nord-Ouest de la ville de Lebel-Sur-Quévillon. Il faut signaler que ce forage a aussi été couvert par les levés aéroportés. Une bonne concordance a été constatée entre les résultats d‘inversion des données électromagnétiques au sol et aéroportées.  ABSTRACT: This research aims to map the overburden by inversion of airborne (EM) data in the Abitibi area. The use of coupled Airborne EM data and known stratigraphic information in some areas would allow to map the thickness of the overburden in Abitibi inexpensively. Three inversion approaches were used. The first approach is to assume a model consisting of a conductive layer (the overburden) covering a very resistant bedrock. The airborne EM inversion program 1D called Airbeo developed by CSIRO (Chen and Raiche 1998) was used in this project. It allows an adjustment of a layer model to the data in both time and frequency domain to provide an estimate of the resistivity (the inverse of conductivity) and thickness. The flight line is discretized in stations, a layer model is calculated for each station. The Airbeo program uses the method of singular value decomposition (SVD). This technique helps to stabilize and converge the solution. The non-uniqueness of the solution requires the use of a second approach; it consists of applying physical constraints to the parameters of the overburden (thickness and resistivity) to reduce the possible number of solutions in the inversion process. This technique requires knowledge of these parameters in some parts of the study area for more realistic solutions. To ensure the reliability of airborne EM inversion results, a TEM and logging surveys with the Earth's electromagnetic system Protem 47 and EM39 logging system, designed both by Geonics Ltd were carried out around borehole RO-201 located in the northwest of Lebel-Sur-Quévillon city. It should be noted that this borehole was also covered by airborne surveys. A good agreement has been found between TEM inverted data and Airborne EM inversion results.


identifier: Perrot, E. (2011). Forces d'excitation vibratoire dans un faisceau de tubes en configuration triangulaire normale soumis à un écoulement diphasique.  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les écoulements diphasiques transverses existent dans de nombreux types d'échangeurs de chaleur. Ces écoulements diphasiques peuvent engendrer des vibrations de tubes qui pourraient aboutir à longs termes à un endommagement voir à une rupture. C'est ainsi important d'avoir des lignes directrices de design pour prévenir cet endommagement potentiel des tubes. Des études antérieures montrent que deux phénomènes peuvent causer la vibration des tubes en écoulement diphasique: les forces d'excitations aléatoires et les instabilités fluide-élastiques. Cependant, un troisième mécanisme, des forces quasi-périodiques ont été récemment observées dans un faisceau de tube en configuration triangulaire tournée. Pour la configuration triangulaire normale, des mouvements vibratoires causés par de la turbulence ainsi que par des instabilités fluide-élastiques ont bien été observés. Toutefois, certaines excitations vibratoires restent inexpliquées et pourraient provenir aussi de forces quasi-périodiques. La présente étude est un essai pour décrypter les forces provoquant ces mouvements vibratoires. Des mesures de forces d'excitations vibratoires ont été entreprises dans un faisceau de tubes en configuration triangulaire normale soumis à un écoulement diphasique transverse. Les forces dynamiques dans la direction de la portance et de la trainée ont été mesurées avec des cylindres instrumentés par des jauges de déformation. Le faisceau de tubes à un rapport de pas sur diamètre de 1.5, et le diamètre des tubes est de 38 mm. Un large éventail de taux de vide et de vitesses a été testé. Les expériences révèlent des forces périodiques significatives dans les directions de trainée et de portance. Des forces fluides à fréquences quasi-constantes ou dépendantes de la vitesse ont été découvertes en plus de l'excitation aléatoire. Les résultats ont été comparés à ceux obtenus pour des cylindres flexibles dans le même faisceau. Cette comparaison montre une influence importante de ces forces quasi-périodiques sur le mouvement vibratoire des tubes. Toutes ces forces sont analysées et caractérisées pour en comprendre l'origine. C'est pourquoi les forces rms ainsi que les fréquences dominantes sont comparés avec différents paramètres tels que la vitesse ou la force cinétique du fluide.  ABSTRACT: Two-phase cross-flow exists in many shell-and-tube heat exchangers. Two-phase flow can induce tube vibrations that could cause fretting-wear or fatigue in the long term. It is therefore important to have design guidelines that consider flow-induced vibration to prevent potential tube failures. Previous studies show that two phenomena can cause tube vibrations in two-phase flow: random excitation forces and fluidelastic instabilities. However, a third mechanism, quasi-periodic forces have been recently observed in a rotated tube bundle. In a normal triangular tube bundle, turbulence excitation and fluidelastic instabilities were observed in vibration studies. However, some vibration excitations remained unexplained and could come from quasi-periodic forces. The present study is an attempt to understand the forces underlying these motions. Vibration excitation force measurements are undertaken in a normal triangular tube bundle subjected to air-water cross-flow. The dynamic lift and drag forces were measured with strain gage instrumented cylinders. The tube bundle has a pitch-to-diameter ratio of 1.5, and the tube diameter is 38 mm. A wide range of void fraction and fluid velocities were tested. The experiments revealed significant forces in both the drag and lift directions. Constant frequency forces and quasi-periodic fluid forces depending on velocity were found in addition to random excitation. The results were compared with those obtained with flexible cylinders in the same tube bundle. These comparisons reveal the influence of quasi-periodic forces on tube motions. All these forces were analyzed and characterized to understand their origins. The rms forces and the dominant frequencies are compared with mass and momentum fluxes to understand the influence of these parameters. Detailed experiments of two-phase flow in a normal triangular tube bundle with fiber optic probes are also carried out in the present study to understand the correlation between the fluid and the forces. The local characteristics of the two-phase fluid were measured in six directions with fiber optic probes. Two homogeneous void fraction (50% and 80%) were investigated for a wide range fluid velocities. The experiments revealed different flow regimes.


identifier: Seide, G. (2011). Planification d'un réseau de quatrième génération à partir d'un réseau de troisième génération  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Avec l'arrivée des technologies 3G, les réseaux de télécommunications ont connu une grande expansion. Ces réseaux ont permis l'intégration de nouveaux services et un débit adéquat, permettant ainsi aux opérateurs de répondre à la demande croissante des utilisateurs. Cette rapide évolution a porté les opérateurs à adapter leurs méthodes de planification aux nouvelles technologies qui, augmentent la complexité au niveau du réseau. Cette complexité devient plus importante quand ces réseaux regroupent plusieurs technologies d'accès différents en un réseau hétérogène, comme dans le cas des réseaux mobiles de prochaine génération ou réseaux 4G. La planification fait alors intervenir de nouveaux défis tels que: l'augmentation considérable des demandes de services, la compatibilité avec les réseaux actuels, la gestion de la mobilité intercellulaire des utilisateurs et l'offre d'une qualité de services les plus flexibles. Ainsi, pour créer un réseau flexible aux ajouts et aux retraits d'équipements, une bonne méthode de planification s'impose. C'est dans ce contexte que se situe ce mémoire, qui vise à faire la planification d'un réseau 4G à partir d'un réseau 3G existant. De façon générale, le problème de planification fait intervenir plusieurs sous-problèmes avec chacun un niveau de complexité différent. Dans ce travail, le sous-problème qui est traité concerne l'affectation des cellules aux commutateurs. Ce problème consiste à déterminer un patron d'affectation qui permet de minimiser le coût d'investissement des équipements du réseau 4G, tout en maximisant l'utilisation faite des équipements du réseau 3G déjà en place. Ainsi, la solution proposée est un modèle mathématique dont l'expression prend la forme d'un problème de minimisation de fonction, assujetti à un ensemble de contraintes. Il s'agit d'une fonction de coût qui regroupe: l'affectation des cellules (eNode B) aux MME et aux SGW, et l'affectation des SGSN aux MME et aux SGW. Puisque les MME et SGW peuvent être rassemblés dans une seule passerelle, une entité nommée SGM a été défini. Ainsi, la fonction prend en compte les coûts des affectations des eNode B et des SGSN aux SGM. Ce modèle est sujet aux contraintes de capacités des SGM et aux contraintes d'unicité sur les affectations des eNode B et SGSN aux SGM.  Le modèle mathématique proposé est constitué des coûts de liaisons des équipements du réseau 4G, des coûts de liaisons inter-réseaux, des coûts de relèves horizontales (intra réseau 4G) et des coûts de relèves verticales (inter-réseau 3G-4G). Le problème étant prouvé NP-difficile, la performance du modèle sera évaluée au moyen d'une méthode heuristique basée sur la recherche taboue. Pour adapter l'heuristique au problème d'affectation dans les réseaux 4G, des mouvements de réaffectation et de déplacement des nœuds eNode B et SGSN ont été définis. De même, un mécanisme de calcul de gain a été proposé, permettant d'évaluer l'apport de chaque mouvement sur le coût de la solution courante. Ainsi, les résultats numériques obtenus de l'implémentation de cette méthode, montrent que la méthode taboue accuse un écart moyen ne dépassant pas 30\% par rapport à la solution optimale. Alors que pour certains réseaux, l'heuristique a été en mesure de trouver des résultats ayant un écart moyen ne dépassant pas 1\% par rapport à la solution optimale trouvée dans les simulations.  ABSTRACT: With the advent of 3G technologies, mobile networks have expanded greatly. These networks have enabled the integration of new services and an enough bandwidth, allowing operators to meet the growing demand of users. This rapid evolution has led the operators to adapt their planning approach that come with new challenges. Those challenges become more important when these networks are designed to support different radio access technologies within a heterogeneous mobile network, like 4G networks. In this case, planning those networks involves other challenges, such as the considerable increase in services requests, compatibility with existing networks, management of intercellular mobility of users and a good quality of offered services. Thus, in order to create a network that allows to add or to remove components, good planning approach is needed. It is in this context, this paper aims to address the problem that occurs when the planning of a 4G network is based on an existing 3G network. The planning issue involves several sub-issue with a different level of complexity for each of them. This work mainly addresses the cell assignment problem regarding the 4G networks. Thus, the proposed solution is a mathematical model. This model has mainly two objectives: the assignment between 4G nodes, and the assignment between 3G and 4G nodes. Since the MME and SGW can be aggregated into a single gateway, an entity named SGM has been set. Thus, the model becomes a cost function involving assignments eNode B and SGSN to SGM. This model is subject to capacity constraints of SGM, and unique constraints on assignments eNode B and SGSN to SGM.  The proposed model includes: the link's costs of 4G-network equipment, the link's costs between 3G and 4G equipment, the horizontal handoff costs (intra 4G network) and the vertical handover costs (inter-3G-4G). The problem is NP-hard, a tabu search algorithm will be used. To adapt this heuristic, movements have been defined to reallocate and move nodes eNode B and SGSN in order to improve the cost of the current solution. The results of the implementation show a gap which is less then 30\% between the TS results and left bound value. For others networks size, the gap is sometimes less then 1\% compare to the left bound value.


identifier: Kpodjedo, H. (2011). Approximate Graph Matching for Software Engineering  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La représentation en graphes est l'une des plus communément utilisées pour la modélisation de toutes sortes d'objets ou problèmes. Un graphe peut être brièvement présenté comme un ensemble de nœuds   reliés entre eux par des relations appelées arêtes ou arcs. La comparaison d'objets, représentés sous forme de graphes, est un problème important dans de nombreuses applications et une manière de traiter cette question consiste à recourir à l'appariement de graphes. Le travail présenté dans cette thèse s'intéresse aux techniques d'appariement approché de graphes et à leur application dans des activités de génie logiciel, notamment celles ayant trait à  l'évolution d'un logiciel. Le travail de recherche effectué comporte trois principaux aspects  distincts mais liés. Premièrement,  nous avons considéré les problèmes d'appariement de graphes sous la formulation ETGM (Error-Tolerant Graph Matching : Appariement de Graphes avec Tolérance d'Erreurs) et proposé un algorithme performant pour leur résolution. En second, nous avons traité l'appariement d'artefacts logiciels, tels que les diagrammes de classe, en les formulant en tant que problèmes d'appariement de graphes. Enfin, grâce aux solutions obtenues sur les diagrammes de classes, nous avons proposé des mesures d'évolution et évalué leur utilité pour la prédiction de défauts.  Les paragraphes suivants détaillent chacun des trois aspects ci-dessus mentionnés. Appariement approché de graphes Plusieurs problèmes pratiques peuvent être formulés en tant que problèmes d'Appariement Approché de Graphes (AAG) dans lesquels le but est de trouver un bon appariement entre deux graphes. Malheureusement, la littérature existante ne propose pas de techniques génériques et efficaces prêtes à être utilisées dans les domaines de recherche autres que le traitement d'images ou la biochimie. Pour tenter de remédier  à cette situation, nous avons abordé les problèmes AAG de manière générique. Nous avons ainsi d'abord sélectionné une formulation capable de modéliser la plupart des différents problèmes AAG (la formulation ETGM). Les problèmes AAG sont des problèmes d'optimisation combinatoire reconnus comme étant (NP-)difficiles et pour lesquels la garantie de solutions optimales requiert des temps prohibitifs. Les méta-heuristiques sont un recours fréquent pour ce genre de problèmes car elles permettent souvent d'obtenir d'excellentes solutions en des temps raisonnables.  Nous avons sélectionné la recherche taboue qui est une technique avancée de recherche locale permettant de construire et modifier graduellement et efficacement une solution à un problème donné. Nos expériences préliminaires nous ont révélé qu'il était suffisant d'initialiser une recherche locale avec un sous-ensemble très réduit (2 à  5%) d'une solution (quasi-)optimale pour se garantir d'excellents résultats. Étant donné que dans la plupart des cas, cette information n'est pas disponible, nous avons recouru à l'investigation de mesures de similarités pouvant nous permettre de prédire quels sont les appariements de nœuds les plus prometteurs.  Notre approche a consisté à analyser les voisinages des nœuds de chaque graphe pour associer à chaque possible appariement de nœud une valeur de similarité indiquant les chances de retrouver la paire de nœuds en question dans une solution optimale. Nous avons ainsi exploré plusieurs possibilités et découvert que celle qui fonctionnait le mieux utilisait l'estimation la plus conservatrice, celle où la notion de voisinage similaire est  la plus « restrictive ». De plus, pour attacher un niveau de confiance à cette mesure de similarité, nous avons appliqué un facteur correcteur tenant compte notamment des alternatives possibles pour chaque paire de nœuds. La mesure de similarité ainsi obtenue est alors utilisée pour imposer une direction en début de recherche locale. L'algorithme qui en résulte, SIM-T a été comparé à différents algorithmes récents (et représentant l'état de l'art) et les résultats obtenus démontrent qu'il est plus efficace et beaucoup plus rapide pour l'appariement de graphes qui partagent une majorité d'éléments identiques.  Appariement approché de diagrammes en génie logiciel. Compte tenu de la taille et de la complexité des systèmes orientés-objet, retrouver et comprendre l'évolution de leur conception architecturale est une tache difficile qui requiert des techniques appropriées. Diverses approches ont été proposées mais elles se concentrent généralement sur un problème particulier et ne sont en général pas adaptées à d'autres problèmes, pourtant conceptuellement proches.  Sur la base du travail réalisé pour les graphes, nous avons proposé MADMatch, un algorithme (plusieurs-à-plusieurs) d'appariement approché de diagrammes.  Dans notre approche, les diagrammes architecturaux ou comportementaux qu'on peut retrouver en génie logiciel sont représentés sous forme de graphes orientés dont les nœuds (appelées entités) et arcs possèdent des attributs. Dans notre formulation ETGM, les différences entre deux diagrammes sont comprises comme étant le résultat d'opérations d'édition (telles que la modification, le renommage ou la fusion d'entités) auxquelles sont assignées des coûts. L'une des principales différences des diagrammes traités, par rapport aux graphes de la première partie, réside dans la présence d'une riche information textuelle. MADMatch se distingue par son intégration de cette information et propose plusieurs concepts qui en tirent parti. En particulier, le découpage en mots et la combinaison des termes obtenus avec la topologie des diagrammes permettent de définir des contextes lexicaux pour chaque entité. Les contextes ainsi obtenus sont ultérieurement utilisés pour  filtrer les appariements improbables et permettre ainsi des réductions importantes de l'espace de recherche.  A travers plusieurs cas d'étude impliquant différents types de diagrammes (tels que les diagrammes de classe, de séquence ou les systèmes à transition) et plusieurs techniques concurrentes, nous avons démontré que notre algorithme peut s'adapter à plusieurs problèmes d'appariement et fait mieux que les précédentes techniques, quant à la précision et le passage à l'échelle. Des métriques d'évolution pour la prédiction de défauts. Les tests logiciels constituent la pratique la plus répandue pour garantir un niveau raisonnable de qualité des logiciels. Cependant, cette activité est souvent un compromis entre les ressources disponibles et la qualité logicielle recherchée. En développement Orienté-Objet (OO), l'effort de tests devrait se concentrer sur les classes susceptibles de contenir des défauts. Cependant, l'identification de ces classes est une tâche ardue pour laquelle ont été utilisées différentes métriques, techniques et modèles avec un succès mitigé. Grâce aux informations d'évolution obtenues par l'application de notre technique d'appariement de diagrammes, nous avons défini des mesures élémentaires d'évolution relatives aux classes d'un système OO. Nos mesures de changement sont définies au niveau des diagrammes de classes et incluent notamment les nombres d'attributs, de méthodes ou de relations ajoutés, supprimés ou modifiés de version en version. Elles ont été utilisées en tant que variables indépendantes dans des modèles de prédiction de défauts visant à recommander les classes les plus susceptibles de contenir des défauts. Les métriques proposées ont été évaluées selon trois critères (variables dépendantes des différents modèles) : la simple présence (oui/non) de défauts,  le nombre de défauts et la densité de défauts (relativement au nombre de Lignes de Code). La principale conclusion de nos expériences est que nos mesures d'évolution prédisent mieux, et de façon significative, la densité de défauts que des métriques connues (notamment de complexité). Ceci indique qu'elles pourraient aider à réduire l'effort de tests en concentrant les activités e tests sur des volumes plus réduits de code.  ABSTRACT: Graph representations are among the most common and effective ways to model all kinds of natural or human-made objects. Once two objects or problems have been represented as graphs (i.e. as collections of objects possibly connected by pairwise relations), their comparison is a fundamental question in many different applications and is referred to as graph matching. The work presented in this document investigates approximate graph matching techniques and their application in software engineering as efficient ways to retrieve the evolution through time of software artifacts.  The research work we carried involves three distinct but related aspects. First, we consider approximate graph matching problems within the Error-Tolerant Graph Matching framework, and propose a tabu search technique initialised with local structural similarity measures. Second, we address the matching of software artifacts, such as class diagrams, and propose new concepts able to integrate efficiently the rich lexical information to our tabu search. Third, based on matchings obtained from the application of our approach to subsequent class diagrams, we proposed new design evolution metrics and assessed their usefulness in defect prediction models. The following paragraphs detail each of those three aspects. Approximate Graph Matching Many practical problems can be modeled as approximate graph matching (AGM) problems in which the goal is to find a ”good” matching between two objects represented as graphs. Unfortunately, existing literature on AGM do not propose generic techniques readily usable in research areas other than image processing and biochemistry. To address this situation, we tackled in a generic way, the AGM problems. For this purpose, we first select, out of the possible formulations, the Error Tolerant Graph Matching (ETGM) framework that is able to model most AGM formulations. Given that AGM problems are generally NP-hard, we based our resolution approach on meta-heuristics, given the demonstrated efficiency of this family of techniques on (NP-)hard problems. Our approach avoids as much as possible assumptions about graphs to be matched and tries to make the best out of basic graph features such as node connectivity and edge types. Consequently, the proposal is a local search technique using new node similarity measures derived from simple structural information. The proposed technique was devised as follows. First, we observed and empirically validated that initializing a local search with a very small subset of ”correct” node matches is enough to get excellent results. Instead of directly trying to correctly match all nodes and edges of a given graph to the nodes and edges of another graph, one could focus on correctly matching a reduced subset of nodes. Second, in order to retrieve such subsets, we resorted to the concept of local node similarity. Our approach consists in assessing, by analyzing their neighborhoods, how likely it is to have a pair of nodes included in a good matching. We investigated many ways of computing similarity values between pairs of nodes and proposed additional techniques to attach a level of confidence to computed similarity value. Our work results in a similarity enhanced tabu algorithm (Sim-T) which is demonstrated to be more accurate and efficient than known state-of-the-art algorithms. Approximate Diagram Matching in software engineering Given the size and complexity of OO systems, retrieving and understanding the history of the design evolution is a difficult task which requires appropriate techniques. Building on the work done for generic AGM problems, we propose MADMatch, a Many-to-many Approximate Diagram Matching algorithm based on an ETGM formulation. In our approach, design representations are modeled as attributed directed multi-graphs. Transformations such as modifying, renaming, or merging entities in a software diagram are explicitly taken into account through edit operations to which specific costs can be assigned. MADMatch fully integrates the textual information available on diagrams and proposes several concepts enabling accurate and fast computation of matchings. We notably integrate to our proposal the use of “termal footprints” which capture the lexical context of any given entity and are exploited in order to reduce the search space of our tabu search. Through several case studies involving different types of diagrams (such as class diagrams, sequence diagrams and labeled transition systems), we show that our algorithm is generic and advances the state of art with respect to scalability and accuracy. Design Evolution Metrics for Defect Prediction Testing is the most widely adopted practice to ensure software quality. However, this activity is often a compromise between the available resources and sought software quality. In object-oriented development, testing effort should be focused on defect-prone classes or alternatively on classes deemed critical based on criteria such as their connectivity or evolution profile. Unfortunately, the identification of defect-prone classes is a challenging and difficult activity on which many metrics, techniques, and models have been tried with mixed success. Following the retrieval of class diagrams' evolution by our graph matching approach, we proposed and investigated the usefulness of elementary design evolution metrics in the identification of defective classes. The metrics include the numbers of added, deleted, and modified attributes, methods, and relations. They are used to recommend a ranked list of classes likely to contain defects for a system. We evaluated the efficiency of our approach according to three criteria: presence of defects, number of defects, and defect density in the top-ranked classes. We conducted experiments with small to large systems and made comparisons against well known complexity and OO metrics. Results show that the design evolution metrics, when used in conjunction with known metrics, improve the identification of defective classes. In addition, they provide evidence that design evolution metrics make significantly better predictions of defect density than other metrics and, thus, can help in reducing the testing effort by focusing test activity on a reduced volume of code.


identifier: Saint-Hilaire, S. V. (2011). Développement d'une corrélation prédisant l'apparition du FCC dans un tube vertical chauffé uniformément en convection forcée avec un écoulement ascendant d'eau  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le flux de chaleur critique (FCC) est le plus important paramètre thermohydraulique qui détermine le fonctionnement sécuritaire et efficace des systèmes énergétiques thermiques. Il est défini comme celui qui provoque la détérioration soudaine du transfert de chaleur sur une surface où il y a une ébullition, due à son assèchement lors de certaines conditions thermohydrauliques. Ceci peut se traduire par une augmentation soudaine de la température de la surface, et par conséquent causer sa destruction. Ainsi, une analyse de sûreté adéquate d'un système énergétique thermique doit tenir compte de l'apparition possible du FCC afin d'éviter des conséquences graves. Les industries de production d'énergie nucléaire des efforts considérables pour arriver à comprendre ce phénomène. À cause de la grande complexité du phénomène critique, les données expérimentales sont principalement à la base du développement des connaissances sur le FCC. Ces données permettent de créer des corrélations et des modèles servant à prédire l'apparition de ce phénomène. Incidemment, elles servent à développer des technologies fiables et sécuritaires. Toutefois, les données expérimentales sur le FCC sont rarement publiées et sont souvent la propriété exclusive des organisations qui les détiennent. Ce rapport consiste en une recherche bibliographique sur le FCC et en une évaluation qualitative et quantitative des données collectées par différents chercheurs afin de créer une base de données fiable et présentant des résultats de FCC pour plusieurs conditions expérimentales. Une procédure numérique de validation des données a été établie pour assurer leur validité en minimisant les erreurs possibles. Suite à l'analyse des données recueillies, une corrélation permettant de prédire le FCC a été développée.  ABSTRACT: The critical heat flow (CHF) is the most important thermal-hydraulic parameter which determines the safety and the efficiency of thermal energy systems. It is defined as the sudden decrease of the heat transfer coefficient on a heated surface on which boiling or evaporation is taking place. A good safety analysis of a thermal energy system must take into account the possible occurrence of the CHF conditions in order to avoid their serious consequences. Nuclear and conventional power industries have deployed enormous resources to better understand this phenomenon for pool and flow boilings. Experimental data form the basis for the advancement development of knowledge on CHF. They make it possible to create correlations and models that help to predict the occurence of this phenomenon. Incidentally, they are used to develop reliable and safe technologies. However, the experimental data on the CHF are seldom published and are often the exclusive property of the organizations which hold them. This report consists of a literature survey on the CHF and a qualitative and quantitative evaluation of the data collected by various researchers. A numerical procedure for validating the data was established to assure their validity by minimizing the possible errors. Following the analysis of the data collected, a correlation predicting the FCC has been developed.


identifier: Najafi Chaloupi, N. (2011). Development of Polylactide-Clay Nanocomposites for Food Packaging Applications  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'acide polylactique, abrégé PLA, est un polymère biodégradable, provenant de sources renouvelables, avec une structure semi-cristalline ou amorphe. Bien que ces caractéristiques fassent du PLA un candidat approprié à l'emballage alimentaire, il y a cependant quelques problématiques importantes qui devraient être surmontées comme la faible stabilité thermique, la résistance mécanique faible et des propriétés barrière au gaz limitées. En s'appuyant sur les résultats énoncés dans la littérature, l'ajout de charges (argiles) de taille nanométrique peut améliorer les propriétés mécaniques et barrières de manière significative à condition qu'elles soient bien dispersées dans la matrice et forment une structure exfoliée. D'autre part, ce travail montre que l'incorporation d'argile organique modifiée dans le PLA augmente la vitesse de dégradation et alors, diminue manifestement la stabilité thermique des nanocomposites obtenus. Donc, le contrôle de la dégradation thermique du PLA est un autre défi dans le développement des nanocomposites PLA/argile. Dans la première partie du projet de maîtrise, des nanocomposites PLA/argile contenant différents allongeurs de chaîne ont été préparés. Le polycarbodiimide (PCDI), le tris (nonylphenyl) phosphite (TNPP) et le Joncryl ® ADR 4368 ont été utilisés comme allongeurs de chaîne dans ce travail. L'effet de l'incorporation des allongeurs de chaîne sur le contrôle de la dégradation thermique, sur les propriétés rhéologiques et thermo-physiques et sur la structure moléculaire a été examiné. Les résultats ont révélé que l'incorporation de PCDI (2 % en poids), TNPP (1 % en poids), ou Joncryl (1 % en poids) avait un profond effet sur la dégradation. De telles concentrations ont non seulement stabilisé la viscosité et le module avec le temps, mais ont aussi augmenté leurs valeurs. Le mécanisme de stabilisation est fort probablement l'extension des chaînes. L'extension des chaînes a conduit à la formation de chaînes linéaires plus longues dans les nanocomposites à base de PCDI et de TNPP, et à une structure de longues chaînes ramifiées (LCB) dans les nanocomposites à base de Joncryl. L'analyse thermogravimétrique (TGA) a révélé que l'ajout d'argile dans le PLA a diminué sa stabilité thermique, tandis qu'une augmentation de la température de début de dégradation a été observée après l'incorporation des allongeurs de chaîne. Le Joncryl est finalement l'allongeur de chaîne le plus efficace dans les conditions de mise en forme parmi ceux utilisés dans cette étude. vi Dans la deuxième partie du projet, des nanocomposites à base de Joncryl ont été préparés en utilisant différentes stratégies. L'effet de l'allongeur de chaîne et des conditions de mise en forme sur le degré de dispersion de l'argile, sur les propriétés barrières et mécaniques des nanocomposites obtenus ont été examinés. Les nanocomposites à base de Joncryl ont été préparés selon cinq stratégies différentes et comparées à un nanocomposite de référence. L'incorporation de 2 % en poids de Cloisite®30B (nano argile) et de 1 % en poids de Joncryl dans la matrice de PLA a conduit à une réduction significative de la perméabilité à l'oxygène et à l'amélioration des propriétés mécaniques comme le module en traction, l'allongement à la rupture et la ténacité des nanocomposites de PLA préparés selon la deuxième stratégie basée sur un mélange-maître de PLA/argile.  ABSTRACT: Poly (lactic acid), abbreviated PLA, is a biodegradable polymer, made from renewable sources, with either a semi-crystalline or amorphous structure. Although these features make PLA an appropriate candidate for food packaging there are, however, some important issues that should be overcome such as poor thermal stability, low mechanical resistance, and limited gas barrier properties. Based on results reported in the literature, the addition of nano-sized fillers (clays) can efficiently improve the mechanical and barrier properties provided that they are well dispersed in the matrix and form an exfoliated structure. On the other hand, this work shows that the incorporation of organically modified clay into PLA enhances the rate of degradation and hence markedly decreases the thermal stability of the resulting nanocomposites. Therefore, control of PLA thermal degradation is another challenge in developing PLA-clay nanocomposites. In the first step of this Master's project, PLA-clay nanocomposites containing different chain extenders were prepared. Polycarbodiimide (PCDI), tris (nonylphenyl) phosphite (TNPP), and Joncryl ®ADR 4368 were used as chain extenders in this work. The effect of incorporating chain extenders on controlling the thermal degradation, the rheological and thermo-physical properties and the molecular structure has been investigated. The results revealed that the incorporation of PCDI (2 wt. %), TNPP (1 wt. %), or Joncryl (1 wt. %) had a profound effect on controlling the degradation. Such concentrations not only stabilized the viscosity and modulus with time but also increased their magnitudes in some cases. The mechanism of stabilization is most likely chain extension. The chain extension led to the formation of longer linear chains in the PCDI and TNPP based nanocomposites, and to a long chain branched (LCB) structure in Joncryl-based nanocomposites. Thermal gravimetric analysis (TGA) revealed that the addition of clay into PLA decreased its thermal stability, whereas an increase in the temperature for the onset of degradation was observed after the incorporation of the chain extenders. Joncryl was found as the most efficient chain extender under processing conditions among the ones used in this study. In the second part of this project, Joncryl-based nanocomposites were prepared using different strategies. The effect of chain extender and processing conditions on the degree of clay dispersion, mechanical, and barrier properties of the resulting nanocomposites were investigated. viii The Joncryl-based nanocomposites were prepared using five different strategies, and compared to a benchmark nanocomposite. Incorporating 2 wt. % Cloisite®30B (nanoclay) and 1 wt. % Joncryl into the PLA matrix led to a significant reduction in oxygen permeability and improvement of the mechanical properties such as tensile modulus, strain at break and toughness of PLA nanocomposites prepared by the second strategy based on the master batch of PLA/clay.


identifier: Pabst, T. (2011). Étude expérimentale et numérique du comportement hydro-géochimique de recouvrements placés sur des résidus sulfureux partiellement oxydés  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les résidus miniers produits par le concentrateur sont généralement entreposés dans des parcs à résidus, en surface. Les minéraux sulfureux qu'ils contiennent parfois (pyrite, pyrrhotite, arsénopyrite, etc.) peuvent réagir avec l'oxygène de l'air et l'eau pour former du drainage minier acide (DMA), caractérisé par un pH faible, une conductivité électrique élevée, et d'importantes concentrations en sulfates et en métaux lourds. Les méthodes de restauration applicables à la fermeture des sites visent à limiter l'accès de l'eau ou de l'oxygène aux résidus réactifs. En climat humide, on peut limiter le mouvement de l'oxygène vers les résidus avec des couvertures en eau, des couvertures à effets de barrière capillaire (CEBC) ou encore en utilisant la méthode de la nappe surélevée. Chacune de ces techniques nécessite une étude particulière pour être adaptée et optimisée pour le site étudié. Les travaux de restauration devraient être bien planifiés avant la fermeture du site et mis en place dès la fin des opérations ou rapidement après. Les parcs à résidus longtemps exposés aux intempéries sont souvent déjà partiellement oxydés lorsque les travaux de restauration débutent. Dès lors, le choix de la méthode de recouvrement nécessite de prendre en compte le passif de contamination, en particulier lorsque le pH de l'eau interstitielle est suffisamment bas pour permettre aux ions ferriques en solution d'oxyder de façon indirecte les minéraux sulfureux. La présente étude se concentre sur l'évaluation de techniques de restauration appliquées à deux parcs à résidus miniers partiellement oxydés. Pour le site Manitou, près de Val d'Or, la méthode de restauration retenue consiste à installer sur les résidus réactifs une couverture de résidus légèrement alcalins et non générateurs d'acide, couplée à une remontée de la nappe. Pour le site Selbaie, situé au nord de La Sarre, au Québec, le parc à résidus a été partiellement restauré au moyen d'une couverture monocouche de moraine (till) de 1 à 2 mètres d'épaisseur. Ces résidus réactifs ont aussi été partiellement oxydés et l'eau d'exhaure est acide et contaminée et doit être traitée à la chaux avant d'être retournée dans l'environnement.  ABSTRACT: Mine tailings, produced during ore treatment, are usually stored at surface disposal sites. The iron sulfides (pyrite, pyrrhotite, arsenopyrite, etc.) that the tailings may contain can react with oxygen and water to generate acid mine drainage (AMD). The resulting acidic effluent is generally characterized by high concentrations of dissolved metals and sulfates, a low pH and a high electrical conductivity. Reclamation methods at mine closure mainly tend to inhibit access of water or oxygen to the sulfide minerals. In humid climates, oxygen access can be decreased using water covers, covers with capillary barrier effects, or an elevated water table. Each technique needs to be adapted for the specific site conditions so that the design can be optimized. Reclamation work should be planned well ahead of the site closure and implemented near the end of operation or shortly thereafter to maximize efficiency. Old tailings sites that have been left exposed for some time typically include tailings that have been altered before the reclamation work starts. In such cases, the selected reclamation technique must take into account the contamination history of the site, especially when the pH of the leachate is low enough to maintain ferric ions in solution, which can then indirectly oxidize iron sulphide minerals. This study focuses on the evaluation of the efficiency of several reclamation methods applied to two partially oxidized tailings impoundments. At the Manitou mine site, located near Val-d'Or, Québec, the adopted reclamation method consists of adding a layer of slightly alkaline (non acid generating) tailings onto the surface, together with an elevated water table. For the Selbaie mine site, located north of La Sarre, Quebec, the impoundment has already been covered by a 1 m to 2 m thick monolayer cover made of till. The reactive tailings have also been partially oxidized and the discharge water is acidic and contaminated, and has to be lime-treated. Reactive tailings and cover material (till) samples were collected in situ in 2007 from both disposal sites. Non acid-generating tailings were provided by the Goldex mine. These materials have been characterized in the laboratory to define their hydrogeological and geochemical properties (water retention curves, saturated hydraulic conductivity, oxygen diffusion and consumption parameters, mineralogical compositions, total C and S contents, etc.).


identifier: Sebbar, M. (2011). Réalisation d'un système de conversion des couleurs pour un capteur d'images CMOS à photodétecteur sans filtre optique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'équipe de recherche de mon directeur de recherche, monsieur Yves Audet, travail sur un capteur d'images CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) sans filtre optique novateur. Les capteurs CCD (Charge-Coupled Device) et CMOS  actuellement sur le marché sont basés sur des photodétecteurs sensibles à l'intensité lumineuse et non pas à la longueur d'onde. Pour les rendre sensible à la couleur, des filtres chromatiques sont déposés sur chaque photodétecteur afin que chaque photodétecteur ne détecte qu'une longueur d'onde spécifique. Cette façon de faire a deux inconvénients majeurs. Premièrement, l'utilisation du filtre chromatique réduit la sensibilité du capteur puisque ce filtre absorbe une partie de l'intensité lumineuse. Deuxièmement, chaque photodétecteur ne détecte qu'une couleur obligeant le recours à des algorithmes mathématiques d'extrapolation pour déduire les deux couleurs manquantes pour chaque pixel à partir des couleurs des pixels adjacents.  Le nouveau capteur novateur remédie à ces deux inconvénients en ne nécessitant pas le dépôt des filtres optiques chromatiques sur les photodétecteurs. Il détecte les couleurs en utilisant la propriété d'un matériau semi-conducteur selon laquelle la profondeur de pénétration des ondes électromagnétiques varie avec la longueur d'onde. En utilisant cette propriété, le capteur permet de détecter trois couleurs avec chaque pixel. Le nouveau capteur est réalisable entièrement en technologie CMOS contrairement à un capteur de la compagnie Foveon qui a vue le jour en 2002 et qui utilise le même principe d'absorption de la lumière dans un semi-conducteur pour filtrer la lumière selon la longueur d'onde. Ce capteur n'est pas compatible avec la technologie CMOS parce qu'il utilise trois photodiodes enfouies verticalement dans le semi-conducteur. Ceci rend la réalisation de ce capteur coûteuse.  Le présent travail de recherche est une continuité dans les efforts de développement du nouveau capteur d'images. Il consiste à trouver une méthode pour la conversion des couleurs de l'espace de couleurs du capteur en couleurs dans un espace standard. La conversion des couleurs est réalisée à l'aide d'une matrice 3x3 de conversion des couleurs.  ABSTRACT: The research team of my supervisor, Mr Yves Audet, work on an innovator CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) image sensor without optical filter. The CCD (Charge-Coupled Device) and CMOS sensors on the market today are based on photodetectors which are sensitive to the light intensity and not to the wavelength. To make them sensitive to color, color filters are deposited on each photodetector so that each photodetector detects only a specific wavelength. This approach has two major drawbacks. First, the use of the color filter reduces the sensitivity of the sensor as the filter absorbs some of the light intensities. Second, each photodetector detects only one color requiring the use of mathematical extrapolation algorithms to deduce the two missing colors at each pixel from the colors of adjacent pixels. The new innovative image sensor overcomes these disadvantages by not requiring the deposit of the color optical filters on the photodetectors. It detects color by using the property of a semiconductor material that the penetration depth of electromagnetic waves varies with wavelength. Using this property, the sensor can detect three colors with each pixel. The new sensor is made entirely in CMOS technology as opposed to a Foveon sensor, a company founded in 2002 and uses the same principle of light absorption in a semiconductor to filter the light according to the wavelength. This sensor is not compatible with CMOS technology because it uses three photodiodes buried vertically into the semiconductor. This makes the realization of this sensor expensive. This research work is a continuity in the development effort of the new sensor. It is to find a method for color conversion from sensor color space to a standard color space. The color conversion is performed using a 3x3 color conversion matrix. A method of calculating this matrix while considering the noise in the image has been identified and implemented as a Matlab GUI. The consideration of noise in the image is essential because of the nature of the sensor for which the conversion matrix can have large coefficients in the diagonal. However, they are responsible for the degradation of noise performance. Subsequently, a digital circuit for color conversion was designed in VHDL.


identifier: Zhang, Z. (2011). Substrate Integrated Waveguide Devices and Receiver Systems for Millimeter-Wave Applications  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La très forte congestion du spectre radiofréquence alloué aux fréquences RF et micro-ondes pour les communications sans fil d'aujourd'hui motive ce travail de recherche qui se consacre aux bandes millimétriques pour lesquelles d'avantages d'allocations spectrales sont disponibles, et qui est particulièrement intéressante pour le transfert à très haut débit. Comparé aux autres technologies de ligne de transmission, le Guide Intégré au Substrat (GIS) montre des avantages très attractifs comme un faible profil, un faible coût, un haut facteur de qualité (facteur Q), de faibles pertes d'insertion... Ce dernier a gagné beaucoup d'attention récemment grâce à ces caractéristiques favorables pour la conception de circuits et systèmes millimétriques.  Le sujet de ce doctorat concerne deux tâches de recherche distinctes : la première est dédiée à l'investigation et à la conception de composants et d'antennes GIS innovants pour une possible application en ondes millimétriques; la seconde se consacre à la mise au point et à la démonstration de systèmes de réceptions millimétriques de tailles compactes, faibles pertes, à haut niveau d'intégration et hautes performances.  Les chapitres 1 à 4 se concentrent sur l'exploitation et l'investigation, un à un, de composants GIS pour lesquels un nombre de concepts originaux et innovants de structures est proposé et démontré. Dans le chapitre 5, les architectures classiques et les paramètres des systèmes de réception sont introduits, puis utilisés pour la conception de systèmes de réceptions millimétriques dans les chapitres suivants. Du chapitre 6 au chapitre 8, des systèmes submillimétriques et millimétriques basés sur le GIS sont démontrés. Les contributions majeures de cette thèse sont les suivantes : Une structure balancée large bande inhérente peut être obtenue en imprimant un circuit sur deux faces d'un substrat GIS. Ainsi, un balun planaire large bande GIS implémenté sur un circuit imprimé (ou PCB, pour Printed Circuit Board) simple couche est proposé et présenté, suite auquel une nouvelle transition large bande de ligne microruban à ligne parallèle est démontrée. Avec cette transition proposée comme réseau d'alimentation, une nouvelle antenne large bande quasi-Yagi planaire est développée.  ABSTRACT: The heavily congested condition at the existing radio frequency (RF)/microwave spectra allocated for the today's wireless communications motivates and expedites the research work at millimeter-wave bands where more spectrum space is available for massive data rate delivery. Compared with other transmission line techniques, the substrate integrated waveguide (SIW) platform shows attractive advantages of low profile, low-cost, high Q-factor, and low insertion loss, etc. It has gained a lot of attention recently due to its favorable features in millimeter-wave circuit/system design. The topic of this doctoral dissertation are concerned with two distinct research tasks: (1) investigating and designing innovative SIW components and antennas for possible millimeter-wave applications; (2) developing and demonstrating geometry-compact, low cost, high level of integration and high performance millimeter-wave receiver systems. Chapters 1 to 4 focus on the exploitation and investigation of individual SIW devices, in which a number of original concepts and innovative structures are proposed and demonstrated. In Chapter 5, generic architectures and parameters of receiver systems are discussed and used as a guideline for the millimeter-wave system design in the next chapters. From Chapter 6 to Chapter 8, sub-millimeter/millimeter wave systems based on SIW technique are demonstrated.  The major contributions of this thesis work can be highlighted as follows:An inherent broadband balanced structure can be achieved by printing circuits on two opposite sides of an SIW substrate. According to this feature, a broadband SIW planar balun implemented on a single layer printed circuit board (PCB) is proposed and presented, following which another newly proposed broadband microstrip-to-broadside parallel stripline transition is demonstrated. With the proposed transition as the feeding network, a novel broadband printed quasi-Yagi antenna is developed. Half-mode substrate integrated waveguide (HMSIW) and quarter-mode substrate integrated waveguide (QMSIW) techniques are introduced for the purpose of miniaturizing SIW circuits and enhancing the bandwidth.