identifier: Fantoni, J. (2010). Caractérisation électrique et vieillissement de résistances de silicium polycristallin modifiées par laser  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La technologie CMOS et les procédés de fabrication conventionnels pour des circuits intégrés sont associés à une incertitude sur la valeur des composants. Cette variabilité des procédés de fabrication peut avoir des conséquences sur les performances des circuits et plus particulièrement dans le domaine des circuits analogiques. De nos jours, les circuits intégrés sont constitués de technologies numériques qui tolèrent une incertitude de fabrication et de composants analogiques, tels que des résistances, qui nécessitent un ajustement précis de leur valeur. Cet ajustement peut être effectué à l'aide d'une méthode de post-fabrication ou bien par une modification du procédé de fabrication, afin d'obtenir des circuits performants et compétitifs. Plusieurs méthodes ont été développées pour améliorer les performances des résistances par des méthodes de post-fabrication dont l'ajustement de la valeur des résistances par laser. Dans ce mémoire, les composants utilisés sont des résistances de silicium polycristallin (Poly-Si) fabriquées à l'aide d'une technologie CMOS de 180 nm sur des circuits intégrés permettant une intervention laser sur la surface des résistances. Pour réaliser les différents ajustements, un laser pulsé nanoseconde est utilisé dont la fluence d'opération est située autour ou en dessous de la fluence seuil de fonte du Poly-Si pour éviter des dommages à la structure du matériau. Cette méthode présente plusieurs avantages dont la diminution des risques d'endommager des circuits sensibles environnants. En effet, la forte localisation du traitement par laser permet de ne pas affecter les autres composants du circuit lors d'une intervention. De plus, les structures utilisées ne nécessitent pas d'étapes de fabrication supplémentaires, ce qui permet de réduire les coûts et prend peu de place sur le circuit. Cette méthode permet de réaliser un ajustement fin, précis et reproductible de la résistance avec une erreur maximale de 500 ppm. L'objectif de ce projet de maîtrise est d'analyser les différents paramètres laser qui permettent d'obtenir un ajustement précis des résistances avec la meilleure stabilité possible. Des mesures par spectroscopie Raman permettent d'observer et de caractériser les changements structuraux sur la couche de Poly-Si engendrés par l'intervention laser. Les mesures électriques de plusieurs résistances permettent de caractériser les paramètres laser permettant d'obtenir les composants les plus performants et les plus stables lors d'une irradiation par laser. Des mesures ont été réalisées à l'aide d'un four de chauffage pour simuler le vieillissement prématuré des structures et pour pouvoir caractériser la stabilité des résistances dans le temps. Il est démontré  ABSTRACT: Several classes of integrated microelectronic circuits require highly precise and stable analog components that cannot be obtained directly through standard CMOS fabrication processes. Those components must thus be calibrated either by a modification of the fabrication process or by the application of a post-fabrication tuning procedure. Many successful post-fabrication tuning processes have been introduced in the field of resistor calibration, including resistor laser trimming which is the core subject of this thesis. In this thesis, trimmed components are standard CMOS 180nm technology polysilicon resistors, integrated in circuits specially designed to allow laser intervention on their surface. The laser used is a nanosecond pulsed laser for which the fluence is set below the melting threshold of polysilicon in order to prevent damage to the material structure. This novel low-power highly localized procedure reduces the risk of damaging sensitive surrounding circuits and requires no additional fabrication step, allowing smaller dies areas and reduced costs. Precise, reliable and reproducible devices have been tuned using this technique with a precision below 500 ppm. The main objective of this research is to study and analyze the effect of the laser parameters variation on the trimmed component properties and to optimize those parameters in regard of the desired precision and stability of the final product. Raman spectroscopic measurements are performed to observe and characterize structural modifications of the polysilicon material following laser irradiation as precise resistance measurements and standardized in-oven aging tests allow the complete characterization of the device in regard of precision and stability. It is shown that for a given precision, this novel low-power trimming technique produces devices with a stability comparable to those obtained with another trimming technology such as the pulsed current method. An electrical model is also developed to predict the resistance modification with the laser fluence, the number of pulses as well as the duration of those pulses. The model is shown to be 1 500 ppm accurate when laser fluence is set accordingly to the melting threshold of polysilicon. Concerning stability, results show that, following a 300 h, 150 °C aging procedure, laser trimmed components present a 1.2% resistance drift from their initial resistance value whereas a 0.7% drift is observed on untrimmed samples. Those results are comparable to those obtained with the pulsed current trimming technique which produces trimmed component with a 1% resistance drift following a 200 h 162 °C aging procedure.


identifier: Spurr, T. (2010). The assignment of trips to a road network for the analysis of equitable transport  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Depuis plusieurs années, le transport durable et le rôle de l'automobile dans les grands centres urbains suscitent beaucoup d'intérêt. La congestion routière, la pollution, les gaz à effet de serre, la consommation énergétique et l'étalement urbain ont motivé le développement de nombreuses stratégies qui visent à modifier le comportement des voyageurs, surtout à l'intérieur des villes. En même temps, les discussions concernant la meilleure façon de financer les grandes infrastructures en transport cherchent à trouver un compromis entre les principes d'efficacité et les principes d'équité. Cette thèse a comme objectif de contribuer, d'une manière modeste, à ces discussions en clarifiant les enjeux entourant le « problème » du transport routier. Le projet de recherche décrit dans cette thèse est fondé sur deux concepts déjà bien documentés : une analyse des systèmes de transport urbain totalement désagrégée basée sur l'information, de même que sur l'équité géopolitique en transport. Dans le cas actuel, l'analyse désagrégée est appliquée à un sous-échantillon de l'enquête origine-destination de la grande région de Montréal effectué en 2003. Le concept d'équité géopolitique est appliqué à l'étude des 15 ponts qui relient la ville de Montréal au réseau routier nord-américain. Ces grandes infrastructures jouent un rôle essentiel de redistribution parmi les nombreuses municipalités qui font partie de la grande région métropolitaine. Outre la redistribution des personnes et des marchandises, les ponts permettent également la redistribution des coûts externes du transport, spécifiquement la congestion routière, la pollution et le bruit.  L'enquête origine-destination a demandé à chaque conducteur d'indiquer lequel des ponts ils ont utilisé pour compléter leurs déplacements. Dans cette recherche, les réponses ont été soigneusement examinées afin de construire un sous-échantillon valide des déclarations de pont pour la période de pointe du matin d'une journée moyenne de la semaine. Le sous-échantillon validé était composé de 8 583 observations. En même temps, un modèle détaillé du réseau routier, comprenant plus de 100,000 liens et 70,000 nœuds, a été construit. Les liens étaient classifiés par fonction et par juridiction (municipale, provinciale ou fédérale). Puisque ces simulations étaient basées sur l'approche totalement désagrégée, elles ne comportent aucun système de zone, aucun centroïde et aucune matrice origine-destination.  ABSTRACT: The past several years have witnessed a growing interest in sustainable urban transportation and a re-evaluation of the role of the automobile in large urban areas. Traffic congestion, air pollution, greenhouse gas emissions, energy consumption and urban sprawl are all topics that have stimulated the development of various strategies that aim to change the way people travel, especially within cities.  At the same time, the issues surrounding the best way to finance major transportation infrastructure are framed in a debate about efficiency versus equity. This thesis proposes to contribute to these discussions by clarifying, to a modest degree, the “problem” of urban automobile travel. The research described in this dissertation is founded on two already-documented concepts: the totally disaggregate information-based approach to urban transportation simulation and geopolitical equity. Following the precepts of the former, this research uses data contained within the 2003 Montreal travel survey. With regard to the latter, the research subjects are the 15 bridges that connect the island-city of Montreal to the mainland. These infrastructure elements play a vital role in the redistribution, among the dozens of municipalities within the urban region, of people and goods and of the external costs of travel, particularly traffic congestion, air pollution and noise.  The travel survey asked automobile drivers to indicate which major bridge they used over the course of their trip. Their responses were meticulously examined to construct a valid sub-sample of declarations describing bridge usage patterns during the a.m. peak period of a typical average weekday. The final sub-sample contained 8,583 observations. Meanwhile, a model road network of the Greater Montreal Area was constructed. This complete network contained over 100,000 links and 70,000 nodes. The links are categorized by functional class and by jurisdiction (municipal, provincial or federal). Since all the simulations are based on the totally disaggregate approach, there is no zone system, no centroids and no origin-destination matrix.


identifier: Kelouwani, S. (2010). Contrôle collaboratif entre un pilote humain et un module semi-autonome de navigation  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'intervention d'un pilote humain dans le processus de contrôle d'une plate-forme mobile par un module semi-autonome de navigation pose le problème complexe de partage de contrôle. Ce problème est d'autant plus difficile à résoudre lorsque le module semi-autonome et le pilote ne partagent pas les mêmes ensembles d'observations et ne réagissent pas de la même manière devant un contexte de dangers. Le but de cette thèse est de développer une approche de contrôle collaboratif entre un pilote humain et un module semi-autonome de navigation ayant chacun différents systèmes de perception de danger et différentes manières d'action face au danger. En considérant que le module semi-autonome assiste le pilote dans ses manoeuvres de navigation, nous proposons une approche de contrôle collaboratif basée sur l'estimation de l'aptitude du pilote et comportant deux modules principaux: un module semi-autonome intégrant directement les signaux de contrôle du pilote et un module de délibération basé sur l'estimation de l'entropie comportementale du pilote. Le module semi-autonome utilise une version modifiée de l'approche d'évitement de dangers basée sur la méthode des champs de potentiels artificiels. La modification introduite vise à réduire les effets négatifs de la version classique sur le système de navigation collaboratif. En effet, la méthode classique d'évitement de dangers basée sur l'approche des champs de potentiel artificiel produit souvent des mouvements oscillatoires lorsque l'espace de navigation est contraint. Par ailleurs, cette méthode peut engendrer des directions de déplacements éloignées de celles désirées par le pilote. Ce qui n'est pas souhaitable. La méthode de champ de potentiel directionnel présentée dans cette thèse consiste à pondérer la force artificielle répulsive d'un danger en fonction de sa position géométrique par rapport à la direction du mouvement de la plate-forme avant de l'intégrer dans le calcul de la force répulsive artificielle résultante de tous les dangers immédiats. Comme la direction du mouvement provient des observations des signaux de contrôle du pilote, cette méthode privilégie essentiellement les dangers qui entravent directement le mouvement de la plate-forme.  ABSTRACT: The intervention of a human agent when a semi-autonomous navigation module is driving a mobile platform raises the shared control problem. This problem is especially complex when the semi-autonomous module and the human agent do not have the same perception system and do not avoid imminent dangers in the same way. The aim of this thesis is to develop a collaborative control approach between a human agent and a semi-autonomous navigation module by considering that the agents have different perception systems and different ways to avoid dangers. By considering that the semi-autonomous navigation module helps the human agent during its navigation maneuvers, we propose a collaborative control approach based on an estimation of the human agent ability. The system consists of two main modules: a semi-autonomous navigation module which allows the direct integration of the human agent control signals and a deliberative module based on the estimation of the behavioral entropy of the human agent. The semi-autonomous navigation module uses a modified version of the well-known artificial potential field danger avoidance approach. This modification aims at reducing the negative effects of the classical version on the collaborative navigation system. Indeed, the classical method often produces oscillations when the navigation space is cluttered. Moreover, it may produce motion directions far from those desired by the human agent. The method of directional potential field proposed in this thesis consists in weighting the artificial repulsive force of a danger based on its geometrical position relative to the platform motion direction. As this motion direction is derived from the sequence of the human agent control signals, the directional potential field method focuses mainly on dangers that directly interfere with the platform movement. However, the use of the proposed danger avoidance method increases the occurrence of the local minimum problem. The presence of a local minimum leads the platform to stop, despite the desire of movement of the human agent. We have therefore, introduced the concept of the mechanical reflex arc defined as the association between a danger context and the human agent control signals.


identifier: Malouin, B. (2010). Prediction of Aerodynamic Coefficients using Proper Orthogonal Decomposition  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Une méthode de décomposition orthogonale (POD) a été développée afin d'analyser l'écoulement autour d'un profil de type RAE2822. Le but de l'étude est de déterminer si l'utilisation de telles méthodes peut servir à l'analyse des dérivées de stabilité d'un avion. Les POD utilisent des solutions numériques existantes, appelés "snapshots", afin de créer des fonctions propres. Le réarrangement de ces dernières par le biais de coefficients de pondération permet d'obtenir une solution interpolée correspondant à d'autres valeurs des paramètres d'intérêts que ceux utilisés pour la création des snapshots. Dans le cas présent, ces paramètres sont le nombre de Mach et l'angle d'attaque. Les snapshots ont été obtenus par l'entremise du logiciel commercial Fluent. Deux méthodes ont été étudiées afin d'interpoler des solutions autant subsoniques que transsoniques. La première méthode utilisée consiste à dériver les fonctions propres à partir des snapshots les plus près de la solution désirée afin d'éviter les perturbations causées par des comportements trop différents. La seconde méthode consiste à obtenir deux simulations, une visqueuse et non-visqueuse, pour chaque snapshot. La différence est interpolée par POD et additionnée à une solution nonvisqueuse préalablement calculée afin de prédire le comportement général de l'écoulement. Ces méthodes ont été appliquées à la prédiction des coefficients de moment et de portance afin de connaître leur potentiel en stabilité et contrôle. Les résultats de chaque méthode sont comparés avec une solution numérique Navier-Stokes.  ABSTRACT: A POD method has been developped to analyse flow around an RAE2822 airfoil. The goal of the study is to determine if the use of such methods could be useful in the analyse of stability derivatives of an aircraft. POD use existing numerical simulations, called snapshots, to create eigenfunctions. The eigenfunctions are then combined using weighting coefficients to create a new solution describing the same problem for different values of input parameters. In the present case, these parameters are the Mach number and the angle of attack. The snapshots were generated using FLUENT, a commercial CFD software. Two methods were tested. The first method is to derive the eigenfunctions from the closest snapshots from the desired solution. The idea is to remove perturbations caused by different behaviours. The second method is to obtain two simulations, viscous and inviscid, for each snapshot. The difference is then interpolated by POD and added to an inviscid simulation previously calculated to predict the general behaviour of the flow. These methods have been applied to the prediction of the moment and lift coefficients to determine their capabilities in stability and control. Results of each method are compared to CFD.


identifier: Côté, M. (2011). Estimation d'incertitudes associées aux huit écarts de membrure d'une machine-outil  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les écarts de membrures d'une machine-outil à commande numérique sont les défauts de liaison mécanique entre les composantes en mouvement constituant les "axes" de déplacement. Ceux-ci sont assemblés l'un à la suite de l'autre, de sorte qu'un écart entre la base de la machine et le premier axe se répercute sur le mouvement créé par le deuxième s'il est lié au premier, et ainsi de suite. Au final, tous les écarts sont combinés pour faire en sorte que la position et l'orientation de l'outil par rapport à la pièce à usiner divergent de celles désirées pour atteindre une géométrie parfaite. La machine à l'étude dans le cadre de cette étude comporte huit écarts de membrure qui, lorsque connus, permettent de prédire la position et l'orientation de l'outil et de la pièce : trois écarts de perpendicularité associés aux axes prismatiques, deux écarts permettant de définir l'orientation de chacun des axes de rotation dans l'espace, ainsi qu'un écart de position entre ces derniers qui, s'ils étaient parfaits, devraient normalement se croiser. Les écarts de membrure sont indépendants de la position de l'outil par rapport à la pièce, c'est-à-dire que leur valeur est invariable à l'intérieur du volume de travail. L'impact des écarts de membrure sur les pièces usinées est direct ; leur diagnostic constitue donc un sujet abondamment documenté. Cette opération nécessite la compréhension de phénomènes d'origines diverses agissant simultanément : le mouvement réalisé par une machine résulte d'une commande émise par l'opérateur à laquelle s'additionnent des facteurs de perturbation, outre ceux liés aux écarts de membrure eux-même. Les erreurs dépendant de la position volumétrique tels les écarts de rectitude, la dilatation thermique, les performances de l'algorithme d'interpolation de même que la stratégie de contrôle constituent quelques-unes de ces sources perturbatrices. L'erreur résultante après traitement ne constitue donc pas à proprement parler un écart de membrure, et cela est d'autant plus vrai que la machine comporte, en plus des trois axes prismatiques conventionnels, deux axes de rotation ajoutant à la difficulté du traitement mathématique des données. Les capteurs et systèmes d'acquisition de données comportent en outre des limitations. Enfin, l'intervention humaine, à la fois lors de l'acquisition et de l'analyse des données, ajoute une composante d'erreur potentielle. Toutes ces sources de variabilité contribuent à former une incertitude élargie sur le résultat d'écart de membrure. Celle-ci constitue un sujet peu abordé dans la littérature. Le caractère laborieux du choix de la procédure à adopter de même que son adaptation à l'application concernée peuvent l'expliquer. Cela nécessite une connaissance approfondie des mécanismes en action, dont la machine, le système d'acquisition, les algorithmes de traitement numérique et les phénomènes perturbateurs en cause constituent les principaux éléments.  ABSTRACT: Link errors on machine tools are the mechanical linkage offsets between its axes of displacements. Propagated through the kinematic chain, their combined effect results in a failure to reach the desired position and orientation of the tool relative to the workpiece, hence an imperfectly machined part. These errors are independant from the position within the machine, as opposed to other kinds of errors which are position-related, such as the pitch error for example. The machine tool taken as a case study for this research had eight link errors that contribute to making the actual pose unknowable. First, three perpendicularity errors define the orientation of the prismatic axes. Then both rotation axes orientations can be described with two angles. Finally there is a gap between those rotation axes which should normally intersect. Due to the impact these errors have on the machined parts quality, there is abundant literature related to link error diagnostic methods. When known, these errors can be corrected by mechanical means or compensated numerically. There is still plenty to investigate about them. The diagnostic itself is a complex operation during which several phenomenons occur that need to be understood. Typically, an operator generates a program that instructs the machine to move its axes in such a way that the small deviations actually performed related to the predicted trajectory are saved by an acquisition system in order to be analyzed. But those deviations are not purely the effect of link errors. Errors from several other sources are propagated. The most influent are thermal expansion and contraction of mechanical components, position-dependant errors such as straighness, controller architecture, interpolation algorithm performance, and so on. All those contributors make for a final indication from which they would be impossible to remove with certainty, especially considering the added complexity of a combined movement of three prismatic and two rotational axes. Moreover, errors inherent to sensors and data acquisition systems must be considered. And last but not least, all human intervention, be it during the experimention or analysis of the data, has potential incidence on diagnosed link error results. These error sources form an expanded uncertainty. That uncertainty can be estimated for each link error and each evaluation method. The process of chosing and then adapting a specific strategy for estimating the uncertainty can be laborious, especially when one has already worked hard to get a reliable result for a link error. It requires knowing several mechanisms, such as the machine tool, the sensor and data acquisition system, the numerical algorithms, the thermal behavior of the environment and machine, and some more. This may explain why there is so few references of an associated uncertainty value in the literature.


identifier: Lubini Tshumuka, A. (2010). Établissement des courbes de dégradation des conduites des réseaux sanitaires: Méthodologie et étude de cas à Verdun et Ste-Hyacinthe au Québec, Canada  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La plupart des municipalités au Canada font face à des problèmes liés à la détérioration des conduites d‟assainissement urbain. Le gouvernement du Québec demande ainsi aux municipalités de pouvoir atteindre un taux de remplacement annuel de 1% afin de rencontrer les objectifs du plan national de l‟eau lancé en 2002. Étant donné les contraintes budgétaires, les municipalités ne sont pas toujours en mesure d‟effectuer des inspections télévisées (CCTV) afin de prévoir le moment d‟intervention dans leur réseau. De ce fait, il paraît tout indiqué dans ce travail d‟élaborer un modèle probabiliste devant permettre de déterminer le niveau d‟opération et entretien des conduites. Basé sur la régression logistique multinomiale, le modèle montre la détérioration des conduites des différents matériaux en fonction du temps. Le modèle développé a permis de prédire correctement dans 54% de cas la probabilité de transition impliquant une conduite à l‟état 1(excellent) et 2 (bon) alors que 59% des cas ont été prédits avec succès pour les probabilités de transitions impliquant une conduite à l‟état 3 (acceptable) pour deux municipalités du Québec. Ce modèle est suggéré parmi d‟autres outils, pour aider les gestionnaires à anticiper le dysfonctionnement des réseaux.  ABSTRACT: Sewer deterioration is of concern in most municipalities in Canada in such a way that the provincial government of Quebec is asking for a renewal of those facilities at a 1% rate in order to meet the goals of the national water plan elaborated in 2002. Under already challenging budget constraints, those municipalities cannot always afford the use of CCTV inspections to prepare their intervention. This paper describes a probabilistic model which is proposed to help assess the current conduit‟ operational and maintenance condition. Based on the multinomial logistic regression, the model shows the temporal deterioration of conduits for different types of materials. This model was successfully applied to a case study in Quebec. On average, it predicted correctly 54% of outcomes for transition probabilities involving both condition classes 1 (excellent) and 2 (good) while 59% were correctly predicted for condition class 3 (fair). It is suggested among other tools to assist sewer system managers in anticipating failures.


identifier: Bertolazzi, S. (2010). Organic Gate Dielectrics for Tetracene Field Effect Transistors  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans les trois dernières décennies, les couches minces de semiconducteurs organiques ont fait l'objet de recherches intensives. Ces couches peuvent être utilisées dans une grande variété de dispositifs optoélectroniques de nouvelle génération, tels que les diodes électroluminescentes (OLED), les transistors à effet de champ (OFET), et les cellules photovoltaïques. Récemment, des couches minces poly-cristallines de tétracène, sublimées sous vide, ont été utilisées pour réaliser le premier transistor organique à effet de champ émetteur de lumière (OLEFET), qui intègre dans un seul dispositif la fonction de modulation du courant typique d'un transistor avec la capacité de production de lumière d'une diode électroluminescente. La démonstration des OLEFETs n'est pas simple. Tout d'abord, une intégration efficace des fonctions optiques et électroniques nécessite l'utilisation d'un semiconducteur électroluminescent ayant aussi des propriétés de transport de charge intéressantes. Deuxièmement, un transport de charge ambipolaire (i.e. de trous et d'électrons) doit être réalisé pour produire des OLEFETs à haute performance. Dans ce contexte, le contrôle de la chimie de surface du substrat diélectrique s'est révélé être une stratégie efficace pour limiter la suppression du transport des électrons induite par les états électroniques pièges à l'interface diélectrique/semiconducteur. En même temps, la modification de la nature chimique et physique du substrat diélectrique influence la morphologie/structure des couches minces organiques, qui à son tour influence la performance du dispositif. Dans le cadre de ce projet, des couches minces poly-cristallines de tétracène – pour applications dans les OLEFETs – ont été sublimées sous vide sur différents substrats organiques diélectriques, y compris des polymères (parylène C, poly méthacrylate de méthyle, polystyrène) et des monocouches auto-assemblées d'hexaméthyldisilazane (HMDS) et octadécyltrichlorosilane (OTS). Le taux de dépôt était de 3.5 Å/s, la pression à l'intérieur de la chambre à vide était de 2.5×10-6 Torr, les substrats ont été maintenus à température ambiante. Le processus de germination et croissance a été étudié à partir des premières étapes de la croissance jusqu'au recouvrement complet de la surface, au moyen de la microscopie à force atomique (AFM) ex-situ. La densité de nucléation, la forme des grains cristallins et leur inter  ABSTRACT: Over the last three decades, thin films of organic semiconductors (OS) have been the object of intense research. These films can be used in a wide variety of new-generation optoelectronic devices, such as Organic Light Emitting Diodes (OLED), Organic Field Effect Transistors (OFET) and photovoltaic cells. Recently, vacuum sublimed tetracene films were used to realize the first Organic Light Emitting Field Effect Transistor (OLEFET), which integrates in a single device the current modulation function of a FET with the light generation capability of a LED. The demonstration of OLEFETs is not straightforward. First of all, an efficient integration of optical and electronic functionalities requires the use of a semiconductor with both efficient electroluminescence and good charge transport properties. Secondly, an ambipolar charge transport has to be achieved to produce high performance OLEFETs. Within this context, controlling the dielectric substrate surface chemistry has proven to be an efficient strategy, since it contributes to avoid the suppression of the electron transport induced by the electronic trap states at the dielectric/semiconductor interface. At the same time, the modification of the chemical and physical nature of the dielectric substrate influences the morphology/structure of the organic thin-films, in turn influencing the final device performance. In this work, polycrystalline tetracene thin films – to be incorporated in OLEFETs – were vacuum sublimed on different organic dielectric substrates, including polymers (parylene C, polymethylmethacrylate, polystyrene) and self-assembled monolayers of hexamethyldisilazane (HMDS) and octadecyltrichlorosilane (OTS). The scope of the work was indeed to shed light on the role of the organic dielectric surface in influencing the charge transport properties of tetracene OLEFETs. The tetracene deposition rate was 3.5 Å/s, the substrates were kept at room temperature and the pressure inside the vacuum chamber was 2.5×10-6 Torr. The growth process was studied from sub-monolayer to complete coverage by means of ex-situ Atomic Force Microscopy (AFM). The nucleation density, the grain size and the connectivity between the grains were observed to be strongly dependent on the physical and chemical properties of the dielectric substrate surface.


identifier: Chamberland-Lauzon, J. (2010). Modélisation et optimisation d'isolateurs non-linéaires en élastomères  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les principal objectif de cette recherche est de développer un module numérique d'optimisation de système de supports de moteurs. La méthode de design proposée permet d'obtenir rapidement des valeurs cibles de raideur des supports. Cette méthode constitue la première itération du processus de design d'un support de moteur et permet de limiter le nombre d'itérations ou de prototypes nécessaires à la conception des supports. La pièce de caoutchouc a été caractérisée expérimentalement à l'aide d'une machine de traction harmonique. La pièce est caractérisée pour une vaste gamme de fréquences, d'amplitudes et d'orientations pour permettre de représenter le comportement de la pièce in situ. Des différences de raideur (20 à 30%) et d'amortissement (90%) sont observées selon la fréquence et l'amplitude de solicitation. Les courbes expérimentales de la raideur et de l'amortissement sont exprimées en fonction des différents paramètres de caractérisation. Les courbes proposées possède une très forte corrélation avec les résultats expérimentaux. Une nouvelle méthode d'obtention des forces générées par le fonctionnement du moteur a été proposée par Martine Lavoie (2009). Cette méthode consiste à remplacer les isolateurs par des capteurs de forces en plus d'instrumenter les points d'attache du moteur avec des accéléromètres. Les forces mesurées sont corrigées par le calcul des pseudo-forces inertielles. Dans le présent mémoire, la méthode est améliorée pour mieux tenir compte des rotations du moteur : les mouvements du moteur sont déterminés par la méthode des moindres carrés et les forces sont corrigées en utilisant les propriétés d'un seul corps rigide. Un modèle du moteur et de ses supports est construit en se basant sur les équations dynamiques d'un corps rigide supporté par des éléments déformables. Les courbes expérimentales caractérisant le comportement non-linéaire des supports sont utilisées dans le modèle. Le modèle construit dans le domaine des fréquences permet de tenir compte de certains phénomènes propres au domaine du temps, à savoir : le comportement d'une structure non-linéaire sous l'effet de forces à plusieurs fréquences et l'effet de saut à la résonance. Il est démontré que le modèle non-linéaire permet d'évaluer les fréquences naturelles avec beaucoup plus de précision qu'un modèle linéaire classique. De plus, le modèle non-linéaire permet de mieux refléter le couplage entre les modes et les déformées in situ.  ABSTRACT: The main purpose of this research is to develop a numeric tool to optimise engine mounting systems. The design method proposed is intented to be the first step of the design of new engine mounts and reduce the number of iterations and prototypes. A selected engine mount was caracterized using a harmonic traction machine. The engine mount was tested over a wide range of deformations, frequencies an orientations according observations on the vehicle. Depending on the frequencies and the displacements, significant differences in the stiffness (20-30%) and damping (90%) are observed. The experimental data is fitted with mathematical expressions with good correlation.. A new way to obtain the forces exerted by the engine on his mounts was proposed by M.Lavoie (2009). The engine mounts are replaced by force sensors and the attachment points of the engine are instrumented with accelerometers. The measured forces are corrected by the computed inertial pseudo-forces. This method was improved in the present thesis to have a better handle the comutation of moments. The engine motions are determined using a least squares formulation and using the inertial properties of the engine. An analytical modeling of the engine is carried out using the dynamics of a rigid body supported by exible elements. The non-linear rubber mounts properties are included in model using the experimental curves for stiffness and damping. The frequency domain model can handle time domain observed phenomenons such as combinatory effects of multiples input forces and jump effect at resonance. It is shown that the non linear model evaluates the natural frequencies and the coupling between modes with better precision than a linear model. Some optimisations are carried out using the non linear model. The hypothesis that the non linear terms are proportional to the linear terms is used. This hypothesis was observed experimentaly. Three optimisation criteria are used : modes decoupling, limitation of the correlation between natural modes and engine forces and limitation of the correlation with frequency avoidance. The results and the performance level are close to the solution that was implemented using the proposed optimisation method. Some more validations for different cases are needed to fully qualify the process.


identifier: Saleh Mbemba, F. (2010). Évaluation de la dessiccation, du retrait et de la fissuration de matériaux silteux peu plastiques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les sols à granulométrie fine sont souvent caractérisés par une tendance à la contraction volumique lorsque soumis à des succions élevées. La diminution de volume, liée à celle de la teneur en eau, peut se traduire par la formation des fissures de dessiccation. Les résidus des mines en roches dures sont des matériaux à particules fines, qui sont susceptibles d'interagir avec l'environnement. La gestion efficace des problèmes hydrogéologiques et environnementaux que peuvent poser les dépôts des résidus miniers nécessite une étude de leur comportement lors de la dessiccation, du retrait, et du processus de formation des fissures. Un certain nombre d'études sur le phénomène de retrait et de fissuration a été réalisé sur des matériaux argileux. Cependant, les propriétés des résidus miniers diffèrent de celles des argiles. Les résidus des mines en roche dures sont classifiés comme des matériaux silteux de faible plasticité. Ce projet vise une meilleure compréhension des facteurs qui influencent les processus de retrait et de fissuration des résidus des mines en roches dures et autres matériaux analogues. La première phase de cette étude a consisté à effectuer des essais de retrait sur divers résidus ayant des teneurs en eau de mise en place variées. Deux types d'essais de retrait ont été menés : des essais de rétention d'eau en cellule de pression (qui est un type d'essai de retrait contrôlé) et des essais de retrait libre dans des moules d'épaisseurs variables, dans des conditions de température, d'humidité et d'évaporation de laboratoire. Ces moules sont conçus de sorte que l'essai se fasse en condition non drainée ; l'évaporation est le seul processus de perte en eau lors du processus de dessiccation. Ceci permet de produire une situation où le drainage des résidus est insignifiant devant le taux d'évaporation. L'essai de retrait avec les moules se fait aussi sans contraintes frictionnelles ou de cisaillement sur les parois. La comparaison des résultats (entre essais de retrait et essais de rétention d'eau) permet une meilleure caractérisation de la réponse des résidus en phase de désaturation. Les principaux résultats obtenus se traduisent par différentes relations hydrauliques non saturées (dont la courbe de retrait et la courbe de rétention d'eau), avec les paramètres qui en découlent. On a effectué des essais de retrait en considérant différentes teneurs en eau initiales pour chacun des matériaux testés.  ABSTRACT: Fine-grained soils are often characterized by a tendency to shrink when subjected to a high suction. The decrease of the specific volume is related to a water content reduction, and this may result in the formation of desiccation cracks. Tailings from hard rock mines are fine-grained materials that tend to interact with the environment when exposed to natural conditions. The effective management of hydrogeological and environmental issues that may arise from tailings impoundment requires an understanding of their behavior during drying, shrinkage, and cracking. A number of studies have been carried out on compressible clayey materials to assess their shrinkage behavior. However, the properties of fine-grained tailings classified as low plasticity materials differ from those of clayey soils. This project aims at evaluating the factors that influence the process of desiccation, shrinkage and cracking of low plasticity silts, with an emphasis placed on tailings from hard rock mines. In the first phase of this study, shrinkage tests were conducted on various tailings. Two main types of shrinkage tests were conducted in the laboratory: water retention tests using a pressure plate apparatus and free shrinkage tests in moulds of varying thicknesses. For the latter, the moulds and procedures were designed so that the tests are conducted with no (or little) drainage of the sample; this makes evaporation the key process that controls water loss during drying. The shrinkage tests are performed on samples resting on a thin plastic film that practically eliminates frictional (shear) stresses on the walls of the mould. Comparing results from shrinkage tests and water retention tests shows a good correlation, while the two combined approaches gives a fairly complete characterization of the response of tailings undergoing desaturation. The main results are presented in the form of different hydrogeotechnical relationships, which include the well known shrinkage curves and the water retention curves, with the resulting characteristic parameters. The shrinkage tests were conducted using different initial water contents to assess the effect of this factor on each tested material, which included the Bulyanhulu mine (Tanzania) tailings (as the reference material) and four other types of tailings.


identifier: Ntareme, A. (2010). Planification du réseau d'accès pour l'amélioration de la rentabilité de l'infrastructure d'un réseau FTTN  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Étant donné l'offre de nouveaux services de réseau comme la télévision haute définition sur le protocole IP (Internet Protocol), de nouvelles architectures et technologies devraient être planifiées et introduites dans le réseau d'accès afin d'améliorer le taux d'accès. La meilleure solution est d'étendre le réseau de fibre jusqu'à l'abonné. Cependant, celle-ci est très coûteuse et ne peut être largement déployée de nos jours. Une alternative intéressante est la technologie FTTN (Fiber-to-the-node) qui réduit la portion de réseau utilisant le cuivre. Dans ce mémoire, on commence par présenter un modèle de programmation mathématique de réseau d'accès dans le but d'améliorer la rentabilité de l'infrastructure d'un réseau FTTN. Ce modèle consiste à trouver le nombre et la localisation des noeuds, et sélectionner les chemins qui seront utilisés d'un noeud à chaque point de demande. Le problème a des contraintes qui limitent la capacité des noeuds et la distance entre chaque point de demande et le noeud qui le dessert. Le but est de minimiser la somme du coût des paires de cuivre à installer et du coût d'installation des noeuds. Par la suite, la complexité du problème est analysée. Nous montrons que des instances du problème de grande taille ne peuvent être résolues de manière exacte dans un temps raisonnable, car le problème est NP-difficile. Nous proposons donc une heuristique basée sur la recherche taboue dans le but de trouver de bonnes solutions dans un temps raisonnable. Les résultats obtenus en utilisant l'heuristique taboue proposée sont comparés avec une borne inférieure obtenue en relâchant des contraintes du modèle mathématique. Celle-ci est calculée en utilisant le résolveur commercial CPLEX qui utilise l'algorithme d'évaluation et séparation. Des tests effectués avec des exemplaires du problème générés de façon aléatoire montrent que l'heuristique proposée donne des résultats satisfaisants. En effet, la moyenne des écarts est de 0,34 et le temps d'exécution est raisonnable.  ABSTRACT: Considering the introduction of new Internet Protocol (IP) services, new architecture and network technologies should be designed and introduced for the access network to improve the access rate. Actually, the best solution is to extend the fiber network and use the fiber-to-the-home (FTTH) architecture. However, this solution is still too costly and cannot be widely deployed. An interesting alternative is the fiber-to-the-node (FTTN) architecture, which reduces the copper portion of the access network. In this document, an integer mathematical programming model is proposed for the access network design in order to improve the profitability of the FTTN infrastructure. It consists in finding the number and the location of the nodes, and selecting the way each point of demand will be connected with the node that is assigned to serve it. The problem has constraints that limit the nodes capacity and the distance between each point of demand and the node that is assigned to serve it. The goal is to minimise the cost of deploying the copper links and the cost of setting the nodes. The problem complexity will then be analysed. We show that large problem instances cannot be solved to the optimum in a reasonable amount of time because the problem is NP-hard. Next, we propose a heuristic based on the tabu search to find good solutions. The results of the tabu heuristic are compared to a lower bound found by solving a relaxed version of the model with CPLEX that uses the branch-and-bound algorithm. The heuristic was tested with randomly generated instances of the problem. The results show that the proposed heuristic finds good quality solutions.


identifier: Ossoucah, P. J. (2010). Analyse paramétrique des réseaux électriques sur MATLAB  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le domaine de l'énergie est en pleine mutation. Les sociétés d'énergie souhaitent tirer partie des nouvelles technologies et sources d'énergie afin de réduire les coûts d'opération et augmenter l'efficacité et la fiabilité de leur réseau. Afin de prédire l'impact de ces changements, l'institue de recherche d'Hydro-Québec a décidé de développer, a travers un vaste projet, le savoir-faire et les outils dédiés à l'évaluation des nouvelles architectures et règles d'exploitation de ces futurs réseaux électriques.  L'outil développé dans le cadre de cette présente recherche fait partir de ce grand projet et propose une nouvelle approche pour réaliser des analyses paramétriques et étudier l'évolution des réseaux électriques. Le nouvel outil d'analyse de réseaux électriques est développé en langage Orienté Objet sur Matlab. Des boucles de simulations peuvent être programmées dans un langage de haut niveau afin d'étudier l'évolution des paramètres et la topologie des réseaux électriques et évaluer la fiabilité des réseaux selon la méthode de Monte-Carlo. L'objectif est d'analyser l'évolution des réseaux électriques en tenant compte d'une multitude de contraintes aléatoires, quelles soient techniques, économiques ou environnementales.  L'environnement Matlab offre à l'usager une plateforme de développement dans un langage de haut niveau sur laquelle il peut adapter l'outil d'Analyse Paramétrique des Réseaux Électriques sur Matlab (APREM) à ces propres besoins d'analyse de réseaux électriques.  ABSTRACT: The Power System field is going through a lot of changes. Utilities are willing to take advantage of new energy sources and technologies with the aim of reducing operating costs and increasing efficiency and reliability of their network. In order to predict those changes and quantify their impact, Hydro-Québec Research Institute decided to develop, through a large project, the knowhow and tools dedicated to the evaluation of new architectures and operating processes of those future networks. The tool developed under this present research forms is part of this large project and proposes a new method to run parameterized studies and addresses the evolution of electrical networks. The new network analysis tool developed uses the object-oriented programming capabilities of Matlab. Loop simulations can be performed in a high level language in order to study the evolution of network parameters and topology and evaluate the reliability of power systems using the Monte-Carlo method. The aim is to address the evolution of electrical networks taking account of various random constraints arising from environmental, technical or economic challenges. The Matlab environment provides to the user a development platform in a high level language on which he can adapt the APREM tool to its electrical analysis needs.


identifier: Ban, Y. J. (2010). Tunable Ferrite Phase Shifters using Substrate Integrated Waveguide Technique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le guide d'ondes intégré au substrat (SIW) est une technique très prometteuse du fait qu'il permet  d'utiliser des avantages des guides d'ondes et des lignes de transmission planaires. Comme guide d'ondes, nous pouvons obtenir des avantages tels que de faible pertes, un facteur de qualité élevé, les possibilités de grande puissance et de petit rayonnement. Et comme la ligne de transmission planaire, nous pouvons en faire la fabrication avec une taille compacte  et à un faible coût. Dans ce memoire, des déphaseurs  à ferrite sont conçus et expérimentés en utilisant la technique du guide d'ondes intégrée au substrat (SIW) pour profiter des avantages mentionnés ci-dessus. La première tentative de concevoir  un déphaseur  à ferrite utilisant  le SIW a été faite par Wenquan et autres. Cependant, un résultat expérimental n'a pas été présenté peut-être en raison d'une difficulté de fabrication d'un toroïde de ferrite qui était censé être utilisé dans la conception. Une bonne performance de circulateur de ferrite en structure SIW a été obtenue par William et autres. Cependant, la conception a été implantée dans une polarisation fixe. Dans cette lettre, des déphaseurs réglables à ferrite utilisant la technique SIW sont présentés et expérimentalement démontrés. Des tores de ferrite sont placés où la polarisation circulaire se produit le long du SIW. La polarisation du champ magnétique statique est appliquée pour magnétiser les tores de ferrite dans la direction transversale.  ABSTRACT: Substrate Integrated Waveguide (SIW) is a very promising technique in that we can make use of the advantages of both waveguides and planar transmission lines. As a waveguide, we can get such advantages as low loss, high Q factor, high power capability and small radiation. And as a planar transmission line, we can fabricate it in a compact size at a low cost. In this letter, ferrite phase shifters are designed and experimented using substrate integrated waveguide (SIW) technique to take advantages mentioned above. The first attempt to design a ferrite phase shifter using SIW was made by Wenquan et al. However, an experimental result was not presented maybe because of a fabrication difficulty of ferrite toroid which was supposed to be used in the design. A quite good performance of ferrite circulator in SIW structure was obtained by William et al. However, the design was implemented in a fixed bias. In this letter, tunable ferrite phase shifters using SIW technique are presented and experimentally demonstrated. Ferrite slabs are placed where circular polarization occurs along the SIW. Static magnetic field bias is applied to magnetize the ferrite slabs in transverse direction. In this letter, a variable magnetic field biasing method is presented and implemented. Measurement and simulation results of both single ferrite slab and double ferrite slabs phase are presented.


identifier: Drolet, M. (2010). Refinement of Non-Synchronous Vibrations Prediction in Axial Compressors  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les vibrations asynchrones, ou NSV (de l'anglais « Non-Synchronous Vibrations »), ainsi que le flottement classique font parties de la famille des vibrations induites par les écoulements (ou FIV de l'anglais « Flow-Induced Vibrations ») observées dans les turbomachines. Les FIV sont habituellement causées par l'interaction des fluctuations de la charge aérodynamique sur une structure et la structure elle-même. Elles sont généralement classifiées en deux catégories distinctes, soient les réponses forcées et les instabilités fluide-élastiques qui regroupent, entre autres, les NSV et le flottement classique. Plusieurs cas de NSV ont été rapportés dans l'industrie, dans les étages avant de compresseurs axiaux, et sont typiquement reliées aux dommages en fatigue des aubes. Cependant, le mécanisme physique pouvant expliquer les NSV n'est pas entièrement compris et universellement accepté. Des études antérieures ont suggérées que les fluctuations de l'écoulement de jeu, qui surviennent plus souvent à haute charge aérodynamique et pour des jeux assez grands, pourraient expliquer les NSV. Une autre hypothèse suggère que les NSV découlent de l'impact de l'écoulement de jeu sur l'intrados d'une aube adjacente et que l'étude de la dynamique d'un jet impactant pourrait possiblement expliquer les NSV. Un modèle, basé sur l'analogie d'un jet impactant en résonance, a été proposé afin de prédire les vitesses critiques auxquelles les NSV peuvent survenir. Ce modèle a été statistiquement vérifié et validé expérimentalement. En dépit du fait que le modèle soit capable de fournir une bonne approximation a priori des vitesses critiques de NSV, il a été démontré expérimentalement que l'exactitude des prédictions découlant du modèle est très sensible à un paramètre k, qui a été définit comme étant le « coefficient de convection de l'instabilité ». En effet, les prédictions du modèle ne s'avèrent justes que si le coefficient k est connu. Cet ouvrage présente une étude du modèle de NSV proposé, basé sur l'analogie du jet impactant en résonance décris précédemment, qui utilise principalement des outils numériques afin d'améliorer les prédictions des vitesses critiques de NSV. L'étude démontre que le paramètre « k » est influencé par la grandeur du jeu ainsi que la température d'opération. Cependant, l'effet dominant semble provenir de la grandeur du jeu alors que l'effet de la température sur « k » peut être négligé à des fins de conception. Les travaux suggèrent également que les résultats obtenus devraient être générique, i.e. indépendant de la géométrie utilisée.  ABSTRACT: Non-Synchronous Vibrations (NSV), along with classical flutter, are part of the Flow-Induced Vibrations (FIV) family observed in turbomachineries. FIV are typically caused by the interaction of the unsteady aerodynamic loading on a structure and the structure itself and can be generally classified into two categories, which are Forced Responses and Fluid-Elastic Instabilities. The latter regroups NSV and classical flutter. A number of NSV cases have been reported in the industry, in the front stages of axial compressors, and are typically known to cause high-cycle fatigue damages. However, the physical mechanism underlying NSV is not yet fully understood and universally accepted. Previous studies have suggested that the tip clearance flow oscillations, which are more likely to occur at large tip clearances and high aerodynamic blade loading, could explain NSV. It was also suggested that NSV could arise from the impingement of the tip clearance flow leakage on the blade pressure side and that the study of the dynamics of impinging jets could explain NSV. A model to predict the critical speed at which NSV are likely to occur was derived, based on the resonant impinging jet analogy. The model was statistically verified and experimentally demonstrated. Although the proposed model provides a very good approximation of the critical NSV speed, it was found very sensitive to what was defined as the “instability convection coefficient” (k). It was found from experiments that the proposed NSV model can only yield accurate predictions of the critical NSV speed if the k parameter is known. This work investigates NSV based on the proposed model and the resonant impinging jet analogy, mainly using CFD, to improve the critical NSV speed predictions. The results showed that the k parameter is influenced by both the tip clearance size and operating temperature. However, the dominant effect appears to come from the tip clearance size while the effect of temperature on k can be neglected for design purposes. In addition, this work suggests that the results should be generic, i.e. independent from the geometry used. The main contribution from the current Thesis is a correlation for the k parameter that is independent from the geometry, based on a numerical experiment, which significantly improves the critical NSV speed predictions and makes the proposed model independent from further experiments or numerical studies. In addition, this work also proposes a possible configuration to encounter NSV, which are typically known to occur near stall, in choked flow conditions.


identifier: Gascon-Samson, J. (2010). Architecture de rebalancement dynamique pour jeux massivement multijoueurs en ligne fonctionnant sur réseaux pair-à-pair  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'industrie des jeux vidéos a connu une forte explosion ces dernières années. En particulier, un tout nouveau genre de jeux, les jeux massivement multijoueurs en ligne, a connu une forte popularisation. Ces jeux se caractérisent par un environnement virtuel immense et persistant qui est continuellement actif et évolutif. À la différence des autres jeux, les jeux massivement multijoueurs en ligne intègrent des milliers de joueurs qui participent au sein du même univers commun à tous. À l'heure actuelle, la gestion informatique de tels univers nécessite beaucoup de ressources et constitue un défi de taille afin de s'adapter au nombre toujours croissant de joueurs. Le modèle client-serveur est actuellement utilisé, mais ce dernier s'avère éventuellement limité puisqu'il arrive un point où la puissance d'une seule machine ne suffit plus à assurer la prise en charge de tous les joueurs. L'utilisation d'un modèle pair-à-pair constitue une approche intéressante puisqu'il permet de redistribuer la charge de traitement requise pour assurer la maintenance du jeu aux noeuds-joueurs eux-mêmes. Certaines approches pair-à-pair ont été proposées dans la littérature. Nous proposons d'aller un peu plus loin en proposant une approche hybride flexible capable de s'adapter automatiquement aux conditions actuelles en cours de jeu. Plus précisément, notre approche propose de découper dynamiquement le territoire du jeu et d'assigner chaque parcelle à un noeud serveur choisi arbitrairement parmi les joueurs participant actuellement au jeu. Le modèle propose ensuite d'analyser continuellement la charge réseau imposée à chaque noeud et d'appliquer automatiquement des opérations de rebalancement pour redistribuer la charge afin d'assurer une qualité de jeu optimale pour tous. À cette fin, une plate-forme de simulation implémentant le modèle proposé a été construite afin d'évaluer le fonctionnement du modèle sous différentes conditions. Plusieurs simulations complètes de longue durée ont été réalisées. À partir des données produites par ces simulations, nous avons étudié la charge consommée par le serveur central par rapport au modèle client-serveur classique. Nous avons également étudié la charge imposée à chaque noeud serveur pour s'assurer que la capacité maximale n'était pas dépassée et que la latence demeurait dans des valeurs raisonnables. Les simulations les plus restrictives au niveau des paramètres ont montré que dans certaines situations limites (un très grand nombre de joueurs sont rassemblées dans une région restreinte, ou alors la capacité des noeuds est trop faible), le modèle peut avoir de la difficulté à maintenir une bonne répartition de charge. À l'inverse, nous avons déterminé que sous des conditions typiques (capacité des noeuds, distribution des joueurs, taille du monde virtuel), le modèle est pleinement fonctionnel et permet d'assurer une qualité de jeu très satisfaisante pour pratiquement l'ensemble des joueurs, et ce, malgré les fluctuations et changements à l'univers virtuel survenant continuellement en cours de jeu. Nous pouvons donc conclure en disant que le modèle proposé constitue une alternative fonctionnelle et efficace au modèle client-serveur actuellement mis en place.  ABSTRACT: In the recent years, the video game industry has been given much attention. More specifically, a new game genre, massive multiplayer online games (MMOG), has emerged. MMOG games feature a very large and persistent virtual universe that always remains active and evolves continuously. Contrary to other traditional multiplayer games, massively multiplayer online games typically have thousands of simultaneous connected players. As for the moment, managing such complex game universes takes a lot of system resources. Furthermore, adapting to the uctuing number of game players is an important challenge. As of today, massively multiplayer online games use the so-called client-server model, but this model is limited by the fact that a single machine cannot handle more than a given number of players. A peer-to-peer model is a more interesting approach since it allows redistributing game maintenance load to all player nodes. Some peer-to-peer approaches propose have been proposed in the litterature. We propose going farther by proposing a  exible hybrid architecture that can adapt itself to current game conditions. More precisely, our approach propose dynamically splitting the game territory into a given number of pieces and assigning each \piece" to an arbitrarily-chosen server node from the currently participating players. The proposed model then propose continuously analyzing the network load for each game zone and automatically applying rebalancing operations to redistribute the load, eectively leading to a better game quality for all players, in all conditions. A simulation patform implementing the proposed model has been developped. This platform, called the \simulator", has been built to evaluate our model operates under dierent conditions. Many complete simulations have been performed. Those simulations have been run for a long time lapse. Data samples have then been produced from the performed simulations. We proceeded to study the load consumed by the central server using the proposed model and compared it against the client-server model. We also studied the load imposed to each server node to ensure the maximal allowable load wasn't exceeded and made sure that the latency was within an acceptable range. The simulations with the more restrictive parameters demonstrated that under some critical situations (such as a very large number of players located in a small area or such as a very low node load threshold), the proposed model may have trouble maintaining a good load balancing. Inversely, we have determined that under typical conditions (node load threshold, player distribution, virtual world size), the model is fully functional and ensures an excellent game quality for pratically all players, despite the constantly-evolving nature of MMOG games. Consequently, we can conclude by saying that the proposed model is a functional and ecient alternative to the traditional client-server typically used in today's applications.


identifier: Turcotte, M. (2010). Solutions initiales du problème de rotations d'équipages avec un modèle de programmation linéaire  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire traite du problème de rotations d'équipages d'une compagnie aérienne. Le problème de rotations d'équipages est important pour les transporteurs aériens, car il doit être résolu lors de la confection des horaires mensuels des membres d'équipages. En effet, la masse salariale constitue le plus gros chapitre des dépenses après celui des coûts du carburant. De surcroît, il s'agit d'un problème majeur qui est également très difficile à résoudre. Le projet porte sur le problème de rotations d'équipages affectant le personnel technique. Pour les exemplaires étudiés, ce problème concerne environ 2000 vols par semaine, réalisés par de court et moyen-courrier. L'objectif principal du projet est de trouver une solution initiale de qualité au problème de rotations d'équipages. L'objectif secondaire du projet est de définir les vols qui ont de fortes chances de se trouver dans une même rotation d'équipage de la solution optimale, et ce, afin de les regrouper. On cherchera donc les meilleures agrégations de l'ensemble des segments de vol à couvrir, ce qui permettra de guider les algorithmes de résolution du problème de rotations d'équipages de notre partenaire industriel afin de trouver plus rapidement des solutions proches de l'optimum. Dans un premier temps, le problème de rotations d'équipages est modélisé à l'aide d'un programme linéaire, lequel a été développé en tenant compte des contraintes imposées par le problème de rotations d'équipages. Le programme linéaire est similaire `a un problème de flot ce qui permettra de tirer avantage de la forte structure de flot du problème de rotations d'équipages. Pour obtenir des temps de calcul raisonnables, le programme linéaire est résolu en nombres réels et la résolution de ce programme est réalisée avec CPLEX. Dans un deuxième temps, la solution optimale du programme linéaire en nombres réels est utilisée pour trouver de bonnes solutions initiales au problème de rotations d'équipages ainsi qu'une agrégation de l'ensemble des segments de vol à couvrir.  ABSTRACT: This masters' project is about crew scheduling in the airline industry. More specifically, the problem at hand is the crew pairing problem, which is of crucial importance for the airline industry as the payroll expenses are second only to fuel cost. Additionally, the crew pairing problem is a huge and extremely complex problem to solve. The project is about solving weekly crew pairing instances. The instances come from the airline industry and deal more precisely with the technical crews. There are on average 2000 flight segments in the different instances and they are composed of short and medium haul flights. The main objective is to find a good initial solution to the crew pairing problem. The secondary objective is to find legs that are likely to be found in the same rotation in the optimal solution, in order to find an aggregation that is as close as possible to those clusters. Both the initial solution and the aggregation will be used to speed up our industrial partner algorithm used to solve the crew pairing problem. First, the crew pairing problem is modeled as a linear program. This program takes into account the main constraints of the crew pairing problem and is close to a network flow problem in order to take advantage of the strong underlying network structure of the crew pairing problem. In order to have low computation times, the linear program is solved without the integer constraints on the variables and CPLEX is used to solve the linear program. Second, the linear program optimal solution is used to compute an initial solution for the crew pairing problem as well as an aggregation of the flight legs to cover


identifier: Erkan, T. (2010). Méthodes de suivi de l'état des machines-outils par palpage d'artefacts.  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les machines-outils à cinq axes sont des éléments clés de fabrication qui offrent une réduction significative du nombre de montages requis en permettant non seulement le positionnement mais aussi l'orientation de l'outil par rapport à la pièce grâce à trois axes linéaires et deux axes rotatifs. Ceci permet une haute productivité pour l'usinage des pièces complexes comme celles trouvées dans l'industrie aérospatiale. Bien qu'il existe plusieurs méthodes pour la vérification de la performance des machines-outils à cinq axes, elles sont souvent au-delà de la capacité des ateliers d'usinage en termes de personnel spécialisé et de temps de mise en oeuvre. Cette thèse vise donc à développer une nouvelle méthode de vérification de l'état volumétrique d'une machine-outil à cinq axes. La méthode proposée utilise la mesure d'un nouveau design d'artefact par le palpeur de contact présent sur la plupart des machines. L'artefact proposé est constitué de billes de références. Il est reconfigurable et non-étalonné et permet une flexibilité en termes du nombre et de la position des billes. Un modèle mathématique génère les erreurs volumétriques de la machine en identifiant et séparant les erreurs de montage de l'artefact et du palpeur des données de palpage. Les erreurs de membrure sont incluses dans le modèle mathématique afin d'empêcher les erreurs de montage d'absorber indûment une véritable source d'erreur de la machine. De plus, une analyse des erreurs volumétriques sépare les erreurs des axes linéaires et des axes rotatifs en effectuant un ajustement des moindres carrés entre les centres mesurés et prédits des billes. Une analyse d'incertitude sur la géométrie estimée de l'artefact est effectuée. La répétabilité de la routine de palpage, la stabilité de la géométrie de l'artefact et les erreurs de membrure de la machine sont incluses dans l'analyse. Les résultats montrent que la méthode proposée est capable d'exclure les erreurs de montage des données volumétriques du palpage. La géométrie estimée de l'artefact est validée sur une MMT avec une norme maximale d'erreur de 7.4 μm. La plus grande norme de la distorsion volumétrique restante est de 112.1 μm. Cette erreur se compose d'une norme maximale de distorsion locale de 7.50 μm résultant des axes linéaires et une norme maximale de relocalisation linéaire de 103.89 μm et angulaire de 54.14 μrad résultant des axes linéaires et rotatifs.  ABSTRACT: Five-axis machine tools are key players in manufacturing which offer a significant reduction in the number of setups required by not only positioning but also orienting the cutting tool relative to the workpiece with three linear and two rotary axes. This allows high productivity for the machining of complex parts such as those found in the aerospace industry. Although, there are various methods to verify a five-axis machine tool's performance, they are mostly beyond the reach of the machine shops in terms of specialised personnel and implementation time. This thesis aims to develop a new verification method of the volumetric state of a five-axis machine. The proposed method is based on the measurement of a new artefact design by the touch probe found on most machines. The proposed artefact is formed of master balls. It is reconfigurable and uncalibrated and allows flexibility in number and positions of the balls. A mathematical model generates the volumetric errors of the machine by identifying and separating the artefact and the probe setup errors from the probing data. The link errors are included in the mathematical model in order to prevent the setup errors unduly absorb a genuine machine error source. Furthermore, a volumetric error analysis separates the errors originating from the linear and the rotary axes by performing a least square adjustment between the measured and the predicted ball centres. An uncertainty analysis on the estimated artefact geometry is performed. The probing repeatability, the stability of the artefact geometry and the link errors of the machine tool are included in the analysis. The results show that the proposed method is capable of excluding the setup errors from the volumetric probing data. The artefact's estimated geometry is validated on a CMM with a maximum error norm of 7.4 μm. The largest norm of the remaining volumetric distortion is 112.1 μm. This error is composed of a maximum local distortion norm of 7.50 μm resulting from the linear axes and a maximum norm of linear and angular relocalisation of 103.89 μm and 54.14 μrad, respectively, resulting from the linear and rotary axes.


identifier: Cori, J.-F. (2011). Analyse et caractérisation d'interactions fluide-structure instationnaires en grands déplacements  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le battement des ailes d'un oiseau ou le mouvement de nageoires d'un poisson produisent l'un des plus complexe et efficace moyen de propulsion qu'on puisse trouver dans la nature. Comprendre les processus physiques impliqués est un grand et beau défi, dont la portée est considérable, notamment dans le domaine grandissant des micro-drones (MAV). La poussée et la portance sont induites par un profil d'aile oscillant grâce à des phénomènes complexes d'interaction fluide-structure (IFS) instationnaires. De plus, le comportement aéroélastique d'un profil flexible peut-être grandement modifié par les grands déplacements de la structure causés par un couplage fort avec le fluide environnant. Le domaine des interactions fluide-structure possède en fait un champ d'applications beaucoup plus large : du monde des transports à celui du génie nucléaire, de l'aéronautique au génie civil, de la biomécanique à la microélectronique et de la propulsion à l'extraction de puissance. Reproduire et comprendre ces interactions entre deux comportements fortement non-linéaires requièrent l'assistance de la puissance de calcul informatique via la CFD (Computational Fluid Dynamics). Même si une littérature grandissante est désormais disponible, beaucoup de travail reste encore à accomplir pour simuler correctement et précisément les interactions fluide-structure instationnaires fortement couplées. A l'échelle des bas nombres de Reynolds, les résultats classiques des études aéronautiques portant sur des ailes fixes ne sont plus applicables. De plus, les structures très flexibles (comme les membranes animales) introduisent de grands déplacements avec des non-linéarités géométriques. Enfin, pour étudier correctement les caractéristiques propulsives d'un profil oscillant, il est nécessaire de prendre en compte son déplacement induit par la poussée dans les simulations numériques. Le but du travail présenté est de développer un cadre numérique basé sur la CFD pour simuler les phénomènes d'interaction fluide-structure impliqués dans la propulsion ou l'extraction de puissance d'un profil flexible oscillant dans un écoulement visqueux incompressible. La méthode numérique proposée repose sur une formulation monolithique directe couplée à des intégrateurs en temps d'ordres élevés. Pour d´écrire les équations, on utilise une formulation d'Euler-Lagrange arbitraire (ALE) conçue pour satisfaire la loi de conservation géométrique (GCL) et ainsi garantir les ordres élevés de précision en temps des intégrateurs, même sur des domaines fluides se déformant.  ABSTRACT: Flapping wings for flying and oscillating fins for swimming stand out as the most complex yet efficient propulsion methods found in nature. Understanding the phenomena involved is a great challenge generating significant interests, especially in the growing field of Micro Air Vehicles. The thrust and lift are induced by oscillating foils thanks to a complex phenomenon of unsteady fluid-structure interaction (FSI). Moreover, the aeroelastic behaviour of a flexible foil may be modified by the large structural displacements caused by a strong coupling with the surrounding flow. The fluid-structure interaction field is actually much wider and intensively studied in a large range of applications : nuclear engineering,aeronautics, power harvesting, civil engineering, biomechanics or microelectronics. This interaction of two strong nonlinear behaviors requires the help of the Computational Fluid Dynamics (CFD) to reproduce and improve our understanding of FSI phenemenon. Even if an increasing body of literature is now available, much research needs to be done to properly and accurately simulate unsteady fluid-structure interactions with a strong coupling. In the low Reynolds numbers scale, classical aeronautics results with fixed wings are not applicable. Moreover, highly flexible structures (such as biological fins) induce large displacements with geometrical non-linearities. Finally, the thrust generated by the scillating airfoils requires the simulation of the induced forward motion of this self-propulsive device. The aim of the dissertation is to develop an efficient CFD framework for simulating the FSI process involved in the propulsion or the power extraction of an oscillating flexible airfoil in a viscous incompressible flow. The numerical method relies on direct implicit monolithic formulation using high-order implicit time integrators. We use an Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) formulation of the equations designed to satisfy the Geometric Conservation Law (GCL) and to guarantee that the high order temporal accuracy of the time integrators observed on fixed meshes is preserved on ALE deforming meshes. Hyperelastic structural Saint-Venant Kirchhoff model, viscous incompressible Navier-Stokes equations for the flow, Newton's law for the point mass and equilibrium equations at the interface form one large monolithic system. The fully implicit FSI approach uses coincidents nodes on the fluid-structure interface, so that loads, velocities and displacements are evaluated at the same location and at the same time.


identifier: Tse, W. (2010). Caractérisation électrique de matériaux en composite pour fuselages d'avions  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Depuis plusieurs années, l'augmentation du coût du pétrole se fait sentir sur le plan international. Le pétrole étant une source primaire d'énergie largement exploité, il joue un rôle très important dans l'économie mondiale, surtout dans le domaine du transport.  Ainsi afin de rester compétitif, les entreprises œuvrant en transport se doivent de modifier leur approche lors des phases de conception de nouveaux produits ou d'amélioration de produit existants. Dans le domaine de l'aéronautique par exemple, la réduction de poids dans la structure des avions demeure un aspect important, même primaire, lors de la conception de nouveaux modèles afin de les rendre plus légers et plus efficaces. Dans le cadre de ce projet, la recherche est en relation avec de nouveaux matériaux structuraux plus légers pour de nouveaux avions. À ce jour, plusieurs recherches ont été entamées afin de trouver un substitut adéquat aux matériaux présents (aluminium) dans la structure des avions. Plusieurs matériaux innovants tel que l'aluminium-lithium et le composite à base de fibre de carbone attirent beaucoup d'attention en tant que candidat de remplacement. Ce dernier présente des propriétés mécaniques (légèreté et rigidité) supérieures à l'aluminium. Ses propriétés électriques par contre demeurent peu connues. L'objectif de ce projet, proposé par Bombardier, est de trouver une technique convenable qui permettrait de caractériser le composite afin d'en ressortir ces propriétés électriques (permittivité (εr), conductivité(σ), etc.). Dans ce mémoire, les études préexistantes et plusieurs approches pour la caractérisation du composite sont présentées et discutées. Ces approches ont pour but de mieux anticiper le comportement électrique du composite sous test. Une comparaison entre éléments connus (ex. aluminium) et le composite est aussi entreprise afin de bien le situer au niveau électrique, plus particulièrement au niveau de la conductivité pour de basses fréquences (≈1 MHz) jusqu'à de hautes fréquences (≈12 GHz). Finalement, plusieurs tests de simulations sont réalisés afin de reproduire les résultats obtenus et approximer la valeur de la permittivité/ conductivité du composite.  ABSTRACT: In the last decade or so, the rise of oil price is being felt all over the world. Oil being one of the primary sources of energy highly exploited, it plays a great role in the today's world economy, especially in the transport domain. To remain competitive, companies striving in this domain need therefore to modify their approach in the design phase of new or improved products. In the aerospace industry for example, weight reduction in aircraft structures have become a primordial aspect in the design phase of new models making them lighter and more efficient.In the framework of this project, the research is related to new weight-reduction of structural materials used in aircrafts. As of today, much research effort has been undertaken to find good substitutes to replace the materials presently used (aluminum). Several materials such as aluminum-lithium and carbon fibre composite bring great interest as substitutes. This last one presents superior mechanical properties over aluminum such as lightweight and rigidity; its electrical properties though remain still ambiguous. The objective of this project, proposed by Bombardier Core EMC, is to find a way to characterize the composite in a conventional way that would allow an extraction of its electrical properties (permittivity (εr), conductivity (σ), etc). In this Master thesis, the existing studies and characterization approaches for the composite material are presented and discussed. These approaches will help anticipate the electrical behaviour of the composite material under test. A comparison between known elements (ex: aluminum) and the composite material will also be tackled in order to gauge its conductivity level, particularly for low frequencies (≈1 MHz), and up to high frequencies (≈ 12 GHz). Finally, some tests have been simulated with electromagnetic modelling software in order to reproduce and validate the experimental results. At the end of the thesis, a discussion/conclusion presenting the results and validating their integrity is given. The results enable us to do an estimation of the composite's conductivity and to observe its attenuation properties in function of the frequency. The tests were made with composite laminated panels without wire mesh. The wire mesh here is a copper matrix integrated at the exterior surface of the composite for added electromagnetic protection.


identifier: Béguin, C. (2010). Modélisation des écoulements diphasiques : amortissement, forces interfaciales et turbulence diphasique.  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les écoulements diphasiques sont très courants dans l'industrie. Ce type d'écoulement est une source potentielle de vibration dans la tuyauterie. De tels écoulements peuvent induire des vibrations entraînant de la fatigue ou de l'usure prématurée des tuyaux. Les bris de composants de tuyauterie sont critiques et doivent être évités en particulier dans l'industrie nucléaire. Les écoulements diphasiques peuvent s'organiser dans des configurations d'écoulement très différentes et produire par conséquent de forces très variables sur la structure. À titre d'exemple, on observe une augmentation significative de l'amortissement dans les tuyaux contenant un écoulement diphasique par rapport à ceux contenant un écoulement monophasique. Cet amortissement est appelé l'amortissement diphasique. Deux articles de revues scientifiques, constituant la première partie de cette thèse, y sont consacrés. Le taux de vide (le rapport du volume de gaz par rapport au volume total) est un paramètre clé des phénomènes diphasiques et en particulier de l'amortissement diphasique. L'influence du taux de vide sur les forces d'interface et les écoulements autour de quelques bulles est donc primordiale à étudier. Dans un premier temps, un travail technique a été réalisé pour créer des instruments de mesure du taux de vide. Dans un deuxième temps, une étude sur la structure de l'écoulement autour des bulles a été réalisée. Elle constitue la dernière partie de cette thèse avec un article de revue scientifique en deux parties. Cette étude aux petites échelles est un bon moyen de comprendre les phénomènes d'écoulement diphasique dans leur globalité. La première partie de cette thèse est consacrée à l'amortissement diphasique. Cet amortissement est considéré comme une solution pour améliorer la durée de vie des structures, car il constitue un élément dominant de l'amortissement total dans la tuyauterie transportant des écoulements diphasiques. Cependant, les mécanismes responsables de l'amortissement diphasique ne sont pas encore bien compris et il n'existe pas de modèle pratique disponible pour prévoir cet amortissement. L'amortissement diphasique est de la plus haute importance pour prédire la fatigue et l'usure par frottement et par conséquent prévoir la durée de vie des structures entourées d'écoulement diphasique. Cet amortissement est également crucial pour prédire la vitesse critique pour l'instabilité  fluidélastique en écoulement transverse. Toutefois, en écoulement transverse, les forces liées à l'amortissement diphasique sont accompagnées d'autres forces importantes telles que la turbulence diphasique, l'amortissement visqueux, les forces quasi périodiques, etc.  ABSTRACT: Two-phase flow is common in industry. This kind of flow is a potential source of vibration in piping systems. Such flow may induce vibration that can lead to premature fatigue or wear in piping. Failure of piping components is critical and must be avoided especially in the nuclear industry. Two-phase flow can reorganize itself into very different flow patterns, thus, generating very different kinds of forces on the structure . As an example, a significant increase in damping is observed in two-phase  flow compared to single phase flow. This damping is naturally called two-phase damping. Two journal articles, constituting the first part of this thesis, are devoted to it. The void fraction (ratio of gas volume to total volume) constitutes one key parameter controlling two-phase flow phenomena and in particular two-phase damping. The influence of void fraction on interface forces and flow around a group of bubbles is therefore studied. First, technical work to develop void fraction measurement instruments was done. Second a closer look at flow structure around bubbles constitutes the last part of the thesis yielding a two-part journal paper. This study at a fundamental scale leads to insights into two-phase flow phenomena at the larger scale. The first part of the thesis is devoted to two-phase damping. This damping is considered part of the solution against failure of piping, since it constitutes a dominant component of the total damping in piping conveying two-phase flow. However, the mechanisms responsible for two-phase damping are not well understood and no convenient models are available to predict this damping. Two-phase damping is of the utmost importance to predict fatigue and fretting-wear and consequently predict the life of structures operating in two-phase flow. This damping is also crucial in the prediction of the critical velocity for fluidelastic instability in cross-flow. However, in cross-flow, two-phase damping is accompanied by other significant forces such as two-phase turbulence, viscous damping, quasi periodic forces, etc. A correct measure of two-phase damping is therefore complex. However, in internal flow, especially with clamped-clamped tubes two-phase damping and structural damping are the two only significant damping. This allows a direct measurement of two-phase damping. For this reason, damping experiments were first carried out with internal flow. Nevertheless, the knowledge acquired with internal flow should also be useful to predict two-phase damping in cross-flow as the general mechanism of two-phase damping should be the same. Experiments were performed with a vertical tube clamped at both ends. Two-phase damping ratios were obtained from free transverse vibration measurements on the tube using the log-decrement technique.


identifier: Vélez-Pulgarin, M. (2010). An Overlay Gateway for the Integration of IP Multimedia Subsystem and Mobile Sink Based-Wireless Sensor Networks  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: D'une part les Réseaux de Capteurs (WSN par ses sigles en anglais) constituent un domaine de recherche qui a reçu beaucoup d'attention de la part de la communauté scientifique grâce à ses avantages en différents domaines. Chaque réseau est généralement conçu à partir de périphériques de petite taille appelés capteurs qui peuvent capter, effectuer des calculs et communiquer entre eux. De plus, inclure des stations de base mobiles dans les réseaux de capteurs sans fils s'est avéré utile dans une large gamme de scénarios puisque ces derniers permettent d'améliorer la durée de vie globale du réseau et d'augmenter la capacité de transmission de données. D'autre part, le sous-système IP Multimédia (IMS) vise à fournir un accès aux réseaux cellulaires à l'ensemble des services Internet. Il s'agit d'une surcouche de contrôle implantée sur une couche IP dont les objectifs sont de fournir et maintenir une qualité de service (QoS) donnée, un schéma de chargement équitable et des services intégrés; le tout en utilisant des interfaces standards. Combiner les fonctionnalités d‟IMS et l‟ensemble d'informations contextuelles capturées par les stations de base des réseaux de capteurs sans fils ouvre la porte à une nouvelle gamme de services multimédias. Cette dissertation propose une architecture de surcouche pour l'intégration des IMS avec les réseaux de capteurs sans fils. Le service "présence" sert de point d'entrée au domaine des IMS. La passerelle, qui constitue le coeur de notre architecture, est une couche de recouvrement construite sur les mêmes téléphones mobiles qui agissent également en tant que canaux mobiles, publicateurs / écouteurs de présence et périphériques utilisateurs.  ABSTRACT: On one hand, Wireless Sensor Networks (WSNs) are a research area that has been gaining attention from the research community. They are made up of small scale devices called sensors that can sense, compute and communicate. Moreover, including mobile sinks in WSNs has shown to be useful in a wide range of scenarios since they can improve the overall network lifetime and increase data capacity. On the other hand, the IP Multimedia Subsystem (IMS) aims to provide cellular access to all Internet services. It is an overlay control layer on top of an IP layer whose goals is based in provisioning of Quality of Service (QoS), a fair charging scheme and integrated services through standard interfaces. Combining the capabilities of IMS with the rich set of contextual information captured by mobile sink WSNs opens the door to a wide range of novel multimedia services. This dissertation proposes an overlay architecture for the integration of IMS with mobile sink-based WSN. The Presence service is used as entry point to the IMS world. The gateway which is the heart of our architecture is an overlay built on top of the very same mobile phones that act as mobile sinks, presence publishers / watchers, and end-user devices.


identifier: Chou, T.-K. (2010). Magnetotelluric prospecting in the Matagami mining camp  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans ce mémoire, un logiciel de modélisation 2D MT a été modifié afin d'y inclure une résistivité complexe variant en fonction de la fréquence suivant une équation Cole-Cole.  Ce nouveau logiciel a été validé à l'aide de solutions analytiques et certains résultats publiés de modèles 2D incluant des effets de dispersion.  Les réponses calculées de modèles présentant des effets de dispersion ont la possibilité d'être détectées mais seulement pour des corps situés à une profondeur inférieure à leurs dimensions.  Les propriétés électriques (i.e. résistivité, chargeabilité, constante de temps) et les dimensions du corps influencent grandement les réponses MT et l'habilité d'être detectés par la méthode MT.   La possibilité d'imager des structures dans le camp de Matagami a été examinée par le moyen de modélisation et d'interprétation des sondages MT éxistants. La présence de distorsion et de bruit dans les données a été mise en évidence dans les sondages MT. Plusieurs méthodes ont été utilisées pour déterminer la dimension du sous-sol localisé sous la région sondée par la MT. Ces méthodes démontrent que la région se trouve entre 2D/3D et 3D.  Des inversions 2D ont été effectuées pour les profils MT et les pseudo-profils (profils perpendiculaires aux profils MT). On en déduit que le milieu contient des structures 2D de toutes tailles, dimension et orientation dans un milieu 3D. Les résultats des inversions 2D ont été interpolés pour construire un modèle 3D. Une modélisation 3D MT a été faite pour vérifier la qualité des inversions 2D dans un cas 3D.  Le résultat a été satisfaisant pour les données MT dont les réponses MT modélisées ressemblent fortement aux sondages.  En ajustant les couches profondes et en ajoutant les corrections des effets statiques, il est possible de reproduire des modèles qui ajustent beaucoup mieux les données MT.  ABSTRACT: In this thesis, 2D MT modeling program was modified to include a varying complex resistivity with frequency by implementing the Cole-Cole equation in the forward code. The code was validated with analytical solutions and some existing results to MT models with resistivity dispersion.  Bodies with induced polarization (IP) effects were found to be detectable but only for bodies at depths less than their geometrical dimensions. The electrical and inductive properties (i.e. chargeability (m), time constant (τ) ...) of the body greatly influence the outcome of the MT response and the ability to be detected by the MT.   The capability of mapping structures in the Matagami mining camp was investigated by modelling and by interpretation of a very large existing MT survey. Strong presence of distortion and noises were found in the magnetotelluric (MT) survey data at the Matagami southern flank region.  Various methods were used to quantify the dimensionality of the surveyed region as 2D/3D and 3D. 2D inversion was done parrallel and perpendicular to the determined strike direction. We have found the MT surveyed area to contain 2D medium size structures of mixed size, orientation and shape in a 3D medium. The inversion results were then interpolated to build a 3D model. 3D forward response was done to verify the fit of the 3D model responses with the survey data.  The 3D model responses resemble the survey data.  By adjusting the 1D earth crust model and by adding a static shift correction, it is possible to produce responses that better fit the survey data.


identifier: Fontaine, P.-O. (2010). Modélisation des systèmes géothermiques à boucles horizontales pour chauffer les bâtiments et prévenir la fonte du pergélisol  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans les r´egions nordiques et dans un contexte de changements climatiques, l'augmentation accrue de la temp´erature moyenne annuelle de l'air a pour cons´equence d'augmenter la profondeur `a laquelle le sol gel´e en permanence (perg´elisol) se trouve. Cette fonte cause l'instabilit ´e du sol et donc, celle des bˆatiments et des structures de tranports s'y appuyant. De plus, ces r´egions d´ependent grandement des combustibles fossiles pour chauffer les bˆatiments et produire l'´electricit´e. Une solution `a ces probl`emes est pr´esent´ee dans ce m´emoire. Il s'agit d'utiliser un ´echangeur g´eothermique horizontal coupl´e `a une pompe `a chaleur pour `a la fois chauffer un bˆatiment et conserver l'int´egrit´e du perg´elisol sous celui-ci. Un nouveau mod`ele analytique pour boucle horizontale bas´e sur la m´ethode de la source lin´eique finie est pr´esent´e. Ce mod`ele est l'extension au cas transitoire dans le sol, et pour n'importe quelle disposition de tuyaux en s´erie, du mod`ele en r´egime permanent pour tuyaux parall`eles de Claesson et Dunand (1983). Il permet d'avoir une variation de flux le long de l'´echangeur g´eothermique. Le mod`ele analytique ne peut pas tenir compte du changement de phase de l'eau souterraine ´etant donn´e la complexit´e du ph´enom`ene. Lorsqu'il n'y a pas de changement de phase, le mod`ele analytique est valid´e par un mod`ele num´erique d'´el´ements finis 3D. Une comparaison entre un mod`ele num´erique tenant compte du changement de phase et le mod`ele analytique utilisant les param`etres thermiques d'un sol gel´e en permanence a ´et´e faite. Les r´esultats de cette comparaison ont d´emontr´e que lemod`ele analytique procure toujours une bonne approximation de la temp´erature du sol pendant la p´eriode annuelle de chauffage intensif et par le fait mˆeme, il permet de bien estimer la quantit´e d'´energie retir´ee du sol par l'´echangeur g´eothermique souterrain (EGS). En ´et´e, la temp´erature du sol et l'´epaisseur du mollisol sont surestim´es par le mod`ele analytique ce qui fait que le mod`ele analytique donne des r´esultats conservateurs.  ABSTRACT: In northern regions, due to climate change, the increase in the annual mean air temperature increases the depth at which the permanently frozen ground (permafrost) is located. This melting causes soil instability and therefore, the instability of the buildings and transport structures above it. These regions are highly dependent on fossil fuels as a large quantity is used to heat buildings and generate electricity. A solution to these problems is presented in this memoir. It involves using a heat exchanger coupled to a horizontal geothermal heat pump for both heating a building and maintaining the integrity of the permafrost beneath it. A new analytical model for horizontal ground heat exchanger based on the finite line source is presented. This model extends to the transient case in the soil and to any desired pipe layout the steady state results for parallel horizontal pipes of Claesson et Dunand (1983). The heat transfer ratio can change along the pipe. The analytical model can not account for the groundwater phase change given the complexity of the phenomenon. When there is no phase change the analytical model is validated by a 3D finite element numerical model. When the phase change is accounted for in the numerical model, for weather data from northern regions, the analytical model still provides good approximations to the ground temperature during the intensive heating season, hence allowing to compute the heat extracted by the ground heat exchanger (GHE). However, summer ground temperature and thaw depth are overestimated by the analytical model, so that the analytical model gives conservative results.