Dissertations / Theses: 'Transfer Optimisation'

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Sobotka, Vincent. "Optimisation thermique du procédé Resin Transfer Molding." Nantes, 2004. http://www.theses.fr/2004NANT2094.

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Abstract:

Les matériaux composites structuraux, à renfort continus (fibres longues ou tissés) sont de plus en plus utilisés, notamment dans les secteurs automobiles, aéronautiques, nautiques et sportifs. Le procédé Resin Transfer Molding est un procédé de fabrication de pièces composites adapté aux séries moyennes correspondant de plus en plus à celles rencontrées dans l'automobile. Ce procédé répond en outre aux exigences environnementales de non émission de solvant, le moulage étant réalisé en moule fermé. Cette étude réalisée dans le cadre des Programmes de Recherche et d'Innovation dans les Transports Terrestres (PREDIT) du Ministère de l'éducation nationale associait plusieurs partenaires académiques et industriels. Elle s'est intéressée à la caractérisation thermique des matériaux composites à base de polyester insaturé et de renforts en verre, ainsi qu'à leur transformation. On a ainsi effectué l'analyse expérimentale par mesure in-situ et la modélisation des transferts thermiques dans le procédé. Des modèles nouveaux ont été développés et validés. Une première illustration d'une méthodologie d'optimisation thermique du procédé a été montrée
Structural composite materials manufactured with continuous reinforcement (either woven or long fibers) are more and more used, notably in the car industries, aeronautical, nautical and sports domains. The Resin Transfer Molding process is a process of composite part manufacture adapted to average production corresponding more and more to those met in car industries. Besides, this process complies with the environmental requirements of solvent release, molding being achieved in closed mold. This work achieved within the framework of the Programs of Research and Innovation in Ground Transport (PREDIT) of the Ministry of National Education associated several academic and industrial partners. It concerned the thermal characterization of composite materials made of unsaturated polyester and glass reinforcements, as well as their transformation. Experimental analyses were carried out by in-situ measures as well as the modelling of the heat transfer in the process. Some new models have been developed and have been validated. A first illustration of a methodology of thermal optimization of the process has been shown

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Thompson, Seth Mkhanyisi. "Optimisation of insertion point during latissimus dorsi tendon transfer." Master's thesis, University of Cape Town, 2018. http://hdl.handle.net/11427/29524.

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Abstract:

Problem and Motivation: Posterior rotator cuff injuries are common (Yamaguchi et al., 2006), (Neri et al., 2009) and often debilitating and irreparable (Sim et al., 2001). Latissimus dorsi (LD) tendon transfers have been shown to be an effective treatment for these massive or irreparable tears (Habermeyer, 2006), (De Casas et al., 2014). This procedure can have unpredictable outcomes (Ling et al., 2009). This is partially caused by discrepancies in the suggested insertion site for the LD tendon during transfers. The current literature is composed of in-silico studies which ignore the practicalities of the human body (Magermans et al., 2004), in-vivo studies which use subjective pain scores, and small scale cadaver trials. For these reasons, a study is needed that uses the power of in-silico modeling in a way that is verified using in-vitro testing on cadavers. Aims and Objectives: The aim of this study is to determine the effects of varying the insertion point of the LD tendon on the humeral head to treat posterior rotator cuff tears in terms of the effects on strength, primarily in rotation and in flexion over a range of motion. The objectives are to use an in-silico model to define the effects of various insertion points and validate this model using a cadaver trial before presenting the final findings. Methods: In-silico Model The Upper Extremity Model (Holzbaur et al., 2005) was used to simulate tendon transfers. The moment arms in flexion and rotation were measured and recorded at angles of 0° and 90° of forward ix elevation. The moment arms at each point were then projected onto humeral maps to display the results. Cadaver Trial Four fresh frozen cadaver torsos (eight shoulders) were mounted into a specifically designed rig. The LD was transferred to 7 points illustrative of the humeral head. The strain generated by the humerus in rotation on the clamps was measured at 0° and 90° of forward flexion for each point. These were then compared. Results In-silico Model The in-silico moment arm maps were generated and analysed. The optimal point for external rotation at 0° of flexion was the lesser tuberosity. Moment arms to produce external rotation were found over the entire greater tuberosity. Flexion was only generated on the posterior edge of the greater tuberosity. At 90° of flexion, little to no rotation generating moment arms were found in the lesser tuberosity and the anterior ridge of the greater tuberosity. Rotation generating moment arms were not significantly different between the posterior edge and the face of the greater tuberosity. No areas generated flexion moment arms. Cadaver Trial At 0° of flexion, the lesser tuberosity (point 1) generated the most flexion, with the greater tuberosity (points 2-7) also generating external rotation, but at reduced levels. At 90° of flexion, the lesser tuberosity and the anterior ridges of the greater tuberosty (points 1-3) generated no significant rotation. The posterior ridge and face of the greater tuberosity generated similar amounts of flexion, greater than points 1-3 Conclusions: The in-silico model was validated in rotation by the cadaver trials and this validation was extended to flexion. For maximum rotation strength at 0° of flexion and no flexion strength, the x lesser tuberosity is the optimal point. For maximum rotation strength and no flexion throughout the motion of flexion, the middle of the face of the greater tuberosity is the optimal area. For maximum rotation throughout the motion of flexion, points 4 and 5 (the posterior edge of the greater tuberosity) represent the optimal area for insertion. This area represents the optimal compromise in terms of range of motion and strength.

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McNab, Christopher. "Design optimisation of internally finned tube charge-air coolers." Thesis, University of Brighton, 1997. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.246001.

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Obame, Mve Herbert. "Compréhension des écoulements et optimisation des transferts de chaleur et de masse au sein d’une structure capillaire." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0052/document.

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Abstract:

La climatisation automobile est un enjeu majeur pour les constructeurs automobiles dans la mesure où elle occasionne un rejet de 10 g de CO2 par km, une surconsommation énergétique de près de 5 % et sera pris en compte dans le bilan MEVG à l'horizon 2020. Dans cette perspective, le constructeur automobile PSA Peugeot Citroën a développé un nouveau procédé : la climatisation par absorption de vapeur d'eau par une solution saline de bromure de lithium, qui marque la rupture avec le système classique à compression de vapeur. Le travail mené dans ce manuscrit s'est focalisé au niveau de l'organe principal du système, l'évaporateur/absorbeur où les deux fluides s'écoulent et sont confinés chacun entre deux grilles tissées par des effets capillaires. Les transferts de masse et de chaleur qui s'y produisent, ont lieu à l'interface liquide/vapeur formée par des ménisques de forme complexe qui constituent la surface de d'échange. L'objectif est d'intensifier les transferts de masse et de chaleur qui diffuse à travers l'interface. Un banc expérimental permettant la description tridimensionnelle de la forme des ménisques au moyen de la microscopie confocale a été développé. Le modèle « volume of fluid » a été utilisé pour la reconstruction numérique de l'interface liquide/ vapeur. La comparaison entre les données expérimentales et les simulations numériques a montré un bon accord. Ces simulations montrent que l'écoulement est influencé par la grille avec la création de zones mortes et des mouvements de vorticité. Une optimisation numérique a été menée avec comme fonction objectif le flux qui diffuse à travers l'interface. Celle-ci a permis de définir des paramètres optimales de la grille permettant d’atteindre un flux de chaleur de près de 2,5 fois supérieur à celui du cas de référence. Cette optimisation a permis l'identification d'une zone préférentielle dans laquelle les transferts de chaleur sont maxima. Le travail a aussi abordé l'influence de la forme des fils et de la forme des ménisques, montrant qu'il est préférable d’adopter des matériaux à caractère hydrophobe avec des fils à section circulaire
Abstract The automotive air conditioning is a major challenge for the automotive manufacturers insofar it causes a release of 10 g/CO2/km, engenders an extrafuel consumption of 5 % and will be taken into account in the balance sheet in 2020 MEVG. In this perspective, the automotives constructor PSA Peugeot Citroën has developed a new process, absorption air conditioning of water vapor by lithium bromide solution, which marks a break with the classic vapor-compression system. This manuscript is focused at the main body of the system, an innovative evaporator/absorber where both fluids are flowing down and confined between two finely meshed plastic wire screens and maintained between them by capillary effects. The heat and mass transfers in this system occur at the liquid/vapour interface formed by complex menisci that represent the surface of transfer. An experimental test bench allowing the description of three-dimensional shape of menisci using confocal microscopy has been carried. The volume of fluid model has been used for the numerical reconstruction of the liquid/vapour interface. The comparison between numerical and experimental data has shown a good agreement. Numerical simulations have shown that the flow is influenced by the geometry that promotes the creation of stagnant layer solution and vorticity zones. A numerical optimization has been carried with as objective function the heat rate that di uses through the interface. This one has allowed to get out the optimal parameters allowing to have an heat rate of more than 2.5 times higher compared to the reference case. This optimization has highlighted a preferential zone in which heat transfers are maximum. The work has also dealt with the e ect of the shape of the wires and the effect of the shape of menisci on the transfer, showing that it is preferable to work with hydrophobic materials and with cylindrical wires

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Pohl, Julien. "Turbine stator well heat transfer and design optimisation using numerical methods." Thesis, University of Leeds, 2016. http://etheses.whiterose.ac.uk/15939/.

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Abstract:

Engine components are commonly exposed to air temperatures exceeding the thermal material limit in order to increase the overall engine performance and to maximise the engine specific fuel consumption. To prevent the overheating of the materials and thus the reduction of the component life, an internal flow system must be designed to cool the critical engine parts and to protect them. As the coolant flow is bled from the compressor and not used for the combustion an important goal is to minimise the amount of coolant in order to optimise the overall engine performance. Predicting the metal temperatures is of paramount importance as they are a major factor in determining the component stresses and lives. In addition, as modern engines operate in ever harsher conditions due to efficiency requirements, the ability to predict thermo-mechanical displacements becomes very relevant: on the one hand, to prevent damage of components due to excessive rubbing, on the other hand, to understand how much air is flowing internally within the secondary air system for cooling and sealing purposes, not only in the design condition but throughout the engine life-span. In order to achieve this aero-engine manufacturers aim to use more and more accurate numerical techniques requiring multi-physics models, including thermo-mechanical finite elements and CFD models, which can be coupled in order to investigate small variations in temperatures and displacements. This thesis shows a practical application and extension of a numerical methodology for predicting conjugate heat transfer. Extensive use is made of FEA (solids) and CFD (fluid) modeling techniques to understand the thermo-mechanical behaviour of a turbine stator well cavity, due to the interaction of cooling air supply with the main annulus. Previous work based on the same rig showed diffculties in matching predictions to thermocouple measurements near the rim seal gap. In this investigation, further use is made of existing measurements of hot running seal clearances in the rig. The structural deflections are applied to the existing model to evaluate the impact in flow interactions and heat transfer. Furthermore, for one test case unsteady CFD simulations are conducted in order to take into account the flow unsteadiness in the heat transfer predictions near the rim. In addition to a baseline test case without net ingestion, a case simulating engine deterioration with net ingestion is validated against the available test data, also taking into account cold and hot running seal clearances. Furthermore an additional geometry with a stationary deflector plate is modelled and validated for the same flow cases. Experiments as well as numerical simulations have shown that due to the deflector plate the cooling flow is fed more directly into the disc boundary layer, allowing more effective use of less cooling air, leading to improved engine efficiency. Therefore, the deflector plate geometry is embedded in a CFD-based automated optimisation loop to further reduce the amount of cooling air. The optimisation strategy concentrates on a flexible design parameterisation of the cavity geometry with deflector plate and its implementation in an automatic 3D meshing system with respect of finally executing an automated design optimisation. Special consideration is given to the flexibility of the parameterisation method in order to reduce design variables to a minimum while also increasing the design space flexibility & generality. The parameterised geometry is optimised using a metamodel-assisted approach based on regressing Kriging in order to identify the optimum position and orientation of the deflector plate inside the cavity. The outcome of the optimisation is validated using the benchmarked FEA-CFD coupling methodology.

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Mujanayi, Katumba Jean-Marc. "Thermal management and optimisation of heat transfer from discrete heat sources." Diss., University of Pretoria, 2016. http://hdl.handle.net/2263/61318.

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Abstract:

These days, the cooling of new generation electronic servers is a challenge due to the immense heat generated by them. In order to avoid overheating caused by the important rise in temperature appropriate cooling procedures must be used in order to meet the thermal requirement. The current study aims at addressing the issue of overheating in this field, and focuses on the thermal management of electronic devices modelled as a discrete heat sources (mounted in a rectangular cavity) with uniform heat flux applied from the bottom. A review of the literature published regarding the convective heat transfer from heated sources as well as a thorough background on the theory of the cooling of discrete sources by forced convection in rectangular channel is provided in this study. It was showed that the heat transfer performance in channel is strongly influenced by the geometric configurations of heat sources. Therefore, the arrangement and geometric optimisation are the main considerations in the evaluation of thermal performance. Unlike experimental methods that were carried out widely in the past, which provided less cost-effective and more time-consuming means of achieving the same objective, in this study we first explore the possibilities and the advantages of using the CD-adapco's CFD package Star-CCM+ to launch a three dimensional investigation of forced convection heat transfer performance in a channel mounted with equidistant heatgenerating blocks. Numerical results were validated with available experimental data, and showed that the thermal performance of the heat transfer increases with the strength of the flow. The second objective was to maximise the heat transfer density rate to the cooling fluid and to minimise both the average and the maximum temperature in the channel by using the numerical optimisation tool HEEDS/Optimate+. The optimal results showed that better thermal performance was not obtained when the heated sources followed the traditional equidistance arrangement, but was achieved with a specific optimal arrangement under the total length constraint for the first case. Subsequently, for the second case study, on the volume constraints of heat sources, the results proved that optimal configurations that maximise the heat transfer density rate were obtained with a maximum of either the height-to-length ratio or the height-to-width ratio. It was concluded that the heat transfer rate to the cooling fluid increases significantly with the Reynolds number and the optimal results obtained numerically are found to be fairly reliable.
Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2016.
Mechanical and Aeronautical Engineering
MSc
Unrestricted

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Alfama, Marco. "Theoretical and experimental investigation of the heat transfer and pressure drop optimisation on textured heat transfer surfaces." Diss., University of Pretoria, 2017. http://hdl.handle.net/2263/62792.

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Abstract:

Modern nuclear reactors still use Zirconium-4 Alloy (Zircaloy®) as the cladding material for fuel elements. A substantial amount of research has been done to investigate the boiling heat transfer behind the cooling mechanism of the reactor. Boiling heat transfer is notoriously difficult to quantify in an acceptable manner and many empirical correlations have been derived in order to achieve some semblance of a mathematical model. It is well known that the surface conditions on the heat transfer surface plays a role in the formulation of the heat transfer coefficient but on the other hand it also has an effect on the pressure drop alongside the surface. It is therefore necessary to see whether there might be an optimum surface roughness that maximises heat transfer and still provides acceptably low pressure drop. The purpose of this study was to experimentally measure pressure drop and heat transfer associated with vertical heated tubes surrounded by flowing water in order to produce flow boiling heat transfer. The boiling heat transfer data was used to ascertain what surface roughness range would be best for everyday functioning of nuclear reactors. An experimental set-up was designed and built, which included a removable panel that could be used to secure a variety of rods with different surface roughnesses. The pressure drop, surface temperature, flow rate and heat input measurements were taken and captured in order to analyse the heat transfer and friction factors. Four rods were manufactured with different roughnesses along with a fifth rod, which remained standard. These rods were tested in the flow loop with water in the upward flow direction. Three different system mass flow rates were used: 0kg/s, 3.2kg/s and 6.4kg/s. Six repetitions were done on each rod for the tests; the first repetition was not used in the results since it served the purpose to deaerate the water in the flow loop. The full range of the power input was used for each repetition in the tests. For the heat transfer coefficient at a system mass flow rate of 3.2kg/s, satisfactory comparisons were made between the test results and those found in literature with an average deviation of 14.53%. At 6.4kg/s system mass flow rate the comparisons deviated on average 55.45%. The velocity of the fluid in the test section was calculated from the pressure drop and was validated using separate tests. The plain rod, with no added roughness, was found to be the optimal surface roughness which is what is used in industry today. The flow loop was in need of a couple of redesigns in order to produce more accurate results. Future work suggestions include adding more rods in the test section in order to investigate the nature of heat transfer in a rod bundle array as well as implementing all the suggested changes listed in the conclusion.
Dissertation (MEng)--University of Pretoria, 2017.
Mechanical and Aeronautical Engineering
MEng
Unrestricted

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Barrut, Bertrand. "Etude et optimisation du fonctionnement d’une colonne airlift à dépression - Application à l’aquaculture." Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20125.

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Abstract:

L'objectif de ce travail était d'étudier les trois fonctions d'une colonne airlift sous dépression qui sont le pompage, les transferts gaz-liquide et l'extraction de matières particulaires par moussage-écumage. Le champ d'application ciblé concernait principalement le traitement des eaux aquacoles incluant l'extraction et la concentration de microalgues naturelles ou de culture. Chacune des fonctions a été étudiée séparément afin d'évaluer les capacités de l'airlift dans différentes conditions. L'étude de la fonction pompage a montré l'importance de la nature de l'eau, du type de diffuseur d'air, du débit gazeux injecté et du niveau de dépression appliqué. En eau douce, une forte coalescence des bulles est observée. Elle a pour conséquence une rétention gazeuse plus faible qu'en eau de mer. Le débit d'eau fourni par la colonne apparaît ainsi supérieur en eau douce (30 à 35 m3.h-1 contre seulement 10 à 20 m3.h-1 en eau de mer pour 5 m3.h-1 d'air injecté). A l'inverse, la hauteur de refoulement disponible est plus élevée en eau de mer (jusqu'à 0.8 m) qu'en eau douce (0.6 m maximum). Pour des circuits d'aquaculture où la perte de charge est faible, l'airlift est un système de pompage économique qui permet de réduire d'environ 40 % la consommation d'énergie par rapport à celle de pompes centrifuges. La colonne airlift présente également des capacités de transferts de matière comparables à celles de systèmes conventionnels. Les valeurs de KLa calculées pour la désorption du CO2 et comprises entre 0.002 et 0.01 s-1, sont environ quatre fois inférieures à celles obtenues pour le transfert d'oxygène par aération dans des conditions comparables. Les efficacités de transfert sont comprises entre 0.02 et 0.023 Kg.KW.h-1 pour le CO2 et entre 1.52 et 1.8 Kg.KW.h-1 pour l'O2. Les vitesses de transfert dépendent significativement du débit d'air, de la température, de la taille moyenne des bulles et de la présence d'aliments dans le bassin d'élevage. Elles sont peu affectées par la salinité, le niveau de dépression, la longueur du tube interne d'échange et le débit d'eau. Enfin, les capacités de séparation par moussage-écumage évoluent de façon positive quand le débit d'air et la taille des bulles sont réduits. L'efficacité globale d'extraction diminue avec l'augmentation de la concentration des produits extraits qui peut atteindre 130 fois la concentration initiale. La colonne à dépression apparaît ainsi comme un système multifonctionnel performant, même si l'efficacité maximale, pour chacune des fonctions, correspond à des conditions opératoires différentes. Ce procédé ouvre des perspectives de développement intéressantes dans des secteurs variés (de l'aquaculture au traitement des eaux industrielles)
The aim of this work was to study the three functions of a vacuum airlift, which are water pumping, mass transfer and foam fractionation. The investigations mainly focused on the treatment of fish culture water and on phytoplancton harvesting. Each function was studied separately, in order to assess the performance of the vacuum airlift with specific operating conditions. By studying the airlift pump, the effects of water and diffuser types, air injection conditions and depression level were shown. In fresh water, bubble coalescence was observed, which reduced gas holdup compared to sea water. Consequently, the water flow of the vacuum airlift appeared higher in fresh water than in sea water (30 to 35 m3.h-1 against 10 to 20 m3.h-1) for the same air flow rate (5 m3.h-1). Conversely, the available lift height was higher in sea water (up to 0.8 m) than in fresh water (0.6 m maximum). For low head aquaculture systems, the vacuum airlift may be an economical pumping system which allows a 40 % energy saving compared to centrifugal pumps. The vacuum airlift had a mass transfer efficiency similar to other gas transfer systems. The KLa values calculated for CO2 desorption ranged between 0.002 and 0.01 s-1. They were four times lower than those obtained for oxygen transfer in similar conditions. Mass transfer efficiencies ranged between 0.02 and 0.023 Kg.KW.h-1 for CO2 and between 1.52 and 1.8 Kg.KW.h-1 for O2. Mass transfer velocities significantly depended on air flow rate, water temperature, average bubble size and the presence of feed in the rearing tank. They are weakly depending on salinity, depression level, inner tube length or water flow. At last, foam fractionation increased when air flow and bubble size were reduced. The extraction efficiency decreased when the concentration of the extracted product increased (maximal concentration factor around130). The vacuum airlift appeared to be as a high-performance multifunctional system, even if the maximal efficiency for each of the functions corresponds to different operating conditions. This process could be used in a large scope of fields ranging from aquaculture to industrial water treatment

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Lindqvist, Camilla. "Genetic Engineering of T Lymphocytes for Cancer Immunotherapy : Optimisation of Gene Transfer." Thesis, Uppsala University, Department of Medical Biochemistry and Microbiology, 2006. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-7139.

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Abstract:

T lymphocytes can be rendered specific against a wide range of antigens by the genetic transfer of a chimeric receptor, a fusion between the antigen-binding domain of an antibody and the signalling domain of a T cell receptor. The use of such chimeric T lymphocytes has shown promising results for cancer therapy. Previous experiments in our laboratory have shown low rates of gene transfer using retroviral vectors. In this study, investigations have been done to increase the number of genetically modified cells. Different enhancers such as PLL and polybrene have previously been used in combination with retroviral transduction. The optimal retroviral protocol in this study showed to be the use of retrovectors produced with twice the normal concentration of the plasmids encoding env and gag-pol rather than the use of the enhancers. A 6-day pre stimulation of T lymphocytes prior transduction together with a centrifugation step increased the rate of modified cells even further. Alternative approaches of gene transfer were also investigated, including plasmid transfection and adenoviral transduction. While transfection protocols yielded low numbers of modified cells, adenoviral vectors showed the highest rate of gene transfer.

Cancer är den sjukdom som idag, efter hjärt-kärl-sjukdomar, kräver flest dödsfall i i-länder. Som en alternativ behandlingsmetod mot cancer pågår just nu forskning om genetiskt förbättrade immunceller, s.k. chimära T lymfocyter, skulle kunna användas för att döda tumörceller. De chimära cellerna är utrustade med en konstgjord receptor som är en fusion av en antikropp och en signalkedja. Det gör att cellerna kan riktas mot ett brett urval av cancertyper. Att få cellerna att ta upp generna som behövs för den konstgjorda receptorn har visats sig vara problematiskt. Den här studien har därför som mål att förbättra cellernas förmåga att ta upp gener. För detta har vi använt oss av retrovirus- och adenovirus-system tillsammans med försök att få cellerna att spontant ta upp generna, sk. plasmid-transfektion. Studien har visat att de båda virussystemen ger högst antal modifierade celler. Olika substanser som tidigare har visat sig förhöja graden av gentillförsel har testats, men vår studie har visat att tillverkningen av virusvektorerna har större påverkan på resultaten än någon av de olika hjälpmedlen.

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Vicatos, George. "Heat and mass transfer characteristics: design and optimisation of absorption refrigeration machines." Doctoral thesis, University of Cape Town, 1995. http://hdl.handle.net/11427/17476.

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Abstract:

Bibliography: pages 205-209.
An extensive literature study on the subject of absorption refrigeration has revealed that there is no proven methodology that can be used to design, optimise and size a plant. On the contrary there are numerous methods which analyse the performance of an existing plant from collected data. These methods however, do not provide any means of predicting how the analysed plant would perform if one or more of its working conditions should change. This work provides a complete design for an ammonia-water absorption refrigeration plant. The ranges of the working conditions in the evaporator and condenser are from -5°C to -55°C and from 5°C to 45°C respectively. For any combination of temperatures within these ranges, the temperature of the generator is optimised for maximum performance of the plant. Depending on the refrigeration capacity, the components are sized and designed. The proper design of the various components takes into account both heat and mass transfer correlations, something which has not been considered in the past as a necessary step for absorption refrigeration machines. Literature indicates that there is a vast amount of research into the absorption of gases into liquids and two-phase flows through tubes of various sections. The correlations cited in these studies have been used in designing the absorption column, evaporator and generator. The proposed optimisation method is a novel approach in designing a plant and stems from the fact that the performance of the absorption refrigerator reaches a maximum at a specific generator temperature. For this, optimisation curves have been developed, which for a particular combination of evaporator and cooling environment temperatures, both the optimum generator temperature and the maximum performance of the plant are predicted. The equations used in the computerised simulation procedure are based on the well-established enthalpy-concentration chart for the ammonia-water mixtures. Thus the properties of the mixture at various points in the plant are accurately predicted. Published computerised procedures in the past have been proven inaccurate in predicting the properties of the mixtures at near pure-ammonia concentrations. The validity of the simulation model is verified by tests performed on a laboratory size absorption plant. The plant was built from design parameters predicted by the simulation model for a refrigeration capacity of 1 kW at -l5°C evaporator coil and 25°C condensate temperatures. Thereafter the unit was operated for a range of evaporator conditions while the generator temperature was varied.

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Van, Aarde Michiel Nicolaas. "The optimisation of transfer chutes in the bulk materials industry / M.N. van Aarde." Thesis, North-West University, 2009. http://hdl.handle.net/10394/5061.

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Abstract:

Bulk materials handling is a rapidly growing global industry. Immense challenges exist to improve the efficiency and cost effectiveness of transporting and handling bulk materials continuously. The nature and scale of bulk materials handling varies from country to country. This study specifically focuses on the handling of bulk materials in the mining sector. Within this industry, transfer chutes are a key component used for transferring bulk material from one conveyor to another. Among other uses it can also be used under hoppers or silos to transfer material to conveyors, trains, trucks or ships. In a continuous effort to improve the efficiency of processes the industry is bombarded with transfer chute problems that include: • blocked chutes • high wear of liner materials • spillage due to skew loading • conveyor belt wear at loading points. Thorough investigation of existing transfer points, before modifying or replacing them with another configuration, gives better insight into the problems. This aids the designer to come up with the optimum solution for a specific transfer point. In this dissertation a study is done on the configuration of dynamic chutes or hood and spoon chutes. After completing a detailed investigation of existing problems, the study focuses on rectifying material transfer problems and designing for ease of maintenance. Adding to the improved flow in the new design, for the specific case study discussed in this dissertation, other design details are discussed which further validates the new design. This design improves the wear life of the liners inside the chute and minimises down time by reducing maintenance shutdowns. There are literally endless possibilities when it comes to chute configurations due to the uniqueness of each plant, material type and layout constraints. It is therefore beneficial to know what issues to address in the process of chute design or optimisation. This study focuses on a specific case study with unique problems and solutions. It should however give further insight and a basic understanding of what a chute designer must consider, and the methods taken, to optimise an existing material transfer point. The purpose of this document is therefore not to provide the reader with a recipe for chute optimisation but rather with the knowledge to comprehend the problems and solutions by discussing a specific industry case study.
Thesis (M.Ing. (Mechanical Engineering))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2010.

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Stocks, Marc Darren. "Geometric optimisation of heat transfer in channels using Newtonian and non-Newtonian fluids." Diss., University of Pretoria, 2012. http://hdl.handle.net/2263/33348.

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Abstract:

The continual advance in manufacturing processes has resulted in significantly more compact, high performance, devices. Consequently, heat extraction has become the limiting factor, and of primary concern. Therefore, a substantial amount of research has been done regarding high efficiency micro heat exchangers, employing novel working fluids. This dissertation numerically investigated the thermal behaviour of microchannel elements cooled by Newtonian and non-Newtonian fluids, with the objective of maximising thermal conductance subject to constraints. This was done, firstly, for a two-dimensional simple microchannel, and secondly, for a three-dimensional complex microchannel. A numerical model was used to solve the governing equations relating to the flow and temperature fields for both cases. The geometric configuration of each cooling channel was optimised for Newtonian and non-Newtonian fluids, at a fixed inlet velocity and heat transfer rate. In addition, the effect of porosity on thermal conductance was investigated. Geometric optimisation was employed to the simple and complex microchannels, whereby an optimal geometric ratio (height versus length) was found to maximise thermal conductance. Moreover, analysis indicated that the bifurcation point of the complex microchannel could be manipulated to achieve a higher thermal conductance. In both cases, it was found that the non-Newtonian fluid characteristics resulted in a significant variation in thermal conductance as inlet velocity was increased. The ii characteristics of a dilatant fluid greatly reduced thermal conductance on account of shear-thickening on the boundary surface. In contrast, a pseudoplastic fluid showed increased thermal conductance. A comparison of the simple and complex microchannel showed an improved thermal conductance resulting from greater flow access to the conductive area, achieved by the complex microchannel. Therefore, it could be concluded that a complex microchannel, in combination with a pseudoplastic working fluid, substantially increased the thermal conductance and efficiency, as opposed to a conventional methodology.
Dissertation (MEng)--University of Pretoria, 2012.
gm2014
Mechanical and Aeronautical Engineering
unrestricted

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Quintero, Garcia Karla Rossa. "Optimisation d'alignements d'un réseau de pipelines basée sur les algèbres tropicales et les approches génétiques." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0030/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’optimisation d’opérations dans un terminal maritime pétrolier en vue d’assister les opérateurs de supervision. L’objectif est de fournir des solutions candidates pour la sélection d’alignements (chemins) de pipelines et pour l’ordonnancement d’opérations de transfert de pétrole et de maintenance de vannes. La principale difficulté de ce travail est la gestion d’un réseau à ressources limitées et conflictuelles. La prise de décision doit être réalisée en fonction des disponibilités des dispositifs, de la capacité opérative du réseau, d’aspects financiers (pénalités) liés au service, et d’activités de maintenance planifiées au préalable. L’optimisation est abordée par des approches tropicales du fait que ces techniques appréhendent de manière concise et intuitive les phénomènes de synchronisation. Les propositions développées ici commencent par des modèles d’optimisation algébriques mono-objectif et se complexifient, lors de l’intégration de nouvelles variabilités, jusqu’à la proposition de modèles d’optimisation multi-objectif hybrides par approches d’intelligence artificielle et algébriques. Dans un premier temps, un modèle d’optimisation mono-objectif non linéaire est proposé en algèbre (max,+) pour minimiser les pénalités, intégrant des phénomènes de nature différente dans une contrainte générique unique. Dans un deuxième temps, la linéarisation est résolue par une priorisation des opérations en conflit. Dans ce contexte, deux critères de linéarisation sont considérés : le premier concernant les pénalités potentielles pour les clients, et le deuxième concernant la criticité des opérations. Le modèle (max,+) non linéaire minimisant les pénalités est étendu pour la prise en compte de la recherche d’alignements et de la minimisation des retards des opérations de maintenance. Pour appréhender la dimension multi-objectif, une approche hybride d’algorithmes génétiques et des systèmes (max,+) linéaires est ensuite discutée. Enfin, dans un cadre plus formel, un nouveau produit synchrone exploitant les phénomènes de parallélisme au plus tôt est défini pour des automates tropicaux pour minimiser le makespan. Les propositions sont validées par des données industrielles recueillies auprès de l’entreprise pétrolière PDVSA et du fournisseur de solutions de supervision Thales Group. Les principales contributions à la recherche relèvent de la considération des approches tropicales dans la résolution de la problématique d’optimisation conduisant à des modèles concis et potentiellement linéaires, la proposition d’une approche hybride d’algorithmes génétiques et systèmes (max,+) linéaires exploitant les avantages de recherche distribuée des approches de l’intelligence artificielle avec les modèles concis issus de l’algèbre (max,+), et de la définition d’un nouveau produit synchrone d’automates tropicaux par une exploitation des phénomènes de parallélisme pour un comportement au plus tôt
This thesis addresses operations optimization in an oil seaport with the fundamental purpose of assisting supervision operators. The objective is to provide candidate solutions for pipeline alignment (path) selection and for scheduling of oil transfer operations, as well as maintenance operations, considering that the system has limited and conflicting resources. Informed decision making should consider operations scheduling and alignment selection based on : devices availability, operative capacity of the network, financial aspects (penalties) due to late service, and a predefined maintenance schedule. The optimization problem is addressed by tropical approaches given their potential for yielding concise and intuitive representations when modeling synchronization phenomena. The proposals developed herein start by algebraic mono-objective optimization models. They subsequently become more complex, as new aspects are included, leading to the formulation of hybrid multi-objective optimization models based on artificial intelligence approaches as well as (max,+)-linear system theory. Firstly, a mono-objective optimization model is proposed in (max,+) algebra for penalty minimization. This model integrates different nature phenomena into one single constraint. It is nonlinear, considers predefined alignments for transfer operations and is validated through an optimization solver (LINGO). Secondly, linearization of such model is introduced for prioritization of conflicting operations. Within this context, 2 criteria are addressed: potential penalties for clients and, on the other hand, operations criticality. The nonlinear (max,+) model minimizing penalties is extended in order to consider alignment search and delay minimization for maintenance operations. In order to address the multi-objective nature of the problem, an approach based on genetic algorithms and (max,+)-linear system theory is proposed. Finally, in a more formal framework, a new synchronous product for tropical automata exploiting parallelism phenomena at the earliest is defined in order to minimize the makespan. The proposed models and methods herein have been validated by industrial data gathered from the oil company PDVSA and from the supervision solutions provider Thales Group. The main contributions of this research are, firstly, the application of tropical approaches to this specific optimization problem, yielding concise and potentially linear models. Secondly, the proposal of a hybrid approach based on genetic algorithms and (max,+)-linear systems, which exploits the advantages of the distributed search of artificial intelligence approaches and the conciseness of the models stemming from (max,+) algebra. The final contribution focuses on the definition of the alphabet for a new synchronous product of tropical automata

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Engels, Boris. "Optimisation of retroviral gene transfer in T lymphocytes for the redirection of PBL-specificity." [S.l.] : [s.n.], 2005. http://www.diss.fu-berlin.de/2005/260/index.html.

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Kamci, Hamdi. "Optimisation Of Agrobacterium Mediated Gene Transfer And Micrografting Systems In Lentil (lens Culinaris Medik)." Master's thesis, METU, 2004. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/2/12605460/index.pdf.

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Abstract:

In this work Agrobacterium (KYRT1::pTJK136) mediated gene transfer to lentil (Lens culinaris Medik.) embriyo apex and regeneration through micro-grafting in lentil was studied. In micro-grafting two different types root stock stem height and root stock preparations were optimized. According to the results half stem length was found to be more successful then the full. Also lentil root stock was more successful then the chickpea root stock. The types of root stock preparations studied were designated as Z and M. The Z type root stock was superior then the M type, when the micro-grafting, hardening and green-house stages were concerned. In study of Agrobacterium mediated gene transfer to lentil embryo apex the effect of the following parameters on the transformation efficiency were addressed
type and intensity of injury, type of pre-incubation media for injured explants, effect of evacuation, effect of L-cysteine during co-cultivation and Agrobacterium incubation duration. According to the results crushing type of injury was superior over the poking and sonication type of injuries. Following the injury Hogland`s solution was used as pre-incubation media prior to infection. The effect of evacuation parameter was found to be insignificant whereas the effect of L-cysteine during co-cultivation was negative on the transformation efficiency. According to the Agrobacterium incubation duration studies, 240 minutes, followed by 120 minutes of Agrobacterium incubation were the most efficient in terms of transformation efficiency. However, since there was no significant difference among the two 120 minutes chosen to be the optimum bacterial incubation duration.

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Deivakkannu, Ganesan. "Data acquisition and data transfer methods for real-time power system optimisation problems solution." Thesis, Cape Peninsula University of Technology, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11838/1178.

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Abstract:

Thesis submitted in fulfilment of the requirements for the degree Master of Technology: Electrical Engineering in the Faculty of Engineering at the Cape Peninsula University of Technology 2014
The electric power utilities play a vital role in the generation, transmission and distribution of the electrical power to the end users. The power utilities face two major issues, i.e. i) power grids are expected to operate close to the maximum capacity, and ii) there is a need for accurate and better monitoring and control of the power system network using the modern technology and the available tools. These two issues are interconnected as better monitoring allows for better control of the power system. Development of the new standard-based power system technologies contributed to raising the ideas for building of a Smart grid. The challenges are that this process requires development of new control and operation architectures and methods for data acquisition, data transfer, and control computation. These methods require data for the full dynamic state of the power system in real-time, which leads to the introduction of the synchrophasor-based monitoring and control of the power system. The thesis describes the research work and investigations for integration of the existing new power system technologies to build fully automated systems for real-time solution of power system energy management problems, incorporating data measurement and acquisition, data transfer and distribution through a communication network, and data storage and retrieval in one whole system.

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Olakoyejo, O. T. (Olabode Thomas). "Geometric optimisation of conjugate heat transfer in cooling channels with different cross-sectional shapes." Thesis, University of Pretoria, 2012. http://hdl.handle.net/2263/25484.

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Abstract:

In modern heat transfer, shape and geometric optimisation are new considerations in the evaluation of thermal performance. In this research, we employed constructal theory and design to present three-dimensional theoretical and numerical solutions of conjugate forced convection heat transfer in heat generating devices with cooling channels of different cross-sectional shapes. In recent times, geometric configurations of cooling channel have been found to play an important role in thermal performance. Therefore, an efficient ways of optimally designing these cooling channels shapes is required. Experimentation has been extensively used in the past to understand the behaviour of heat removals from devices. In this research, the shapes of the cooling channels and the configurations of heat-generating devices were analytically and numerically studied to minimise thermal resistance and thus illustrate cooling performance under various design conditions. The cooling channels of five different cross-sectional shapes were studied: Circular, square, rectangular, isosceles right triangular and equilateral triangular. They were uniformly packed and arranged to form larger constructs. The theoretical analysis is presented and developed using the intersection of asymptotes method. This proves the existence of an optimal geometry of parallel channels of different cross-sectional shapes that penetrate and cool a volume with uniformly distributed internal heat generation and heat flux, thus minimising the global thermal resistance. A three-dimensional finite volume-based numerical model was used to analyse the heat transfer characteristics of the cross-sectional shapes of various cooling channels. The numerical computational fluid dynamics (CFD) package recently provided a more cost-effective and less time-consuming means of achieving the same objective. However, in order to achieve optimal design solutions using CFD, the thermal designers have to be well experienced and carry out a number of trial-and-error simulations. Unfortunately, this can not always guarantee an accurate optimal design solution. In this thesis a mathematical optimisation algorithm (a leapfrog optimisation program and DYNAMIC-Q algorithm) coupled with numerical CFD was employed and incorporated into the finite volume solver, –FLUENT, and grid (geometry and mesh) generation package, – GAMBIT to search and identify the optimal design variables at which the system would perform optimally for greater efficiency and better accuracy. The algorithm was also specifically designed to handle constraint problems where the objective and constraint functions were expensive to evaluate. The automated process was applied to different design cases of cooling channels shapes. These cooling channels were embedded in a highly conductive solid and the peak temperature was minimised. The trend and performance of all the cooling channel shapes cases studied were compared analytically and numerically. It was concluded that an optimal design can be achieved with a combination of CFD and mathematical optimisation. Furthermore, a geometric optimisation of cooling channels in the forced convection of a vascularised material (with a localised self-cooling property subjected to a heat flux) was also considered. A square configuration was studied with different porosities. Analytical and numerical solutions were provided. This gradient-based optimisation algorithm coupled with CFD was used to determine numerically the optimal geometry that gave the lowest thermal resistance. This optimiser adequately handled the numerical objective function obtained from numerical simulations of the fluid flow and heat transfer. The numerical results obtained were in good agreement with results obtained in the approximate solutions based on scale analyses at optimal geometry dimensions. The approximate dimensionless global thermal resistance predicted the trend obtained in the numerical results. This shows that there were unique optimal design variables (geometries) for a given applied dimensionless pressure number for fixed porosity. The results also showed that the material property had a significant influence on the performance of the cooling channel. Therefore, when designing the cooling structure of vascularised material, the internal and external geometries of the structure, material properties and pump power requirements would be very important parameters to be considered in achieving efficient and optimal designs for the best performance. Finally, this research investigated a three-dimensional geometric optimisation of conjugate cooling channels in forced convection with an internal heat generation within the solid for an array of cooling channels. Three different flow orientations based on constructal theory were studied numerically- firstly, an array of channels with parallel flow; secondly, an array of channels in which flow of every second row was in a counter direction and finally, an array of channels in which the flow direction in every channel was opposite to that of previous channel. The geometric configurations and flow orientations were optimised in such a way that the peak temperature was minimised subject to the constraint of fixed global volume of solid material. The optimisation algorithm coupled with CFD was also used to determine numerically the optimal geometry that gave the lowest thermal resistance. The use of the optimisation algorithm coupled with the computational fluid dynamics package; render the numerical results more robust with respect to the selection of optimal structure geometries, internal configurations of the flow channels and dimensionless pressure difference.
Thesis (PhD(Eng))--University of Pretoria, 2012.
Mechanical and Aeronautical Engineering
unrestricted

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Williamson, N. J. "Numerical modelling of heat and mass transfer and optimisation of a natural draft wet cooling tower." Connect to full text, 2008. http://ses.library.usyd.edu.au/handle/2123/4035.

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Abstract:

Thesis (Ph. D.)--University of Sydney, 2007.
Title from title screen (viewed February 12, 2009). Includes graphs and tables. Submitted in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy to the School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering. Includes bibliographical references. Also available in print form.

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Santosa, I. Dewe. "Optimisation gas coolers for CO2 refrigeration application." Thesis, Brunel University, 2015. http://bura.brunel.ac.uk/handle/2438/12161.

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Abstract:

Carbon dioxide (CO2) is a natural, low cost refrigerant with good thermo-physical properties. CO2 is a good alternative for replacing HFC refrigerants that possess high global warming potential and reducing the direct impacts of refrigeration systems on the environment. However, CO2 refrigeration systems operate at relatively high condenser/gas cooler pressures and this imposes special design and control considerations. The gas cooler is a very important part of the system and can have significant influence on its performance. In sub-critical operation, good gas cooler/condenser design can reduce the condenser pressure and delay switching to supercritical operation which increases system efficiency. In supercritical operation optimum design and control can enable the system to operate at pressures that maximise system efficiency. In air cooled systems, gas coolers/condensers are of the finned-tube type. This type of heat exchanger is well established in the HVAC and refrigeration industries. The large changes in the CO2 properties in the gas cooler, however, during supercritical operation impose special design and manufacturing considerations. This research project considered the influence of the unique heat transfer characteristics of CO2 on the design and performance of finned tube air cooled condensers/gas coolers for CO2 refrigeration applications. A combined experimental and modelling approach using Computational Fluid Dynamics (CFD) was employed. A CO2 condenser/gas cooler test facility was developed for the experimental investigations. The facility employs a ‘booster’ hot gas bypass CO2 refrigeration system, with associated condenser/gas cooler test rig and evaporator load simulation facility. A series of experimental tests were carried out with two gas coolers which incorporated horizontal and horizontal-vertical slit fins and was obtained adequate experimental data concerning gas cooler performance. CFD modelling was used to study the performance of the gas coolers. The model was validated against test results and was shown to predict the air outlet temperature and heat rejection of the gas cooler with an accuracy of within ±5%. The model was subsequently used to evaluate the effect of a fin slit between the 1st and 2nd row of tubes of the gas cooler as well as a vertical slit on the 1st row before the last tube of the section. The results showed a 6%-8% increase in the heat rejection rate of the gas cooler compared to the performance without the horizontal slit. The vertical slit in the fin of the last tube has resulted in an additional increase in heat rejection over and above that for the horizontal slit of 1%-2%. CFD modelling was also used to investigate the variation of the refrigerant side, air side and overall heat transfer coefficient along the heat exchanger. The results showed that the refrigerant heat transfer coefficient increases with the decreasing of bulk refrigerant temperature and reaches its maximum when the specific heat of the refrigerant is highest. Furthermore, increasing the refrigerant mass flux, increases the refrigerant side heat transfer coefficient and heat rejection. This can reduce the size of the gas cooler for a given capacity at the expense of higher pressure drop and compressor power consumption. Air side and overall heat transfer coefficient correlations were developed for the specific gas cooler designs which were investigated and showed the heat transfer coefficients increase with increasing Reynolds Number.

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Williamson, Nicholas J. "Numerical modelling of heat and mass transfer and optimisation of a natural draft wet cooling tower." University of Sydney, 2007. http://hdl.handle.net/2123/4123.

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Abstract:

Doctor of Philosophy
The main contribution of this work is to answer several important questions relating to natural draft wet cooling tower (NDWCT) modelling, design and optimisation. Specifically, the work aims to conduct a detailed analysis of the heat and mass transfer processes in a NDWCT, to determine how significant the radial non-uniformity of heat and mass transfer across a NDWCT is, what the underlying causes of the non-uniformity are and how these influence tower performance. Secondly, the work aims to determine what are the consequences of this non-uniformity for the traditional one dimensional design methods, which neglect any two-dimensional air flow or heat transfer effects. Finally, in the context of radial non-uniformity of heat and mass transfer, this work aims to determine the optimal arrangement of fill depth and water distribution across a NDWCT and to quantify the improvement in tower performance using this non-uniform distribution. To this end, an axisymmetric numerical model of a NDWCT has been developed. A study was conducted testing the influence of key design and operating parameters. The results show that in most cases the air flow is quite uniform across the tower due to the significant flow restriction through the fill and spray zone regions. There can be considerable radial non-uniformity of heat transfer and water outlet temperature in spite of this. This is largely due to the cooling load in the rain zone and the radial air flow there. High radial non-uniformity of heat transfer can be expected when the cooling load in the rain zone is high. Such a situation can arise with small droplet sizes, low fill depths, high water flow rates. The results show that the effect of tower inlet height on radial non-uniformity is surprisingly very small. Of the parameters considered the water mass flow rate and droplet size and droplet distribution in the rain zone have the most influence on radial noniv uniformity of heat transfer. The predictions of the axisymmetric numerical model have been compared with a one dimensional NDWCT model. The difference between the predictions of tower cooling range is very low, generally around 1-2%. This extraordinarily close comparison supports the assumptions of one dimensional flow and bulk averaged heat transfer implicit in these models. Under the range of parameters tested here the difference between the CFD models predictions and those of the one dimensional models remained fairly constant suggesting that there is no particular area where the flow/heat transfer becomes so skewed or non-uniform that the one dimensional model predictions begin to fail. An extended one dimensional model, with semi-two dimensional capability, has been developed for use with an evolutionary optimisation algorithm. The two dimensional characteristics are represented through a radial profile of the air enthalpy at the fill inlet which has been derived from the CFD results. The resulting optimal shape redistributes the fill volume from the tower centre to the outer regions near the tower inlet. The water flow rate is also increased here as expected, to balance the cooling load across the tower, making use of the cooler air near the inlet. The improvement has been shown to be very small however. The work demonstrates that, contrary to common belief, the potential improvement from multi-dimensional optimisation is actually quite small.

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Aussignargues, Clement. "Optimisation du métabolisme énergétique du soufre chez la bactérie hyperthermophile Aquifex aeolicus." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4709/document.

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Abstract:

Le soufre est utilisé à des fins bioénergétiques par des micro-organismes tels que la bactérie hyperthermophile Aquifex aeolicus qui nécessite pour sa croissance de l'oxygène, de l'hydrogène et un composé soufré indispensable. Une soufre réductase réduisant des chaînes de soufre, une Sulfure Quinone Oxydoréductase (SQR) oxydant l'H2S et une Soufre Oxygénase Réductase (SOR) oxydant et réduisant simultanément des chaînes de soufre ont été caractérisées chez cette bactérie. L'organisation de certaines de ces enzymes dans des supercomplexes membranaires a également été démontrée.Nous avons montré qu'Aq_477, précédemment caractérisée comme une soufre transférase de la famille des rhodanèses, est capable (i) de « charger » des chaînes de soufre ; (ii) d'interagir avec deux partenaires (la soufre réductase et la SOR) ; (iii) de leur présenter ce substrat. Ceci conduit à une optimisation du métabolisme. Nous avons ainsi démontré l'implication directe d'Aq_477, rebaptisée SbdP pour Sulfur -binding -donating Protein, dans le métabolisme énergétique du soufre de la bactérie. Une analyse poussée du génome nous a permis de construire un nouveau modèle suggérant notamment un recyclage des composés soufrés entre différents systèmes enzymatiques. La recherche de l'existence d'un niveau d'organisation des complexes respiratoires supérieur aux supercomplexes chez Aquifex aeolicus nous a conduits à développer de nouvelles méthodes d'étude permettant de proposer plusieurs pistes de recherche. Enfin, nous avons montré l'existence d'un nanocompartiment protéique constitué de l'encapsuline Aq_1760, dans lequel vient s'ancrer la ferritine atypique à domaines en tandem Aq_331
Sulfur can be used in energy metabolism by microorganisms as electron donor and acceptor. The hyperthermophilic bacterium Aquifex aeolicus, which need oxygen, hydrogen and an essential sulfur compound for its growth presents sulfur reduction and oxidation pathways linked to the energy synthesis. A sulfur reductase (reduction of sulfur chains), a Sulfide Quinone Oxidoreductase (SQR, oxidation of H2S) and a Sulfur Oxygenase Reductase (SOR, simultaneous oxidation and reduction of sulfur chains) have been characterized in this bacterium. It has also been shown that some of these enzymes are organized in membrane-bound supercomplexes.We have demonstrated that Aq_477, previously characterized as a sulfurtransferase belonging to the rhodanese superfamily, can load long sulfur chains and acts as a sulfur donor for its partners (sulfur reductase and SOR) which use these sulfur chains as substrate, thus optimizing the metabolism. These results show that Aq_477, renamed SbdP for Sulfur -binding -donating Protein, is involved in the sulfur energy metabolism of Aquifex aeolicus. The identification in the genome of some new proteins potentially involved in this metabolism permitted us to propose a new model which suggests a recycling of sulfur compounds between different enzymatic systems. We also looked for an organization level of respiratory complexes higher than supercomplexes, which led us to develop new study methods and propose several research trails. Finally, we have shown the existence of protein nanocompartment constituted by the encapsulin Aq_1760, in which the atypical tandem-domain ferritin Aq_331 is anchored

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Barbary, Delphine. "Optimisation topologique des transferts thermiques et massiques dans un canal asymétriquement chauffé." Thesis, La Réunion, 2017. http://www.theses.fr/2017LARE0038/document.

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Abstract:

Les présents travaux de thèse envisagent une nouvelle technique d'optimisation au sens topologique dans des géométries de type canal vertical où se réalisent des transferts de chaleur conducto-convectifs en régime laminaire. Les équations qui décrivent l'écoulement du fluide et le transfert d'énergie sont discrétisées par la méthode des volumes finis. La première partie du mémoire présente une nouvelle technique d'optimisation et sa validation sur des cas d'études de la littérature (single pipe, bend pipe). Cette technique consiste à définir des fonctions d'interpolation de type sigmoïde et permet d'obtenir une amélioration de l'interface fluide-solide au cours du processus d'optimisation. La seconde partie met en évidence les phénomènes physiques dans le canal asymétriquement chauffé, notamment l'influence de la stratification thermique extérieure et du rayonnement de surface sur les quantités aérauliques et thermiques. Enfin, une nouvelle expression de la puissance mécanique pour contrôler les pertes de charge (malgré l'ajout de matière) dans le canal vertical combinée avec une nouvelle expression de la puissance thermique sont étudiées. Le problème ainsi posé est résolu pour un écoulement en convection naturelle. Pour les cas considérés, chacune des fonctions coût est optimisée sans détériorer l'autre. Nous comparons aussi les valeurs des puissances obtenues par notre algorithme avec celles couramment utilisées dans la littérature et montrons que ces nouvelles fonctionnelles sont performantes
This thesis deals with topology optimization of mass and heat transfer in the framework of the vertical asymetrically-heated channel. The incompressible Navier-Stokes equations coupled to the convection-diffusion equation through the Boussinesq approximation are employed and are solved with the finite volume method. We first propose a new interpolation technique for heat transfer optimization and validate it on referenced cases such as the "single pipe" and the "bend pipe". This new technique consists in the introduction of sigmoid interpolation functions to obain a better definition of the interface between fluid and solid domains, during the optimization process. We study then physical phenomenon in the asymmetrically heated channel , in particular the influence of thermal stratification outside the channel and surface radiation on thermal and dynamic quantities. We thus highlight the size variation of reversed flow at the exit of the channel and the plug-effect linked on external thermal stratification. Finally, we propose a new expression of mechanical power in order to control charges losses (despite addition of material) in the vertical channel combined with the expression of thermal power. In all considered cases, our algorithm succeeds to enhance one of the phenomenon modelled by our new cost functions without deteriorating the other one. We also compare the values of standard cost functions from the litterature over iteration of our optimization algorithm and show that our new cost functions are effective

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Bire, Solenne. "Optimisation de la biosécurité du vecteur transposon piggyBac pour le transfert de gène : utilisation des ARN messagers et des insulateurs." Thesis, Tours, 2011. http://www.theses.fr/2011TOUR4043.

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Abstract:

Les progrès en biotechno]ogie ont permis le développement d’outils pour le transfert de gène intégratif en transgénèse, bioproduction et thérapie génique. Cependant, trois challenges majeurs doivent être relevés pour garantir un système sécurisé : l’innocuité et l’efficacité du transfert, l’intégration ciblée et contrôlée dans le génome, le niveau et la durée d’expression du transgène au cours du temps. Dans ce but, mes travaux de thèse ont consisté à tester des solutions pour améliorer la biosécurité du transposon piggyBac qui nécessite un plasmide porteur du gène d’intérêt à insérer dans le génome et une source de transposase catalysant la réaction d’intégration du transgène. Une des stratégies de ma thèse repose sur l’apport de la source de transposase sous forme d’ARN messager au lieu d’ADN afin d’améliorer la stabilité de l’intégration et de réduire les effets génotoxiques en limitant la transposase dans les cellules. Pour la première fois, la biodisponibilité de l’ARNm de la transposase et les conditions optimales d’utilisation en cellules humaines ont été déterminées pour augmenter la biosêcurité du système. Le second objectif de mes travaux consiste à améliorer l’expression du transgène en ajoutant des insulateurs connus pour s’opposer à l’extinction de l’expression des gênes. En termes de biosécurité, cette stratégie permet de réduire le nombre de copies du transgène nécessaires pour obtenir une expression suffisante. Deux candidats ont été identifiés pour améliorer l’expression du transgène. La combinaison des approches ARNrn et insulateurs est prometteuse pour sécuriser le transfert de gène médié par piggyBac et pour maintenir l’expression du gène d’intérêt
Advances in biotechnology have enabled the development of tools for gene transfer applicable to transgenesis, bioproduction and gene therapy. But, 3 major challenges must be met to ensure a secure system: the safety and effectiveness of the transfer. the targeted and controlled integration into the genome. and the level of transgene expression over time. In this aim, my thesis project was to validate solutions to improve the biosafety of the piggyBac transposon, which requires a plasmid carrying the gene of interest to be inserted in the genome, and a source of transposase which catalyzes the transgene integration. One approach of my thesis work is to deliver the source of piggyBac transposase as an mRNA molecule instead of DNA. This strategy aims to improve the stability of the integration and reduce the genotoxic effects by limiting the transposase in the cells. For the 1st time, the bioavailability of the transposase rnRNA and the optimal conditions for its use in human cells were determined to increase the biosafety of the transposon system. The 2nd objective ofmy project is to improve the expression of the transgene by adding insulators known to counteract the transgene silencing. This strategy reduces the number of integrations required ta get a sufficient expression of the transgene and thus, improve biosecurity. Two candidates have been identified to improve transgene expression. The combination of the mRNA and insulator strategies is promising to secure the piggyBac-mediated gene transfer and to maintain the expression of the gene of interest

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Peng, Zhihao. "Optimisation par essaims particulaires pour la logistique urbaine." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCA010/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la gestion des flux de marchandises en zone urbaine aussi appelée logistique du dernier kilomètre, et associée à divers enjeux d’actualité : économique, environnemental, et sociétal. Quatre principaux acteurs sont concernés par ces enjeux : chargeurs, clients, transporteurs et collectivités, ayant chacun des priorités différentes (amélioration de la qualité de service, minimisation de la distance parcourue, réduction des émissions de gaz à effet de serre, …). Face à ces défis dans la ville, un levier d’action possible consiste à optimiser les tournées effectuées pour la livraison et/ou la collecte des marchandises. Trois types de flux urbains sont considérés : en provenance ou à destination de la ville, et intra-urbains. Pour les flux sortants et entrants dans la ville, les marchandises sont d’abord regroupées dans un entrepôt situé en périphérie urbaine. S’il existe plusieurs entrepôts, le problème de planification associé est de type Location Routing Problem (LRP). Nous en étudions une de ses variantes appelée Capacitated Location Routing Problem (CLRP). Dans cette dernière, en respectant la contrainte de capacité imposée sur les véhicules et les dépôts, la localisation des dépôts et la planification des tournées sont considérées en même temps. L’objectif est de minimiser le coût total qui est constitué du coût d’ouverture des dépôts, du coût d’utilisation des véhicules, et du coût de la distance parcourue. Pour tous les flux, nous cherchons également à résoudre un problème de tournées de type Pickup and Delivery Problem (PDP), dans lequel une flotte de véhicules effectue simultanément des opérations de collecte et de livraison. Nous nous sommes focalisés sur deux de ses variantes : la variante sélective où toutes les demandes ne sont pas toujours satisfaites, dans un contexte de demandes appairées et de sites contraints par des horaires d’ouverture et fermeture (Selective Pickup and Delivery Problem with Time Windows and Paired Demands, ou SPDPTWPD). La seconde variante étudiée est l’extension de la première en ajoutant la possibilité d’effectuer les transports en plusieurs étapes par l’introduction d’opérations d’échanges des marchandises entre véhicules en des sites de transfert (Selective Pickup and Delivery with Transfers ou SPDPT). Les objectifs considérés pour ces deux variantes de PDP sont de maximiser le profit et de minimiser la distance. Chaque problème étudié fait l’objet d’une description formelle, d’une modélisation mathématique sous forme de programme linéaire, puis d’une résolution par des méthodes exactes, heuristiques et/ou métaheuristiques. En particulier nous avons développé des algorithmes basés sur une métaheuristique appelée Particle Swarm Optimization, que nous avons hybridée avec de la recherche locale. Les approches sont validées sur des instances de différentes tailles issues de la littérature et/ou que nous avons générées. Les résultats sont analysés de façon critique pour mettre en évidence les avantages et inconvénients de chaque méthode
In this thesis, we are interested in the management of goods flows in urban areas, also called last mile logistics, and associated with various current issues: economic, environmental, and societal. Four main stakeholders are involved by these challenges: shippers, customers, carriers and local authorities, each with different priorities (improving service quality, minimizing the travelling distance, reducing greenhouse gas emissions, etc.). Faced with these challenges in the city, one possible action lever is to optimize the routes for the pickup and/or delivery of goods. Three types of urban flows are considered: from or to the city, and intra-urban. For outgoing and incoming flows into the city, the goods are first grouped in a warehouse located on the suburban area of the city. If there are several warehouses, the associated planning problem is the Location Routing Problem (LRP). We are studying one of its variants called the Capacitated Location Routing Problem (CLRP). In this problem, by respecting the capacity constraint on vehicles and depots, the location of depots and route planning are considered at the same time. The objective is to minimize the total cost, which consists of the cost of opening depots, the cost of using vehicles, and the cost of the travelling distance. For all flows, we are also looking to solve a Pickup and Delivery Problem (PDP), in which a fleet of vehicles simultaneously carries out pickup and delivery operations. We focus on two of its variants: the selective variant where not all requests are satisfied, in a context of paired demands and time windows on sites (Selective Pickup and Delivery Problem with Time Windows and Paired Demands, or SPDPTWPD). The second studied variant is the extension of the first one by adding the possibility of carrying out transport in several stages by introducing operations for the exchange of goods between vehicles at transfer sites (Selective Pickup and Delivery with Transfers or SPDPT). The considered objectives for these two variants of PDP are to maximize profit and to minimize distance. Each studied problem is formally described, mathematically modelled as a linear program and then solved by exact, heuristic and/or metaheuristic methods. In particular, we have developed algorithms based on a metaheuristic called Particle Swarm Optimization, which we have hybridized with local search operators. The approaches are validated on instances of different sizes from the literature and/or on instances that we have generated. The results are critically analyzed to highlight the advantages and drawbacks of each method

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Bertrand, Hadrien. "Optimisation d'hyper-paramètres en apprentissage profond et apprentissage par transfert : applications en imagerie médicale." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLT001/document.

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Abstract:

Ces dernières années, l'apprentissage profond a complètement changé le domaine de vision par ordinateur. Plus rapide, donnant de meilleurs résultats, et nécessitant une expertise moindre pour être utilisé que les méthodes classiques de vision par ordinateur, l'apprentissage profond est devenu omniprésent dans tous les problèmes d'imagerie, y compris l'imagerie médicale.Au début de cette thèse, la construction de réseaux de neurones adaptés à des tâches spécifiques ne bénéficiait pas encore de suffisamment d'outils ni d'une compréhension approfondie. Afin de trouver automatiquement des réseaux de neurones adaptés à des tâches spécifiques, nous avons ainsi apporté des contributions à l’optimisation d’hyper-paramètres de réseaux de neurones. Cette thèse propose une comparaison de certaines méthodes d'optimisation, une amélioration en performance d'une de ces méthodes, l'optimisation bayésienne, et une nouvelle méthode d'optimisation d'hyper-paramètres basé sur la combinaison de deux méthodes existantes : l'optimisation bayésienne et hyperband.Une fois équipés de ces outils, nous les avons utilisés pour des problèmes d'imagerie médicale : la classification de champs de vue en IRM, et la segmentation du rein en échographie 3D pour deux groupes de patients. Cette dernière tâche a nécessité le développement d'une nouvelle méthode d'apprentissage par transfert reposant sur la modification du réseau de neurones source par l'ajout de nouvelles couches de transformations géométrique et d'intensité.En dernière partie, cette thèse revient vers les méthodes classiques de vision par ordinateur, et nous proposons un nouvel algorithme de segmentation qui combine les méthodes de déformations de modèles et l'apprentissage profond. Nous montrons comment utiliser un réseau de neurones pour prédire des transformations globales et locales sans accès aux vérités-terrains de ces transformations. Cette méthode est validé sur la tâche de la segmentation du rein en échographie 3D
In the last few years, deep learning has changed irrevocably the field of computer vision. Faster, giving better results, and requiring a lower degree of expertise to use than traditional computer vision methods, deep learning has become ubiquitous in every imaging application. This includes medical imaging applications. At the beginning of this thesis, there was still a strong lack of tools and understanding of how to build efficient neural networks for specific tasks. Thus this thesis first focused on the topic of hyper-parameter optimization for deep neural networks, i.e. methods for automatically finding efficient neural networks on specific tasks. The thesis includes a comparison of different methods, a performance improvement of one of these methods, Bayesian optimization, and the proposal of a new method of hyper-parameter optimization by combining two existing methods: Bayesian optimization and Hyperband.From there, we used these methods for medical imaging applications such as the classification of field-of-view in MRI, and the segmentation of the kidney in 3D ultrasound images across two populations of patients. This last task required the development of a new transfer learning method based on the modification of the source network by adding new geometric and intensity transformation layers.Finally this thesis loops back to older computer vision methods, and we propose a new segmentation algorithm combining template deformation and deep learning. We show how to use a neural network to predict global and local transformations without requiring the ground-truth of these transformations. The method is validated on the task of kidney segmentation in 3D US images

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Gozzard, Charles. "Optimisation of cementation, bone graft preparation, stability and load transfer in primary and revision hip arthroplasty." Thesis, University of Bristol, 2006. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.430174.

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Samson, Rebecca Sara. "Optimisation of quantitative magnetisation transfer (QMT) MRI to study restricted protons in the living human brain." Thesis, University College London (University of London), 2007. http://discovery.ucl.ac.uk/1446083/.

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Abstract:

Magnetisation Transfer (MT) imaging exploits magnetisation exchange between 'free' protons and 'restricted' protons attached to macromolecules in biological tissue, to indirectly provide access to the restricted protons, which are invisible using conventional MR imaging techniques. The Magnetisation Transfer Ratio (MTR) is calculated from a pair of images with different MT "weightings", however it reflects a complex combination of biological and acquisition dependent factors. Quantitative MT (qMT) imaging allows the examination of fundamental parameters underlying the MT exchange process independently of sequence details. The effect of B errors on MTR measurements was investigated, both theoretically and experimentally, and a method for correcting for B errors was proposed, based on the collection of a B map in addition to MTR data. The temperature dependence of many quantitative MR properties may cause systematic errors in phantom Quality Assurance (QA) measurements, which could have an impact on the interpretation of quantitative changes observed in long-term clinical studies. Many traditional thermometry methods are unsuitable for use in an MRI scanner. Using localised 1H-MRS acquisition sequences routinely available on clinical MRI scanners, and commonly available analysis packages, internal thermometry in phantoms using DSS (sodium 3-(trimethylsilyl)propane-1-sulphonate)) as a chemical shift reference was shown to be realistic, with a minimum detectable temperature difference of 100 ( 20) mK. The qMT acquisition parameters (combinations of MT pulse amplitude and offset frequency) were optimised, via the minimisation of the Cramer-Rao Minimum Variance Bound (CRMVB). Compared to a conventional acquisition, the optimisation enables less data to be acquired, reducing acquisition time without compromising uncertainties in estimated parameters. Alternatively, for the same number of MT-weighted data points, the parameter map noise could be reduced. This analytical approach was verified numerically, using Monte Carlo simulations, and experimentally, and optimised acquisition schemes were shown to be applicable to a range of brain tissues.

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Marck, Gilles. "Optimisation topologique des transferts de chaleur et de masse : application aux échangeurs de chaleur." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00794779.

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Abstract:

Les transferts de chaleur et de masse sont deux phénomènes physiques à la base de nombreux systèmes thermiques employés dans des secteurs variés tels que l'industrie, le bâtiment ou encore les énergies renouvelables. Les présents travaux de recherche envisagent différentes méthodologies d'optimisation de configurations assurant le transfert de flux de chaleur, couplé ou non à un écoulement fluide, au sens topologique du terme. Les équations aux dérivées partielles décrivant les phénomènes physiques sont discrétisées avec la méthode des volumes finis. La première partie du manuscrit examine successivement trois classes différentes de méthodes: la théorie constructale, les automates cellulaires et les méthodes par pénalisation. Le même cas académique, portant sur le refroidissement d'un volume fini générant de la chaleur, est résolu au moyen de ces trois méthodes, ce qui permet ainsi de comparer les performances de chaque algorithme. Cette comparaison démontre l'ascendant des méthodes par pénalisation sur les deux premiers types, tant structurellement que quantitativement, et permet également d'établir des solutions basées sur des compromis dans le cadre d'optimisations multi-objectifs. Par conséquent, la seconde partie envisage l'application de cette approche à des configurations réalisant des transferts de chaleur conducto-convectifs en régime laminaire. L'utilisation de paramètres de pénalisation en conjonction avec les volumes finis requiert une régularisation de la dissipation visqueuse le long de l'interface fluide/solide. Une approche bi-objectif est développée visant à minimiser la puissance dissipée par le fluide, tout en maximisant l'énergie thermique récupérée sur le système. Les solutions obtenues adoptent des configurations non-triviales qui sont divisibles en quatre classes topologiques différentes. La thèse ouvre ainsi un nouveau champ d'investigation pour l'optimisation d'écoulements couplés à la problématique du transport de chaleur.

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Kadem, Karim. "Modélisation et optimisation d’un coupleur magnétique pour la recharge par induction dynamique des véhicules électriques." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST032.

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Abstract:

Les travaux de recherche de cette thèse sont menés dans le cadre d’une collaboration entre le laboratoire GeePs et l’institut VEDECOM.Le coût, le volume et le poids des batteries électrochimiques représentent encore un frein important au déploiement des véhicules électriques (VE). Une des solutions envisagées pour prolonger l’autonomie des VE sans augmenter démesurément la capacité des batteries, consiste à utiliser des systèmes de transfert d’énergie électrique sans contact pour les alimenter pendant leurs déplacements. Cette thèse porte sur une de ces techniques et plus particulièrement sur le transfert d’énergie inductif résonant. Les problématiques liées à ce mode de transfert d’énergie sont principalement liées au rendement énergétique, à l’encombrement contraint du fait de la nécessité d’intégration dans le véhicule et dans la route ainsi qu'au respect des normes d’émissions électromagnétiques.L’efficacité énergétique du transfert d’énergie est au premier ordre lié au couplage des deux bobines (coupleur magnétique). Une comparaison des coefficients de couplage pour différentes géométries de coupleurs et différentes configurations de désalignement fait l’objet d’une première partie du travail réalisé. Dans la seconde partie une approche à base de sources équivalentes est proposée pour le prédimensionnement analytique d’une plaque de blindage destinée à limiter le rayonnement du coupleur dans le véhicule et en dehors de celui-ci. Dans le dernier axe de la thèse, l’étude est dédiée aux techniques de détection de la présence du véhicule et au séquencement de l’alimentation des bobines au sol. Une solution originale, permettant de répondre à cette problématique est proposée. Le bilan des travaux ainsi que les perspectives envisagées, viennent clôturer ce manuscrit
This thesis is carried out in collaboration between the GeePs laboratory and the VEDECOM institute. The cost, volume and weight of electrochemical batteries still represent a major obstacle to the deployment of electric vehicles (EVs). One of the solutions being considered to extend the range of EVs without excessively increasing the capacity of the batteries, is to use contactless electrical energy transfer systems to power them while they are on the move. This thesis focuses on one of these techniques which is the resonant inductive energy transfer. The problems associated with this mode of energy transfer are mainly related to energy efficiency, the size constrained due to the need for integration into the vehicle and the road as well as compliance with electromagnetic emissionstandards. The efficiency is directly linked to the coupling of the two coils (magnetic coupler). A comparison of the coupling coefficients for different coupler geometries and different misalignment configurations is the subject of the first part of this work. In the second part, an approach based on equivalent sources is suggested for the analytical pre-dimensioning of shielding plate intended to limit the magnetic emissions in and outside the vehicle. In the last axis of the thesis, the study is dedicated to techniques for detecting the presence of the vehicle and the sequencing of the different ground coils. A conclusion giving an assessment of the work and perspectives that open up from this work, close this manuscript

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Pocaznoi, Diana. "Optimisation d'anodes microbiennes à partir de lixiviat de sol pour la conception de piles à combustible microbiennes." Thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://www.theses.fr/2012INPT0053/document.

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Abstract:

Les piles à combustible microbienne (PACMs) sont des piles capables de convertir l'énergie chimique de combustibles organiques directement en énergie électrique. Dans ces piles, l'oxydation du combustible est assurée par des micro-organismes dits "électro-actifs" qui forment des biofilms à la surface de l'anode et jouent le rôle de catalyseur des réactions électrochimiques. Les travaux qui font l'objet de ce manuscrit ont eu pour objectif d'optimiser des anodes microbiennes formées à partir de la flore bactérienne contenue dans des terreaux de jardin. Les expériences effectuées en chronoampérométrie avec un système à trois électrodes ont conduit à la première démonstration expérimentale que des densités de courant de 66 A/m2 pouvaient être obtenues en formant les anodes microbiennes sur des ultra-microélectrodes. Sur des électrodes de taille normale, la mise au point d'une nouvelle technique (polarisation retardée) pour la formation de biofilms microbiens a permis d'obtenir des densités de courant de 9,4 A/m2 après seulement 3 jours de polarisation tandis que le protocole conventionnel demandait quelques semaines pour obtenir 6 à 8 A/m2. L'étude de différents matériaux d'électrode a indiqué que l'acier inoxydable qui permit d'atteindre des densités de courant de 21 A/m2 présente un grand intérêt pour la formation de biofilms électro-actifs. En effet, les électrodes en tissu de carbone ont assuré jusqu'à 34,3 A/m2, voire 50 A/m2 en anaérobiose, mais elles bénéficiaient d'une structure tridimensionnelle. La mise en oeuvre des anodes microbiennes optimisées dans les PACMs a assuré la production de 6,0 W/m2. L'élaboration d'un nouveau prototype intégrant un système de cathode amovible a permis d'allonger la durée de vie initiale de la pile de 2 semaines à plus de 2 mois
Microbial fuel cells (MFC) are devices capable to convert chemical energy from organic fuels directly into electrical energy. In these cells, the fuel oxidation is provided by micro-organisms known as "electro-active"; these microorganism form biofilms on the surface of the anode and act as a catalyst for electrochemical reactions. The aim of this work was the optimisation of microbial anodes formed from bacterial flora contained in garden soils. The chronoamperometric experiments performed in a three-electrode system showed for the very first time in these systems that current densities of 66 A/m2 could be obtained by forming microbial anodes on ultra-microelectrodes. On electrode of normal size, the development of a new technique (delayed polarisation) for designing microbial biofilms produced current densities of 9.4 A/m2 after 3 days of polarisation, while the conventional protocol asked a few weeks for obtaining 6 to 8 A/m2. The study of different electrode materials indicated that stainless steel allowed reaching current densities up to 21 A/m2, which makes it a suitable candidate for designing electro-active biofilms. Indeed, the carbon electrodes provided up to 34.4 A/m2, even 50 A/m2 in anaerobic conditions, but the electrodes benefited of a three-dimensional structure contrasting the stainless steel electrode. The use of optimised microbial anodes in MFCs insured the production of 6 W/m2. In addition, the development of a new prototype containing a removable cathode allowed extending the lifetime of the initial MFC from 2 weeks to over 2 months

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Collomb, Jean. "Optimisation du processus de dimensionnement thermomécanique de Moule Autonome à Transfert Thermique Efficient pour transformation rapide des matériaux composites à renforts continus." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAA019/document.

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Abstract:

L’enjeu du projet MATTE est de proposer à terme un mode de transformation novateur utilisant des technologies parfaitement maîtrisées, pour la production haute cadence de structures composites hautes performances à fibres continues et résines thermoplastiques (composites TPFC) ou thermodure. Ce système fait partie des techniques dites Heat&Cool, bien connues dans le domaine de l’injection plastique. Il s’agit ici d’étendre ces techniques au domaine des matériaux composites structuraux. Par rapport aux moyens existant, ce procédé permettra d’intégrer en production : de nouvelles fonctions de contrôle, de réduire les consommations énergétique de l’ordre de 80%, les investissements périphériques de 30% et de tendre vers un temps de cycle complet inférieur à 3 minutes. Le procédé similaire dans les composite déjà existant est le RTM lourd, cependant il est très énergivore et ne permet de faire que de la moyen cadence dû à des cycles de cuisson assez long. Il est donc la référence pour quantifier les performances de la technologie MATTE
The issue of MATTE project is to propose an innovative process using perfectly controlled technologies for the production of structural composites high speed high performance with continuous fibers and thermoplastic resins (composites TPFC) or thermoset. This system is one of the techniques known as Heat & Cool, well known in the field of plastic injection. The aim of this technology is to extend these techniques to the field of structural composites. Compared to existing resources, this process will integrate in production: new monitoring functions, reduce energy consumption by about 80%, peripheral investments by 30% and to pursue a complete cycle time of less than 3 minutes. The similar method in the existing composite is the RTM, however, it is high energy consumption technology and do not allow high production rate. It is therefore the reference to quantify the performance of the MATTE technology

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Essafi, Mohamed. "Conception et optimisation d'allocation de ressources dans les lignes d'usinage reconfigurables." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00669980.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse concernent la conception et l'optimisation de lignes de transfert reconfigurables. L'objectif principal est de concevoir une ligne d'usinage à moindre coût tout en respectant les contraintes techniques, technologiques et économiques du problème. Le problème d'optimisation correspondant est un problème d'équilibrage de lignes d'usinage sujet à des contraintes spécifiques. Il consiste à affecter les opérations aux stations de travail en minimisant les coûts d'installation. En plus des contraintes habituelles de ce type de problème, à savoir, les contraintes de précédence, d'inclusion et d'exclusion, nous avons dû considérer des contraintes d'accessibilité. De plus, la spécificité principale des lignes reconfigurables par rapport aux lignes de transfert dédiées, vient de la réalisation en série des opérations. Celle-ci rend souvent nécessaire la mise en place de stations équipées de plusieurs centres d'usinage travaillant en parallèle pour obtenir les volumes de production souhaités. Enfin, l'utilisation d'une tête d'usinage mono-broche induit la prise en compte de temps inter-opératoire de déplacements et de changement d'outils qui dépendent de la séquence d'opérations. Dans un premier temps, nous avons proposé une modélisation mathématique du problème à l'aide d'un programme linéaire en nombres mixtes. Nous avons aussi développé des méthodes de calcul de bornes inférieures ainsi qu'une procédure de prétraitement. Cependant, les contraintes additionnelles rendent la résolution du problème d'équilibrage plus difficile que dans le cas des lignes dédiées, et l'approche proposée ne permet généralement pas de résoudre des instances de taille industrielle. Pour répondre à ce besoin, nous avons donc développé plusieurs méthodes de résolution approchées du problème en nous inspirant de métaheuristiques efficaces sur des problèmes d'optimisation combinatoire.

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Yala, Omar. "Optimisation des colonnes HIDiC, intégrant une mousse métallique, basée sur une étude théorique et expérimentale des transferts thermiques." Thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://www.theses.fr/2017INPT0106.

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Abstract:

La distillation est une opération unitaire de séparation qui est largement utilisée. Toutefois, lorsque les volatilités des corps à séparer sont proches, le besoin en énergie de la colonne augmente, et l’efficacité énergétique du procédé de séparation diminue. Ainsi, la faiblesse de la distillation est son efficacité énergétique (au maximum 10 %). La réduction de la consommation énergétique des colonnes à distiller est donc un enjeu majeur dans le contexte énergétique actuel. Une des voies prometteuses est les colonnes à distiller dites HIDiC (Heat Integrated Distillation Column). Dans ce type de configuration, la colonne est scindée en deux colonnes : une colonne d’appauvrissement et une colonne d’enrichissement. La colonne d’appauvrissement opère à un niveau de pression plus faible que la colonne d’enrichissement. Un compresseur ainsi qu’une vanne de détente sont installés pour ajuster les niveaux de pression respectifs dans les deux parties. La différence de pression ainsi établie permet d’imposer une différence de températures qui offre la possibilité de transférer de l’énergie entre les deux colonnes par l’intermédiaire d’une technologie de transfert de chaleur. Dans un premier temps, l’objet de cette étude est de valider une nouvelle technologie de transfert thermique pour les colonnes concentriques HIDiC. Cette technologie innovante, Mousse métallique à cellules ouvertes, est caractérisée et validée en comparant avec un garnissage classique. Pour cela, un pilote expérimental de colonne concentrique contenant le garnissage structuré a été mis en oeuvre au laboratoire. Les résultats des mousses métalliques ont montré une performance thermique plus importante que le garnissage classique avec un gain moyen de 102 %. La conductance thermique des mousses métallique à cellules ouvertes obtenue expérimentalement est de 1285 W.K-1. Ces résultats confirment l’intérêt de l’utilisation du garnissage innovant dans les colonnes de distillation HIDiC en tant que technologie de transfert de chaleur. Dans un deuxième temps, un outil de simulation des colonnes HIDiC est développé dans le logiciel commercial ProSim Plus™®. Par rapport aux colonnes de distillation conventionnelles, les colonnes HIDiC possèdent des paramètres spécifiques tels que le rapport de pression et le profil d’échange de chaleur entre les deux sections de la colonne. Une procédure d’optimisation est élaborée afin d’obtenir une colonne HIDiC avec un coût total annuel « TAC » minimal et une distribution énergétique optimale. La méthode stochastique est adoptée avec un algorithme génétique « AG » ou l’initialisation des variables d’action n’est pas nécessaire. Deux études de cas sont effectuées. L’une est un système largement étudié dans la littérature, le mélange (Benzène/Toluène). La procédure de conception et d’optimisation est évaluée. Une réduction du TAC de 7,4 % et 13,9 % est obtenue par rapport aux précédents travaux de la littérature. L’autre étude de cas est un mélange binaire (Cyclohexane/n-Heptane). Les résultats de la simulation concernant les quantités d’énergie échangées de la colonne d’enrichissement vers la colonne d’appauvrissement sont validés en vérifiant la faisabilité du transfert thermique par la conductance thermique de la technologie innovante obtenue expérimentalement UA (W.K-1)
Distillation is the most applied separation technology. Its major drawback is the low thermodynamic efficiency (typically around 10 %). In response to environmental issues that concern energy consumption of distillation column, HIDiC (heat integrated distillation column) which combines advantages of vapor recompression and diabatic operation is expected to have a large impact on energy saving. The mixtures with close boiling point are confirmed to be the best candidates for HIDiC. In fact, in this configuration the rectifying section and the stripping section are separated. Heat is transferred inside the distillation column from the rectifying to the stripping section, because the operating pressure (and thus the temperature) of the rectifying section is increased by means of the compressor. First, a novel technology of heat and mass transfer between rectifying column and stripping column is characterized and validated on an experimental pilot. A concentric HIDiC which contains metal foam packing is designed. Compared to the Raschig Super-Ring results, the heat transfer in this structured packing is more efficient, with a gain up to 102 %. The obtained thermal conductance UA (W.K-1) of the innovative column packing is 1285 W.K-1. This confirms the purpose of open cell metal foams use in HIDiC as a heat transfer technology. Secondly, the aim of this study is to optimize the HIDiC sensitive parameters so as to minimize the Total Annual Cost (TAC). For this, a HIDiC simulation model is developed by using commercial software ProSim Plus™®. GA (Genetic Algorithm) is used to find the optimal HIDiC configuration where variables are optimized without initialization. Binary (Benzene/Toluene) separation case is examined for the evaluation of the proposed method. As a result, 7.4 % and 13.9 % TAC reductions are realized in comparison with the reported solutions in previous works. Binary (Cyclohexane/n-Heptane) is studied to evaluate the physical feasibility of heat transfer between rectifying and stripping column by the experimental thermal conductance (UA experimental [W.K-1]) of the innovative column packing

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Couraud, Benoît. "Optimisation des transferts d'énergie pour les systèmes connectés : application aux systèmes RFID communiquant en champ proche à très haut débit." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0572/document.

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Abstract:

Dans le contexte de développement de produits sans-contact communiquant à très haut débit, dît systèmes VHBR (Very High Bit Rate), il s’avère que les cartes ou passeports VHBR, télé-alimentés à partir du lecteur qui communique avec eux, sont contraints de fonctionner avec une alimentation bien plus faible que les produits communiquant à des débits standards. Pour répondre à cette problématique de manque de puissance d’alimentation, il a été nécessaire de commencer par reprendre la théorie des lignes en l'orientant de manière à ce qu'elle permette de quantifier les transferts de puissance entre une source et une charge séparées par un média quelconque. Ensuite, ce nouveau moyen de quantification des transferts de puissance a été utilisé pour faire de l'aide à la conception des lecteurs VHBR. Ensuite, ce travail de recherche se concentre sur les cartes ou passeports VHBR. En effet, pour permettre à un tel système sans contact de fonctionner de manière télé-alimentée dans un environnement où la puissance disponible est réduite, il faut optimiser sa conception. Les solutions proposées ici consistent à déterminer la géométrie des antennes inductives qui optimisent la récupération d'énergie et le transfert de puissance vers la puce d'une carte VHBR. Ainsi, les travaux présentés dans ce manuscrit apportent des solutions globales à cette problématique de récupération d'énergie dans les objets connectés que sont les systèmes sans contact, en décrivant des méthodes de conception qui permettent d'une part de limiter les pertes de puissance au sein des lecteurs VHBR, et d'autre part d'optimiser la récupération d'énergie au sein des cartes VHBR
The research work presented in this thesis provides solutions to help industrials to better design RFID readers and RFID tags that implement VHBR (Very High Bit Rate) protocols. Indeed, VHBR technology has a large drawback on the functionning of RFID tags as it lowers the energy available to supply the tag. First, this research work focuses on RFID reader design, and especially matching networks design. After describing a new way of assessing power transfer in Radio Frequency systems, it is shown that T matching networks as thoses proposed in ISO/IEC 10373-6 give the best results in terms of power transfer and signal integrity. Thus, a design method is proposed to correctly choose the three T matching network components that will optimize the power transfer and still meet the signal integrity requirements.Second, this thesis will focus on the design of RFID tags, by describing a new tag's antenna design method that optimize the energy harvested by the antenna and meanwhile reduce the power reflections between the antenna and the tag's chip. This design method is based on new explicit formula that compute a rectangular planar antenna inductance as a function of its geometric characteristics. This method showed very accurate results, and can become an interesting tool for industrials to speed up and optimize their antenna design procedure.Finally, a platform that measures RFID chip's impedance in every state of the chip has been designed, even during load modulation communication. The accuracy of this tool and its importance in order to achieve a good antenna design confer it a great usefulness

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Odlander, Paulina. "Optimisation and Validation of PCR Method for HLA Gene Expression to Enable PCR System Transfer and Master Mix Change." Thesis, Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-171826.

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Abstract:

Health Tech company Dynamic Code AB provides a PCR test for determination of HLA DQ-genes connected to development of celiac disease. The PCR method is probe based and in real time and is at this time carried through on the, somewhat outdated, PCR instrument from Thermo Fisher/Applied Biosystems called 7300 Real-Time PCR System. The run time for this analysis on the instrument is 1 hour and 50 minutes. The Master Mix in use is TaqMan™ Gene Expression Master Mix, from the same manufacturer. Moving on to a more modern PCR instrument is a natural step for the company and is favourable in several regards, one of them being the run time that will be cut by 50 minutes, allowing for more samples to be analysed in the same amount of time. The objective is to move the HLA analysis to Thermo Fisher’s QuantStudio™ 6 and 7 Flex Systems and at the same time change the Master Mix to SolisFast® Probe qPCR Mix (Purple) from Solis BioDyne, in order to achieve better accuracy as this Master Mix is more compatible with the latter instrument, along with reducing reagent cost as it is less expensive. In order to find the optimal primer and probe concentration for each target included in the HLA analysis, their concentrations were varied and tested with the new Master Mix on the new instrument. PCR instrument transfer and Master Mix change was successful and validation experiments showed a 98,9% accuracy for the new method compared to the original method.

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Abou, Daher Mahmoud. "Réalisation et optimisation de transistors HEMT GaN forte puissance et haute fréquence par technologie de transfert de couches sur substrat hôte." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30046.

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Abstract:

Le marché des télécommunications tire profit des nouvelles technologies Nitrures qui sont en véritable rupture de performances par rapport aux technologies traditionnellement utilisées. Les recherches actuelles ouvrent de nombreuses pistes et solutions alternatives afin de couvrir des contraintes parfois antagonistes de coût, de performances et/ou de fiabilité. La plupart des HEMTs AlGaN / GaN est fabriquée sur un substrat de silicium hautement résistif à faible coût ou sur substrat SiC beaucoup plus onéreux et sensible du point de vue approvisionnement. Les contraintes de performances électriques requises lors de l'intégration de ces technologies dans les systèmes radars, les satellites et en télécommunication rendent les HEMTs très dépendants au paramètre de température de fonctionnement, essentiellement liée à la forte puissance dissipée lors du transfert d'énergie statique/dynamique. En effet, ces composants sont capables de générer des densités de puissance élevées dans le domaine des hyperfréquences. Aussi, l'augmentation de la fréquence de fonctionnement s'accompagne d'une augmentation de la puissance dissipée engendrant le phénomène d'auto-échauffement qui influe sur les performances des composants (ID,max,ft,fmax...). Dans ce contexte, plusieurs solutions ont déjà été proposées dans la littérature (utilisations des substrats composites, passivation des composants, etc...). De plus, la technologie de transfert des HEMTs d'un substrat de croissance initial vers un substrat hôte de bonne conductivité thermique (tel que le substrat de diamant) est une solution prometteuse, encore peu détaillée à ce jour. L'objectif de ce travail de thèse est d'améliorer la dissipation thermique et donc les performances et la fiabilité des transistors HEMT hautes fréquences en utilisant la technologie de transfert de couche. Les hétérostructures AlGaN/GaN sont développées sur substrat de silicium par MOCVD au CHREA. Après la fabrication des HEMTs sur substrat de silicium au sein du laboratoire IEMN, les composants (pour lesquels le substrat silicium a été retiré) sont transférés sur un substrat de diamant. Ce transfert est obtenu grâce à un collage par thermocompression de couche d'AlN pulvérisées sur chaque surface à assembler (face arrière des transistors et substrat diamant). Le procédé de transfert développé n'a pas endommagé la fonctionnalité des transistors HEMTs AlGaN/GaN à faible longueur de grille (Lg = 80 nm). Les transistors de développement 2x35 µm transférés sur diamant présentent un courant ID,max = 710 mA.mm-1, une fréquence de coupure ft de 85GHz et une fréquence d'oscillation fmax de 144GHz. Toutefois, la technique de transfert mérite des phases d'optimisations (notamment pour diminuer l'épaisseur et améliorer la qualité cristalline et la conductivité thermique des couches d'AlN) afin de mieux satisfaire aux contraintes de réduction de résistance thermique de cette couche d'assemblage et ainsi limiter le phénomène d'auto-échauffement relevé à l'issue de ces travaux de thèse
Wireless telecommunication market largely benefits from new nitride technologies, which reach outstanding performance compared with traditional technologies. Current research is opening up many new strategies and alternative solutions to address simultaneously antagonist considerations such as cost, performances and/or reliability. Most AlGaN / GaN HEMTs are fabricated on a low cost, highly resistive silicon substrate or on a much more expensive and supply sensitive SiC substrate. However, the electrical performance constraints required when these technologies are integrating into radar systems, satellites and in telecommunications systems make them dependent to the operating temperature parameter, mainly linked to the high power dissipation during static/dynamic energy transfer. Indeed, these components are capable of generating high power densities in the microwave range. However, the operating frequency increase leads an increase of the power dissipation, generating the self-heating phenomenon which influences the devices performance (ID,max,ft,fmax...). In this context, several solutions were already proposed in the literature (use of composite substrates, passivation of devices, etc.). Furthermore, the layer transfer technology to report HEMTs from growth substrate onto a host substrate with a good thermal conductivity (such as diamond substrate) is a promising solution, still poorly detailed to date. The objective of this thesis work is to improve the heat dissipation and thus the performance and reliability of high-frequency HEMT transistors by using a layer transfer technology. AlGaN / GaN heterostructures are grown on a silicon substrate by MOCVD at CHREA. After the fabrication of HEMTs on a silicon substrate, AlGaN / GaN devices (for which the silicon substrate has been removed) are transferred onto a CVD diamond substrate. This transfer is obtained by thermocompression bonding of sputtered AlN layers on each surface to be assembled (backside of the transistors and diamond substrate). This transfer process has not damaged the functionality of the transistors with short gate length (Lg = 80 nm). The AlGaN/GaN HEMTs with a 2x35 µm development transferred onto diamond of feature a current ID,max = 710 mA.mm-1, a cutoff frequency ft of 85GHz and an oscillation frequency fmax of 144GHz. However, this transfer technique requires optimization phases (especially to reduce thickness and improve the crystalline quality and thermal conductivity of AlN layers) in order to reduce the thermal resistance of this adhesion layer and to limit the self-heating phenomenon noted at the end of this thesis work

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Subramaniam, Vignaesh. "Topology Optimization of Conjugated Heat Transfer Devices : Experimental and Numerical investigation." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2018. http://www.theses.fr/2018MTLD0013/document.

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Abstract:

Concevoir des dispositifs thermiques plus compacts, nécessitant moins de masse de matière, produisant moins de pertes de charge et présentant un rendement thermique accru représente un enjeu clé pour des performances améliorées à un coût moindre. La présente thèse étudie le potentiel et la validité de l’optimisation topologique en tant qu’outil CFD viable permettant de générer des designs thermiques optimaux par rapport aux approches conventionnelles telles que l’optimisation de forme et paramétrique. La première partie de la thèse présente une étude expérimentale de structures bi matériaux arborescentes optimales obtenues par optimisation topologique. Le problème mathématique d’optimisation topologique est formulé et implémenté dans OpenFOAM®. Il est appliqué au problème d’optimisation de la conduction thermique dans une configuration de type volume-vers-point. Des mesures thermiques expérimentales sont effectuées sur les structures optimisées, en utilisant la thermographie infrarouge afin de quantifier leurs performances de transfert de chaleur et ainsi validé les performances des structures optimales déterminées par le code d’optimisation topologique développé. La deuxième partie de la thèse présente une technique bi-objectif innovante d’optimisation topologique des systèmes de transferts de chaleur conjugués (CHT, Conjugate Heat Transfer) en régimes d’écoulement laminaires. Pour cela, le problème est développé mathématiquement et implémenté dans le solveur OpenFOAM® basé sur une méthode directe par volumes finis. La fonction objectif est formulée par la pondération linéaire de deux fonctions objectifs, l’une pour la réduction de la perte de charge et l’autre pour l’augmentation du transfert de chaleur. Ceci représente une cible très difficile du point de vue numérique en raison de la concurrence entre les deux objectifs (minimisation de la perte de charge et maximisation de la puissance thermique récupérable). Des designs non intuitifs, mais optimaux au sens de Pareto, ont été obtenus, analysés, discutés et justifiés à l’aide de diverses méthodes d’analyses numériques globale et locale. De plus, une configuration identique à une optimisation par une méthode Lattice Boltzmann issue de la bibliographie a été optimisée en utilisant le solveur OpenFOAM® développé. L’objectif, en complément de la comparaison des solutions optimales, est également d’initier un cas de référence pour les futures études dans ce domaine de recherche et d’innovation de façon à pouvoir pleinement comparer les solutions optimales obtenues par différences méthodes et différents solveurs. Enfin, les différents points expérimentaux et numériques mis en lumière et illustrés dans cette thèse démontrent l’importance de la méthodologie et potentiel très important de l’optimisation topologique pour la conception de systèmes thermiques industriels plus performants
Designing thermal devices that are more compact with less mass, less frictional losses and increased thermal efficiency is a key requirement for enhanced performances at a lower cost. The present PhD thesis investigates the potential and validity of topology optimization numerical method as a viable CFD tool to generate optimal thermal designs as compared to conventional approaches like shape and parametric optimization. The first part of the thesis presents an experimental investigation of topology optimized tree-like structures made of two materials. The topolgy optimization mathematical problem is formulated and implemented in OpenFOAM®. It is applied to the topolgy optimization problem of volume-to-point heat removal. Experimental thermal measurements are carried out, on the optimal structures, using infrared thermography in order to quantify their heat transfer performances and thus validate the performances of the optimal structures determined by the developed topology optimization code. The second part of the thesis presents an innovative bi-objective optimization technique for topology optimization of Conjugate Heat Transfer (CHT) systems under laminar flow regimes. For that purpose, an inequality constrained bi-objective topology optimization problem is developed mathematically and implemented inside the Finite Volume based OpenFOAM® solver. The objective function is formulated by linear combination of two objective functions for pressure drop reduction and heat transfer enhancement which is numerically a very challenging task due to a competition between the two objectives (minimization of pressure drop and maximization of recoverable thermal power). Non-intuitive Pareto-optimal designs were obtained, analyzed, discussed and justified with the help of various global and local numerical analysis methods. Additionally, a recent Lattice Boltzmann topology optimization problem form the literature was solved using the developed OpenFOAM® solver. The objective, in addition to the comparison of the optimal solutions, is also to initiate a case of reference for future studies in this field of research and innovation so as to be able to fully compare the optimal solutions obtained by different and different methods. solvers. Finally, the various experimental and numerical findings highlighted and illustrated in this PhD thesis, demonstrate the importance of the methodology and immense potential behind topology optimization method for designing efficient industrial thermal systems

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Fertahi, Saïf ed-Dîn. "Simulation et optimisation des systèmes de production de l’eau chaude sanitaire solaire." Thesis, Pau, 2019. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02528278.

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Abstract:

Le marché mondial des chauffe-eau solaires (CES) est en essor. En effet, les CES sont devenus des systèmes compétitifs aux appareils de chauffage par gaz naturel et énergie électrique, en raison de leurs faibles émissions de CO2 et de leur participation explicite à la réduction des factures d'électricité du consommateur marocain. Actuellement, l'Institut de Recherche en Energie Solaire et Energies Nouvelles (IRESEN-Maroc) pourvoit le soutien financier nécessaire pour promouvoir la recherche et le développement dans le domaine des CES au Maroc. Ainsi, en février 2016, le projet SOL'R SHEMSY a été défini pour concevoir et commercialiser le premier CES intégrant la technologie des capteurs à tubes sous vide (ETC) avec des caloducs, en rendant son acquisition accessible au sociale marocain. Il paraît qu'à l'heure actuelle, plusieurs technologies de capteurs solaires de marques différentes sont commercialisées au Maroc tels que les capteurs plan (FPC) et les capteurs à tube sous vide (ETC), outre le thermosiphon et les CES à circulation forcée pour convertir l'énergie solaire en une énergie thermique, afin de produire de l'eau chaude avec la température requise dans plusieurs applications individuelles, collectives, industrielles et tertiaires. Cependant, une sérieuse problématique d'ajustement, d'intégration et de transfert technologique devrait être envisagée avant d'importer les CES à capteur ETC munis de caloduc sur le marché marocain auprès de pays fournisseurs tels que la Chine, l'Espagne, l'Allemagne et la Turquie considérés comme des leaders internationaux dans le domaine des CES. Car en effet, les CES importés au Maroc ont présenté des modes de défaillances thermomécaniques après une courte période d'utilisation, comme le dépôt de calcaire à l'intérieur des ballons de stockage, la corrosion et la fissuration de leur coque interne...Prendre en considération la problématique d'ajustement, de l'intégration et du transfert technologique des CES au marché marocain est nécessaire, étant donné que les conditions d'utilisation diffèrent d'un pays à un autre en termes de conditions climatiques, qui peuvent être résumées par l’amplitude de l’irradiation solaire, la température ambiante, la vitesse du vent et le pourcentage de l’humidité dans l'air. Par ailleurs, le profil de consommation aléatoire du consommateur affecte à son tour l'efficacité thermique du champ de capteurs et la fraction solaire globale des CES.L'objectif principal de cette thèse est de mener des simulations numériques et des optimisations qui portent sur les CES, en prenant en compte le contexte technico-économique du Maroc et ses conditions climatiques intrinsèques. Deux approches de simulation ont été utilisées pour atteindre cet objectif. La première approche s’est basée sur des simulations numériques CFD (Computational Fluid Dynamics) instationnaires pour améliorer l'efficacité énergétique des caloducs intégrés dans les ETC et d'augmenter les indicateurs de stratification thermique des ballons horizontaux dans lesquels les caloducs sont immergés. Enfin, d’améliorer la structure du réservoir du CES en utilisant des simulations qui permettent de modéliser un couplage thermomécanique. La deuxième approche est basée sur des simulations dynamiques, qui ont été menées pour évaluer et optimiser la performance énergétique d'un système collectif destiné à produire de l'eau chaude sanitaire (ECS) sous les conditions climatiques de la ville de Fès-Maroc. En effet, plusieurs paramètres ont été considérés, en particulier l'effet du volume du réservoir de stockage, les marques des capteurs, leurs rendements et leurs technologies issues de différents fabricants, et finalement l’effet de la connexion série/parallèle et mixte entre les panneaux solaires (ETC et FPC) qui constituent le champ capteur, etc
The world market for solar water heaters (SWH) is in great expansion. In fact, SWHs have become a challenging alternative system to gas and electric heating devices, because of their low CO2 emissions and their explicit involvement in the reduction of the building’s electric bills. L’institut de recherche en énergie solaire et énergies nouvelles (IRESEN-Morocco) is actually providing the necessary funding support to promote research and development field of SWHs in Morocco. Hence, in February 2016, SOL’R SHEMSY project has been defined in order to design and commercialize the first SWH integrating Evacuated Tube Collectors (ETC) with heat pipes, under the constraints of being accessible to the Moroccan public users. For the time being, several technologies of solar collectors with different brands are commercialized in Morocco such as flat plat collectors (FPC) and Evacuated Tube Collectors (ETC), besides to thermosyphon and forced circulation SWHs to convert solar energy to thermal energy, in order to produce hot water with the temperature required in several applications (individual, collective, industrial and the tertiary applications). However, a serious challenge of adjustment, integration and technology transfer should be considered before importing SWHs with ETC into the Moroccan market from supplier countries such as China, Spain, Germany and Turkey described as the leading manufacturer of SWH in the world. Indeed, the imported SWHs in Morocco presented thermo-mechanical failure modes after a short period of use such as the limestone deposited inside the storage tanks, corrosion and cracking of their inner shell... Taking into account the challenge of adjustment, integration and technology transfer of SWHs in Morocco is necessary, because the conditions of use differ from one country to another in terms of climatic conditions, which can be summarized in solar radiations, ambient temperature, wind velocity and the percentage of humidity in the air. In addition, the consumer's random consumption profile usually affects the thermal efficiency of the collector field and the overall solar fraction of SWHs.The main aim of this thesis is to carry out numerical simulations and optimizations of SWHs taking into account the techno-economic context of Morocco and its intrinsic weather conditions. Two simulation approaches were used to achieve this purpose. The first approach was based on unsteady Computational Fluid Dynamics (CFD) numerical simulation in order to enhance the efficiency of the heat pipes integrated inside ETCs and to increase the thermal stratification indicators of horizontal thermal storage tanks with submerged heat pipes. Finally, improve the storage tank’s structure using thermo-mechanical coupling simulations. The second approach is based on dynamic simulations, which have been performed to assess and optimize the energy performance of a collective hot water process intended to produce domestic hot water (DHW) under the climatic conditions of Fez city located in Morocco. Indeed, several parameters have been considered, in particular the effect of the storage tank volume, the brands of collectors and their technology from different manufacturers, the connection between the solar panel and the overall surface of the ETC and FPC which constitute the collector field etc

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Gbaha, Prosper. "Etude et optimisation des échanges thermiques et des performances des capteurs solaires plans à deux veines d'air." Valenciennes, 1989. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/199c6e47-ffeb-4b05-864d-30770aff5a49.

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Abstract:

On a étudié des capteurs solaires plans à deux veines d'air, l'une immobile entre couverture transparente et absorbeur, l'autre mobile entre l'isolant arrière et l'absorbeur, munis d'absorbeurs généralement non sélectifs. Nette amélioration des échanges thermiques et des performances des capteurs étudiés

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Bruckner, Michael. "Biofluid Mechanics Of Embryo Transfer." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10159.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'étude du comportement hydrodynamique d'un embryon lors de la procédure de transfert suivant la fécondation in-vitro. Un couple sur six fait l'expérience de problèmes d'infertilité. Aujourd'hui 5 millions de nourrissons sont nés depuis la première fécondation in-vitro en 1978. En 2009, 1.5 millions de cycles de Procréation Médicalement Assistée étaient débutés, donnant ainsi naissance à350 000 nourrissons de par le monde. Le nombre de cycle est en constante augmentation de 5 à 10 % par an et le nombre de cycle de PMA pourrait être proche de 4 millions à l'horizon 2020. Bien que l'étape de fertilisation soit maintenant bien maitrisée avec 80% de réussite, l'étape finale du transfert d'embryon dans la cavité intra-utérine reste une étape critique puisque seulement 25% des cycles mènent à une grossesse viable. Bien que chaque cycle soit couteux, aucun protocole spécifique, optimisé, et indépendant de l'opérateur n'a encore été mis au point. Dans cette thèse, nous nous proposons de démontrer dans un premier temps l'intérêt et la faisabilité d'une approche de bio ingénierie. En effet, bien que l'issue de transfert dépende de nombreux facteurs chimiques et physiologiques, cette étape cruciale peut aussi être étudiée d'un point de vue mécanique des fluides. Cette étape peut être décomposée en plusieurs sous-étapes : l'introduction du cathéter dans la cavité intra utérine, l'injection du fluide medium contenant un ou plusieurs embryons, et le retrait du cathéter. On peut dégager plusieurs paramètres d'importance comme la viscosité des fluides, la vitesse d'injection, la vitesse de retrait du cathéter, le schéma de chargement du cathéter, et les géométries de la cavité et du cathéter. Dans une deuxième partie, nous nous intéressons à la structure des écoulements de fluides intra-uterins au moment de l'injection. L'influence des paramètres constitutifs d'importance est étudiée grâce à un code de calcul résolvant les équations de Navier-Stokes dans une géométrie tri-dimensionnelle idéalisée. Une étude des trajectographies potentielles des embryons est également réalisée et mis en relation directe avec les zones d'implantation optimales et à risques. A l'issue de ces calculs, nous sommes en mesure de proposer des recommandations à l'usage des cliniciens pratiquant le transfert d'embryon. La dernière partie de la thèse est une ouverture vers les méthodes numériquesnécessaires à l'appréhension des phénomènes d'interaction fluide/structure à l'échelle de l'embryon. L'embryon est en effet soumis à des contraintes potentiellement destructrices au moment du transfert qu'il ne nous est pas possible de définir précisément _à l'_échelle de l'utérus. Dans l'optique du développement d'un modèle mécanique d'un blastocyste pour déterminer les paramètres procéduraux minimisant les contraintes, nous présentons l'implémentation de deux méthodes numériques de type Eulerienne-Eulerienne. La première est une méthode level-set dans un code en volumes finis et bénéficiant de raffinement de maillage automatique. La seconde concerne une méthode phase-field basée sur un formalisme éléments finis de type Galerkin discontinu
This thesis focuses on the study of the hydrodynamic behavior of an embryo during the transfer process following the in vitro fertilization. Worldwide, one in six couples experiences infertility problems. Today, 5 millions babies are born from an in-vitro fertilization since the first one in 1978. In 2009, 1.5 millions Assisted Reproductive Technology cycles have been started, resulting in 350 000 births. The total number of cycles per year is constantly increasing (from 5 to 10 %), and the number of ART cycles is believed to reach 4 millions per year in 2020. Although the fertilization step is now fairly mastered with a 80% success rate, the final stage consisting in the embryo transfer into the uterine cavity remains a critical step, since only 25% of the cycles lead to a live birth. Even though every cycle is expensive, no specific, optimized and operator-independent protocol has been developed yet. In this thesis, we first demonstrate the interest and the feasibility of a bio-engineering approach. Indeed, although the issue of the transfer depends on numerous chemical and physiological factors, this crucial step can also be studied from a fluid mechanical point of view. This step can be divided in several sub-steps : introduction of the catheter in the intra-uterine cavity, injection of the medium fluid containing one or several embryos, and the withdrawal of the catheter. One can identify several important parameters such as fluids viscosity, injections speeds, catheter withdrawal speed, catheter loading scheme and the geometries of the uterine cavity and the catheter. In a second part, we focus on the fluid ow patterns inside the uterine cavity during the injection. The influence of the system parameters is studied thanks to a computational solving of the Navier-Stokes equations in an idealized three-dimensional uterine cavity. A study of the potential trajectories of the embryos is also conducted and confronted against the location of optimal implantation zones but also risky zones. As the outcome of these computations, we are able to propose recommendations for physicians practicing embryo transfers. In the last part of the thesis, we discuss numerical methods for the fluid{structure interaction study of embryo transfer. The embryo is indeed submitted to potentially destructive stress constraints at injection time that we are not capable of defining precisely at the scale of the uterine cavity. With the aim of developing a mechanical model for the blastocyst to determine system parameters minimizing the constraints, we present the implementation of two Eulerian numerical methods. The first one is a fluid-structure level set method in a finite volume code benefiting from an automatic mesh refinement feature. The second one addresses a phase field method based on a Discontinuous Galerkin finite element formalism

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Frasnedo, Sophie. "Optimisation des lois de commande d’un imageur sur critère optronique. Application à un imageur à deux étages de stabilisation." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC079/document.

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Abstract:

Ces travaux sur la stabilisation de la Ligne de Visée d’un dispositif optronique s’inscrivent dans le contexte actuel de durcissement des exigences de stabilisation et de réduction du temps accordé à la synthèse des lois de commande.Ils incluent dans un premier temps l’amélioration de la performance intrinsèque de stabilisation du système. La solution proposée ici est l’ajout d’un étage de stabilisation supplémentaire à une structure de stabilisation existante. L’architecture de ce nouvel étage est définie. Les composants sont choisis parmi les technologies existantes puis caractérisés expérimentalement. Un modèle complet du système à deux étages de stabilisation est ensuite proposé.L’objectif de ces travaux comprend également la simplification des procédures d’élaboration des lois de commande par l’utilisation d’une fonction de coût F incluant notamment la Fonction de Transfert de Modulation (qui quantifie le flou introduit par l’erreur de stabilisation dans l’image) en lieu et place ducritère dérivé usuel qui nécessite des vérifications supplémentaires et qui peut s’avérer conservatif.L’évaluation de F étant coûteuse en temps de calcul, un algorithme d’optimisation bayésienne, adapté à l’optimisation des fonctions coûteuses, permet la synthèse des lois de commande du système dans un temps compatible avec les contraintes industrielles, à partir de la modélisation du système précédemment proposée
The presented work on the Line of Sight stabilization of an optronic device meets the heightened demands regarding stabilization performances that come with the reduction of the time allowed to controller tuning.It includes the intrinsinc improvement of the system stabilization. The proposed solution features a double stabilization stage built from a single stabilization stage existing system. The new architecture is specified and the new components are chosen among the existing technology and experimentally characterized. A complete double stabilization stage model is then proposed.The simplification of the controller tuning process is another goal. The designed cost function F includes a high-level optronic criterion, the Modulation Transfer Function (that quantifies the level of blur broughtinto the image by the residual motion of the platform) instead of the usual low-level and potentially conservative criterion.The function F is costly to evaluate. In order to tune the controller parameters within industrial time constraints, a Bayesian algorithm, adapted to optimization with a reduced budget of evaluations, is implemented.Controllers of both stabilization stages are simultaneously tuned thanks to the previously developped system model

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Stehlík, Jan. "Minimální mzda v ČR po roce 1990 a její užití jako suplementu sociálních transferů." Master's thesis, Vysoká škola ekonomická v Praze, 2015. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-205958.

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Abstract:

The aim of this thesis and its main contribution is to propose a model of optimal minimum wage that takes into account the income structure of the Czech population and the impact of adjustments to the minimum wage on unemployment and the structure of social transfers. Model brings the optimization of household income and savings in social policy redistribution, while optimizing employment and social benefits . The main hypothesis of this work is the assumption that the minimum wage can serve as a supplement social transfers. Given the ever- increasing expenditure on social security system and an open , lively debate about the consequences of the introduction of a minimum wage, this is a very current topic that needs attention. Contribution of research of this issue is to design possibilities for savings in expenditure on social policy. In the theoretical part the emphasis is aimed on the characteristics of household income, income inequality, the theoretical foundations of the social security system , tax theory and especially the concept of the minimum wage from the perspective of different economic schools. This part states the grounds for further statistical analysis and research in selected models of optimal minimum wage. The practical part is an analysis of three selected models of optimal minimum wage as well as an analysis of legislative developments and statistical values of key indicators to which the foundations were laid in the theoretical part. The research emphasizes the correlation between variables in national economy, identifying key social benefits appropriate to optimize and the implementation and effects of a possible increase in the minimum wage . The main focus of the practical part is a combination of previously gained knowledge to design model of optimal minimum wage.

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Hassan, Hamdy Abo Ali. "Etude et optimisation des transferts de chaleur en injection moulage : analyse de leur influence sur les propriétés finales." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13956.

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Abstract:

Les plastiques sont typiquement des polymères de grand poids moléculaire. Ils peuvent contenir des autres substances pour améliorer leurs performances et/ou pour réduire les prix. L'industrie plastique est l'une des industries qui a la croissance la plus rapide du monde : de nombreux produits de la vie quotidienne contiennent l'utilisation du produit plastique. Il y a différents procédés pour la mise en forme des polymères (soufflage, moulage par soufflage, moulage par compression, moulage par transfert, extrusion, moulage par injection) pour lesquels les matériaux utilisés, la qualité et la forme du produit fabriqué varient. En particulier, la demande des pièces moulées par injection augmente chaque année. Cela vient du fait que le moulage par injection est identifié comme une des techniques de fabrication les plus efficaces et économiques pour produire des pièces en plastique de formes précises et complexes. Il y a trois étapes significatives dans le processus : premièrement, on remplit la cavité avec le polymère fondu à une température et à une pression d'injection élévées (étape de remplissage et bien remplissage). Deuxièmement la chaleur de la pièce en polymère est évacuée par le système de refroidissement (étape de refroidissement). Troisièmement, après que la partie solidifiée a été éjectée, le moule est fermé et le prochain cycle d'injection commence (étape d'éjection)
Plastics are typically polymers of high molecular weight, and may contain other substances to improve performance and/or reduce costs. Plastic industry is one of the world?s fastest growing industries; almost every product that is used in daily life involves the usage of plastic. There are different methods for polymer processing (thermoforming, blow molding, compression molding of polymers, transfer molding of polymers, extrusion of polymers, injection molding of polymers, etc.) which differ by the method of fabrications, the used materials, the quality of the product and the form of the final product. Demand for injection molded parts continues to increase every year because plastic injection molding process is well known as the most efficient manufacturing techniques for economically producing precise plastic parts and complex geometry at low cost and a large quantity. The plastic injection molding process is a cyclic process where polymer is injected into a mold cavity, and solidifies to form a plastic part. There are three significant stages in each cycle. The first stage is filling the cavity with hot polymer melt at high injection pressure and temperature (filling and post-filling stage). It is followed by cooling the injected polymer material until the material is completely solidified (cooling stage), finally the solidified part is ejected (ejection stage)

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Mehra, Bineet. "Design and optimisation of innovative electronic cooling heat sinks with enhanced thermal performances using numerical and experimental methods." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2019. http://www.theses.fr/2019MTLD0005/document.

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Abstract:

Cette thèse de doctorat s’intéresse aux mécanismes d’amélioration des transferts dans des géométries de dissipateurs thermiques à plaques et ailettes. Une première partie est consacrée à l’étude d’une configuration académique à l’aide de simulations numériques visant à obtenir une amélioration du transfert de chaleur conjugué en modifiant uniquement par des découpes la forme géométrique des ailettes planes conductrices. Une analyse locale approfondie de l’écoulement et des champs thermiques a été effectuée avec notamment le principe de synergie locale, des champs de vitesse et de gradients thermiques, pour comprendre l’effet des modifications géométriques. Ce mémoire présente également le développement de dissipateurs aux performances thermo-aérauliques augmentées pour des applications de refroidissement de coffrets électronique embarqués. L’intensification des transferts thermiques est obtenue par la génération d’écoulements secondaires qui provoquent un brassage de fluide et réduisent la résistance thermique à la paroi en perturbant le développement de la couche limite thermique. Différentes configurations de dissipateurs avec deux types de générateurs d’écoulements secondaires, paires d’ailettes Delta et protrusions, ont été étudiées numériquement, en employant une modélisation de type « RANS ». Les performances thermo-aérauliques des géométries munies de générateurs de vorticité ont été comparées à celle d’un dissipateur thermique de référence « lisse ». Des prototypes ont également été fabriqués et testés sur un banc expérimental spécifiquement développé pour réaliser des mesures des performances globales en termes de puissance thermique et de pertes de charge. Les résultats expérimentaux et numériques ont été confrontés afin de qualifier les simulations réalisées. Par la suite, une étude d’optimisation employant l’analyse factorielle Taguchi a été utilisée afin d’optimiser les paramètres géométriques des dissipateurs retenus. Deux fonctions objectif ont été considérées : la maximisation du facteur de performance thermique à iso puissance de ventilation (PEC) et la réduction de la température moyenne de paroi du dissipateur par rapport au cas de référence. L’analyse des performances thermo-aérauliques globales des géométries étudiées a été complétée par une analyse qualitative locale des champs thermiques et d’écoulement notamment avec le principe de synergie
This doctoral thesis focuses on mechanisms of heat transfer enhancement in plate and fin heat sink geometries. First part of the thesis is dedicated to study an academic configuration using numerical simulations to achieve an improvement in conjugate heat transfer by modifying only the geometrical shape (through punching) of the conductive plane fins. An in-depth local analysis of the flow and thermal fields was carried out with the local synergy principle, velocity and thermal gradients, to understand the effect of geometric modifications. This thesis also presents the development of heat sinks with increased thermo-hydraulic performance for on-board electronic box cooling applications. The intensification of the heat transfer is obtained by the generation of secondary flows which cause an intensive mixing of fluid and reduces the thermal resistance to the wall by disrupting the development of the thermal boundary layer. Different heat sink geometries with two types of secondary flow generators : delta winglet pair and protrusions were numerically studied using RANS approach. The thermo-hydraulic performances of the geometries equipped with vortex generators were compared with that of a smooth reference heat sink. The prototypes were also manufactured and tested on an experimental bench specifically designed to perform global performance measurements in terms of thermal power and pressure drops. Experimental and numerical results were compared to qualify the simulations performed. Subsequently, an optimization study using Taguchi factorial analysis was used to optimize the geometrical parameters of the chosen dissipaters. Two objective functions were considered : maximization of either iso-pumping power performance criteria (PEC) or average wall temperature of the dissipaters compared to the reference case. The global thermo-hydraulic performance analysis of the studied geometries was completed by a qualitative analysis of local flow and thermal fields, in particular with the local field synergy principle

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Van, der Walt Stefan. "The design and optimisation of a bubble pump for an aqua-ammonia diffusion absorption heat pump / Stefan van der Walt." Thesis, North-West University, 2012. http://hdl.handle.net/10394/9231.

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Abstract:

Energy shortages around the world necessitated research into alternative energy sources especially for domestic applications to reduce the load on conventional energy sources. This resulted in research done on the possibility of integrating solar energy with an aqua-ammonia diffusion absorption cycle specifically for domestic applications. The bubble pump can be seen as the heart of the diffusion absorption cycle, since it is responsible, in the absence of a mechanical pump, to circulate the fluid and to desorb the refrigerant (ammonia) from the mixture. It is thus of paramount importance to ensure that the bubble pump is designed efficiently. Various bubble pump simulation models have been developed over the years, but it was found that none of the existing models served as a good basis for application-specific design. Most of the models constrained too many parameters from the outset which made the investigation of the effects of certain parameters on the bubble pump’s performance impossible. According to the research, no bubble pump model investigated the effect of such a wide variety of factors including tube diameter, heat flux, mass flux, generator heat input and system pressure on the bubble pump’s lift height. A simulation model for a bubble pump for integration with a solar-driven aqua-ammonia diffusion absorption cycle was developed. It serves as a versatile design model to optimise the bubble pump for a large variety of conditions as well as changes in parameters. It was achieved by constraining the bubble pump dimensions and parameters as little as possible. A unique feature of this model was the fact that the bubble pump tube was divided into segments of known quality which made the length of the pipe completely dependent on the flow inside the pipe. It also made the demarcation of the flow development inside the tube easier. The model attempted to incorporate the most appropriate correlations for pressurised two-phase aqua-ammonia flow. The most appropriate void fraction correlation was found to be Abstract The design and optimisation of a bubble pump for an aqua-ammonia diffusion absorption heat pump the Rouhani-Axelsson (Rouhani I) correlation. It was mainly due to its exclusive use of thermophysical properties and the vapour quality. The most appropriate heat transfer coefficient that predicted the most realistic wall temperature, was the correlation from Riviera and Best (1999) which was the only correlation found in the literature developed with aqua-ammonia in mind. It was found that the published correlation could not reproduce their experimental results, and a modification of their correlation was made after which the simulation model’s results correlated well with the experimental values of Riviera and Best (1999). The main goal of the simulation model was to determine the height that the bubble pump was capable of lifting at the slug to churn flow transition under various conditions. The effect of varying a variety of parameters on the bubble pump lift height was also investigated. The results from Shelton & White Stewart (2002) were compared to the outputs of the simulation model, and it was found that their constraining of the submergence ratio limited their outputs, and that their heat inputs under different conditions was a bit optimistic. The simulation model’s outputs correlated well at higher tube diameters with the results from Shelton & White Stewart (2002), but at the lower diameters which was used in their study it was impossible to compare data, since their diameters was already in mini flow and micro flow regions. The temperatures also correlated well, all within 2% of the results from Shelton & White Stewart (2002). It was found that there couldn’t be just one set of optimised conditions and values for the bubble pump, but that each cycle with differing specifications and operating conditions would yield a unique set of optimised parameters. It was for that reason very important not to constrain parameters beforehand without investigating its effect on the bubble pump first.
Thesis (MIng (Mechanical Engineering))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2013.

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Adami, Salah-Eddine. "Optimisation de la récupération d'énergie dans les applications de rectenna." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00967525.

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Les progrès réalisés durant ces dernières années dans le domaine de la microélectronique et notamment vis-à-vis de l'augmentation exponentielle de la densité d'intégration des composants et des systèmes a participé activement à l'apparition et au développement de systèmes portables communicants de plus en plus performants et polyvalents. La R&D dans les technologies de stockage d'énergie n'a pas suivi cette tendance d'évolution très rapide ; ce qui constitue un handicap majeur dans les évolutions futures des systèmes portables. La transmission d'énergie sans fils sur des distances considérables (plusieurs dizaines de mètres) grâce aux microondes constitue une solution très prometteuse pour pallier aux problèmes d'autonomie dans le cas des systèmes sans fils communicants. De plus, du fait de l'omniprésence des ondes électromagnétiques dans notre environnement avec des niveaux plus ou moins importants, la récupération et l'exploitation de cette énergie libre est également possible. La rectenna (Rectifying Antenna) est le dispositif permettant de capter et de convertir une onde électromagnétique en une tension continue. Plusieurs travaux de thèse axés sur l'étude et l'optimisation de la rectenna ont été réalisés au sein du laboratoire. Ces travaux avaient montré que pour des faibles niveaux de champs les tensions délivrées par la rectenna sont généralement très faibles et inexploitables. Aussi, comme la majorité des micro-sources d'énergie et à cause de son impédance interne, les performances de la rectenna dépendent fortement de sa charge de sortie. Ainsi, le développement d'un système d'interfaçage de la rectenna est nécessaire afin de pallier ces manquements inhérents du convertisseur RF/DC. Ce genre de système d'interfaçage est généralement absent dans la littérature à cause des faibles niveaux de puissance exploités. Par conséquent, la rectenna est très souvent utilisée tel quelle ; ce qui limite fortement le champ applicatif. Dans ce projet de recherche, un système de gestion énergétique de la rectenna complètement autonome a été conçu, développé et optimisé afin de garantir les performances optimales de la rectenna quelques soient les fluctuations de la puissance d'entrée et celles de la charge de sortie. Le circuit d'interfaçage permet également de fournir à la charge des niveaux de tension utilisables. Le système réalisé est basé tout d'abord sur l'utilisation d'un convertisseur DC/DC résonant pouvant fonctionner d'une manière complètement autonome à partir de niveaux très bas de la tension et de la puissance de la source. Ce convertisseur permet donc de garantir l'autonomie du système en éliminant la nécessité d'une source d'énergie auxiliaire. A cause de ses faibles performances énergétiques, ce convertisseur ne sera utilisé que durant la phase de démarrage. L'efficacité du système en termes de rendement énergétique et d'adaptation d'impédance est garantie grâce à l'utilisation d'un convertisseur Flyback fonctionnant dans son régime de conduction discontinu. Ainsi, une adaptation d'impédance très efficace est réalisée entre la rectenna et la charge de sortie. Ce convertisseur principal fonctionnera durant le régime permanent. Les deux convertisseurs ont été optimisés pour des niveaux de tension et de puissance aussi bas que quelques centaines de mV et quelques μW respectivement. Des mesures expérimentales réalisées sur plusieurs prototypes ont démontré le bon fonctionnement et les excellentes performances prédites par la procédure de conception ; ce qui nous permet de valider notre approche. De plus, les performances obtenues se distinguent parfaitement vis-à-vis de l'état de l'art. Enfin, en fonction de l'application désirée, plusieurs synoptiques d'association des deux structures sont proposés. Ceci inclut également la gestion énergétique de la charge de sortie.

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Tahiri, Ayoub. "Optimisation des flux dans les réseaux de transport pour les systèmes dynamiques étendus : cas des systèmes hydrographiques." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0039/document.

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Abstract:

L’allocation de la ressource de manière optimale, dans un système dynamique étendu, consiste à la répartir et à l’acheminer aux bons endroits, aux bons moments et en bonne quantité. Les flux transportés sont caractérisés par des non-linéarités et sont soumis à des retards lors de leur transfert, mais aussi, à des déformations importantes lorsque la ressource est un fluide. Dans ce travail, nous proposons de prendre en compte, dans la modélisation de ces systèmes, l’ensemble de ces contraintes pour une gestion optimale de transport de fluide. Le système est modélisé par un réseau de transport étendu afin de représenter l’évolution de la ressource au cours du temps et d’intégrer les retards inhérents aux transferts des flux. Afin d’introduire dans le graphe la dynamique des écoulements des fluides à surface libre, nous définissons des sommets de répartition permettant la modélisation des phénomènes de propagation des flux. Les objectifs de gestion sont représentés par des coûts sur les arcs. L’allocation optimale de la ressource est obtenue par la recherche du flot de coût minimal sur le réseau de transport. A cette fin, un algorithme d’optimisation prenant en compte les contraintes additionnelles issues des sommets de répartition est proposé. Les méthodes et algorithmes développés sont appliqués au cas des systèmes hydrographiques et à la problématique de l'allocation de la ressource en eau associée. Cette dernière est devenue cruciale en raison des effets négatifs de l'anthropisation des espaces naturels, du changement climatique et de l’augmentation des besoins. Il s’agit de partager la ressource en eau entre différents usagers, conformément à un ensemble d’objectifs et de priorités. L'allocation de la ressource en eau est réalisée en trois étapes principales : le diagnostic de l'état de la ressource disponible sur le système hydrographique à l'instant initial, incluant la prévision de son évolution sur l'horizon de gestion ; la détermination des actions à réaliser sur le système hydraulique pour allouer la ressource en respectant les contraintes et les objectifs ; la surveillance des données mesurées fournissant des indicateurs reconstitués de l’état du système. Les performances de la démarche proposée sont évaluées sur divers systèmes hydrographiques soumis à de multiples régimes hydrologiques
Optimal allocation of the resource, in a large scale system, consists in distributing it and delivering it to the right places, at the right time and in the right quantity. The transported flows are characterized by nonlinearities and are subject to delays during their transfer, but also to significant deformations when the resource is a fluid. In this work, we propose to take into account, all these constraints in the modeling of these systems, for an optimal management of fluid transport. The system is modeled by an expanded flow network in order to represent the evolution of the resource over time and to integrate the delays that are inherent in flow transfers. In order to introduce the flow dynamics of open-channel flows into the graph, we define distribution nodes allowing to model the flow propagation phenomena. The water allocation objectives are represented by costs on the network’s arcs. The optimal allocation of the resource is obtained by the search for the minimal cost flow on the network. To this end, an optimization algorithm taking into account the additional constraints resulting from the distribution nodes is proposed. The methods and algorithms developed, are applied to the case of hydrographic systems and to the water resources management problem. The latter has become crucial due to the negative effects of anthropisation of natural areas, climate change and increasing needs. Water allocation consists in sharing the water resource between different users, according to a combination of objectives and priorities. The allocation of the water resource is carried out in three main steps: the diagnosis of the state of the available resource on the hydrographic system at the initial time step, including the forecast of its evolution over the management horizon; the determination of operations to be carried out on the hydraulic system to allocate the resource according to the constraints and objectives; the monitoring of the measured data in order to provide reconstructed indicators of the system’s state. The performances of the proposed approach are evaluated on various hydrographic systems, subjected to multiple hydrological regimes

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Bardolle, Frédéric. "Modélisation des hydrosystèmes par approche systémique." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAH006/document.

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Abstract:

Dans l'état actuel des connaissances, il est impossible de poser correctement toute la physique permettant de modéliser les hydrosystèmes dans leur ensemble, notamment à cause de la dynamique très contrastée des différents compartiments. Les modèles systémiques simplifient la représentation des hydrosystèmes en ne considérant que leurs flux d’échange. L’objet de ce travail est de proposer un outil de modélisation systémique fournissant des informations sur le fonctionnement physique des hydrosystèmes, tout en étant simple et parcimonieux. Ce modèle nommé MASH (pour Modélisation des Hydrosystèmes par Approche Systémique) est basé sur l’utilisation de fonctions de transfert paramétriques choisies en fonction de leur faible paramétrisation, leur caractère général et leur interprétation physique. Il est versatile, dans le sens que son architecture est modulable et que le nombre d’entrées, le nombre de fonctions de transfert en série et le type de fonctions de transfert utilisé est laissée à la discrétion de l’utilisateur. Ce modèle est inversé en utilisant de récentes avancées en apprentissage automatique grâce à une famille d’heuristiques basée sur l’intelligence en essaim nommé « optimisation par essaim de particule » (ou PSO pour « Particle Swarm Optimization »). Le modèle et ses algorithmes d’inversion sont testés sur un cas d’école synthétique, puis sur un cas d’application réel
In the light of current knowledge, hydrosystems cannot be modelled as a whole since underlying physical principles are not totally understood. Systemic models simplify hydrosystem representation by considering only water flows. The aim of this work is to provide a systemic modelling tool giving information about hydrosystem physical behavior while being simple and parsimonious. This model, called HMSA (for Hydrosystem Modelling with a Systemic Approach) is based on parametric transfer functions chose for their low parametrization, their general nature and their physical interpretation. It is versatile, since its architecture is modular, and the user can choose the number of inputs, outputs and transfer functions. Inversion is done with recent machine learning heuristic family, based on swarm intelligence called PSO (Particle Swarm Optimization). The model and its inversion algorithms are tested first with a textbook case, and then with a real-world case

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Ben, Chaabane Afif. "Optimisation des échanges thermiques entre futs de cylindres d'un moteur à combustion interne et le liquide de refroidissement." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066324.

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Abstract:

Devant les problèmes de refroidissement des moteurs, on est amené à analyser les phénomènes de transfert thermique et à étudier d'autres circulations pour améliorer le refroidissement des zones chaudes du moteur, à l'aide d'un programme de calcul permettant d'établir et de maitriser la répartition des débits dans les chambres d'eau. On vérifie expérimentalement sur un moteur diesel 4 cylindres, une nouvelle circulation d'eau assurant une bonne homogénéisation de l'écoulement par une meilleure répartition des débits d'eau dans les cylindres.

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Mchinda, Samira. "Optimisation théorique et expérimentale de la technique IRM du transfert d’aimantation inhomogène pour l’imagerie de la myéline : application à la sclérose en plaques." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0378.

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Abstract:

La technique ihMT permet d’isoler de manière sélective le signal associé à certaines macromolécules en exploitant les processus de couplage dipolaire dont elles font l’objet, sur la base de leur durée de vie caractérisée par le temps de relaxation dipolaire, T1D. Les valeurs de T1D relativement longues dans les structures myélinisées permettent d’obtenir des images sélectives de la myéline. L’objectif de cette thèse est le développement de séquences IRM ihMT 3D optimisées en termes de sensibilité à la myéline, membrane essentielle à la conduction de l’influx nerveux, en vue d’une application en clinique. Pour cela, nous avons développé des modèles physiques (calculs numériques avec Matlab) basés sur la théorie de saturation des spins dans les solides, qui décrivent l’évolution du signal ihMT au cours du temps en fonction des paramètres tissulaires et de paramètres de séquences IRM cliniques réalistes. Nous avons avec l’appui du modèle implémenté une séquence ihMT 3D optimisée sur un scanner IRM 1,5T. Les paramètres optimaux ont permis d’aboutir à un protocole haute résolution du cerveau entier, qui présente une sensibilité accrue aux structures myélinisées. Puis nous avons étendu ce travail d’optimisation à 3T ; ce qui a permis d’obtenir un protocole hautement résolu du cerveau entier, sensible aux structures myélinisées et avec une sensibilité réduite aux inhomogénéités de champ B1. Afin de valider la technique ihMT comme biomarqueur de la myéline, nous avons appliqué la séquence optimisée à 1,5T sur une cohorte de patients atteints de SEP, et nous avons évalué sa capacité à suivre au cours du temps les processus de démyélinisation et de remyélinisation spontanées
The ihMT technique selectively isolates the signal associated with certain macromolecules by exploiting the dipolar coupling processes to which they are subjected, on the basis of their lifetime characterized by the dipolar relaxation time, T1D. The relatively long T1D values in myelinated structures provide selective images of myelin. The objective of this thesis is the development of ihMT 3D MRI sequences optimized in terms of sensitivity to myelin,which is an essential membrane for nerve impulse conduction, for clinical application. To achieve it, we first developed physical models (numerical calculations with Matlab) based on the theory of saturation of spins in solids, which describe the evolution of the ihMT signal over time as a function of tissue parameters and for realistic parameters of clinical MRI sequences.. Using this theoretical model, we then optimized a 3D ihMT sequence on a 1.5T MRI scanner. The optimal parameters resulted in a high-resolution protocol of the whole brain, with increased sensitivity to myelinated structures. Then we extended this optimization work at 3T. Optimal parameters at 3T also resulted in a high-resolution protocol for the whole brain, with a trade-off between high sensitivity to myelinated structures and reduced sensitivity to B1 field inhomogeneities. In order to validate the ihMT technique as a myelin biomarker, To evaluate the clinical potential of the ihMT technique as a myelin biomarker, we have applied the optimized sequence in a study of a cohort of patients with relapsing-remitting multiple sclerosis (RR), in which we sought to identify and monitor the processes of spontaneous demyelination and remyelination over time

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Dissertations / Theses on the topic 'Transfer Optimisation'

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