Esta tese está inserida no debate sobre a utilização da experimentação construtiva ao longo da concepção da materialidade e seu papel como recurso pedagógico. Trata mais especificamente, dos espaços e práticas experimentais no contexto acadêmico nacional, objetivando compreender o processo de configuração dos espaços da área técnico-construtiva implantados nas escolas públicas de arquitetura de acordo com as particularidades advindas de diferentes contextos do país, das políticas educacionais e das ações dos atores envolvidos, com a identificação das condições essenciais para que estas práticas sejam implantadas e potencializadas no contexto acadêmico. O trabalho foi desenvolvido a partir de pesquisas documentais e por meio de visitas técnicas realizadas em 21 escolas públicas de arquitetura localizadas em diferentes regiões do país, com entrevistas direcionadas aos principais atores que atualmente estão à frente da área da Tecnologia da Construção. O trabalho trouxe contribuições de ordem teórica a partir da sistematização de uma bibliografia abrangente sobre um tema pouco estudado no contexto nacional. Quanto às contribuições de ordem prática, os dados obtidos nas visitas técnicas possibilitaram contextualizar os desafios enfrentados no ensino da Tecnologia da Construção, que não se resumem ao arranjo físico laboratorial, mas a uma dimensão mais ampla, abrangendo aspectos político-educacionais, estruturais e sócio-econômicos e também, questões de fundo, como as relações interpessoais e burocráticas. Estes resultados permitiram identificar as condições consideradas como essenciais na (re)formulação de estratégias voltadas à área da Tecnologia da Construção e sua infraestrutura, de maneira que as experiências existentes possam ser potencializadas e novas implantações tenham maior respaldo técnico de acordo com as particularidades contextuais. / This thesis is inserted in the debate about the use of experimentation in building along with the conception of materiality and its role as pedagogical resource. It approaches, more specifically, the experimental workspaces and practices in the Brazilian academic context. It aims to understand the process of shaping the workspaces of the technology and construction fields established in public schools of architecture according to the singularities from different contexts of the country, educational policies and activities of the actors involved, identifying the essential conditions for those practices to be implemented and strengthened in the academic context. The work was developed based on documentary research and through technical visits in 21 public schools of architecture located in different regions of the country, with interviews directed to the main actors who are currently in charge of the field of Technology of Construction. In relation to the practical contributions, the data obtained in the technical visits made it possible to contextualize the challenges faced in the education of Technology of Construction. These challenges are not limited to the physical arrangement of the laboratory; they embrace a broader dimension, covering education politics, structural and socioeconomic aspects and, still, background issues such as interpersonal relations and bureaucracy. These results enabled the identification of conditions considered essential in the (re) formulation of strategies directed to the field of Technology of Construction and its infrastructure, so that the existing experiences can be strengthened and new applications can have a greater technical support according to the contextual singularities.

Submitted by PPG Engenharia El?trica (engenharia.pg.eletrica@pucrs.br) on 2018-10-31T13:57:50Z No. of bitstreams: 1 SILVIO CESAR ANTUNES DUTRA_DIS.pdf: 2550584 bytes, checksum: 3dae5cef4ef20b66d5c7a4db79ae5cad (MD5) / Approved for entry into archive by Sheila Dias (sheila.dias@pucrs.br) on 2018-11-01T11:50:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 SILVIO CESAR ANTUNES DUTRA_DIS.pdf: 2550584 bytes, checksum: 3dae5cef4ef20b66d5c7a4db79ae5cad (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-01T12:00:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SILVIO CESAR ANTUNES DUTRA_DIS.pdf: 2550584 bytes, checksum: 3dae5cef4ef20b66d5c7a4db79ae5cad (MD5) Previous issue date: 2018-08-31 / Power converters are widely used in the context of power electronics. In the same way that transformers have a fundamental role in applications involving AC circuits, power converters modify voltage magnitudes in DC circuits. These devices can either present an output voltage higher than the input voltage, acting as a Boost converter, or lower, acting, in this case, as a Buck converter. The input and output signals can also present either a voltage source or a current source behavior, depending on the topology. This work presents a systematic study of the D converter operating in the continuous conduction mode, in permanent regime, including the qualitative and quantitative analyzes, resulting in a methodology of dimensioning of the converter, as well as its modeling in space of states, which makes feasible studies of control strategies for it. Although this is not a new topology, this converter has recently been reintroduced due to its ability to increase efficiency in the energy conversion process, especially in photovoltaic systems. However, this research is fully justified given the lack of similar work for the D converter topology. This study was validated from tests performed in the PSIM simulation software, in addition to MATLAB / SIMULINK. A laboratory prototype was specially constructed for validation purposes in a rapid prototyping platform, as well as the consequent implementation in a PCI, for use in future works. / Os conversores est?ticos s?o amplamente utilizados no contexto da eletr?nica de pot?ncia. Da mesma forma que os transformadores t?m papel fundamental nas aplica??es que envolvem circuitos alimentados em corrente alternada, os conversores est?ticos realizam a transforma??o de magnitudes de tens?o em circuitos de corrente cont?nua. Tais dispositivos podem tanto apresentar em sua sa?da um valor de tens?o superior em rela??o ao sinal de entrada, atuando como elevadores, quanto inferior, atuando, neste caso, como redutores. Estes tamb?m podem apresentar suas sa?das ou entradas com um comportamento de fonte de tens?o ou corrente, dependendo da topologia utilizada. Este trabalho apresenta um estudo sistematizado do conversor D operando no modo de condu??o cont?nua, em regime permanente, incluindo as an?lises qualitativa e quantitativa, resultando em uma metodologia de dimensionamento do conversor, bem como a sua modelagem em espa?o de estados, o que viabiliza estudos de estrat?gias de controle para o mesmo. Apesar de n?o se tratar de uma nova topologia, recentemente este conversor foi reintroduzido, devido a sua capacidade de aumentar a efici?ncia no processo de convers?o de energia, especialmente em sistemas fotovoltaicos. Esta pesquisa encontra justificativa dada a inexist?ncia de trabalhos semelhantes especificamente para a topologia do conversor D. Este estudo foi validado a partir de ensaios realizados no software de simula??o PSIM, al?m do MATLAB/SIMULINK. Um prot?tipo de laborat?rio foi especialmente constru?do para fins de valida??o em uma plataforma de prototipagem r?pida, bem como a consequente implementa??o do mesmo em uma PCI, para utiliza??o em trabalhos futuros.

Contrairement à ses prédécesseurs (Phénix, Super-Phénix, EFR…), le réacteur à neutrons rapides refroidi au sodium (RNR-Na) de IVième génération doit justifier un niveau de sûreté élevé tout en étant à la fois viable économiquement et non-proliférant. Profitant d’un large retour d’expérience, les combustibles de type Oxyde (U,Pu)O2 représentent actuellement la solution de référence en France. Cependant, les combustibles de type carbure (U,Pu)C sont considérés comme une option innovante pour apporter à la conception d’un RNR-Na des degrés d’optimisation supplémentaires. L’objectif de cette thèse était donc de mettre en avant les potentialités du combustible carbure en concevant un cœur de RNR-Na à la fois attractif d’un point de vue économique et au comportement naturel en transitoire incidentel. Pour un parc de réacteurs français, on s’intéressera plus particulièrement à des cœurs iso-générateurs de forte puissance électrique (1500 MWe).Cet objectif a requis la mise en place d’une approche pluridisciplinaire prenant en compte les contraintes de thermomécanique combustible et de thermo-hydraulique en transitoire incidentel dès les premières étapes de la conception. Des modèles simplifiés basés sur les contre-réactions globales K, G et H ont été développés pour estimer le comportement d’un projet de cœur en transitoire de type insertion de réactivité, perte de débit primaire et/ou secondaire. L’avantage de cette nouvelle approche est surtout d’apporter au concepteur des outils complémentaires l’aidant à avoir une vision globale des problématiques de conception, mettant ainsi en avant les innovations ou les paramètres à optimiser pour améliorer les performances d’un cœur de RNR-Na.Cette approche a été appliquée à la conception de cœurs à combustibles carbure avec des performances très intéressantes. Un cœur de forte puissance électrique est proposé : il est isogénérateur de faible volume, avec un inventaire fissile initial réduit et un comportement naturel en transitoire incidentel très satisfaisant. Cependant, le taux de combustion d’une aiguille carbure dans un tel cœur semble limité à 100 MWj/kg à cause du gonflement important du carbure et de sa faible capacité à fluer, ce qui conduit rapidement à l’Interaction Mécanique Pastille-Gaine. Une aiguille fonctionnant à forte puissance linéique nécessite à la fois un jeu pastille-gaine épais et un joint sodium pour retarder l’IMPG, mais aussi un acier de gainage capable d’accommoder l’interaction par son fluage.Les performances en irradiation d’un combustible carbure pour un cœur industriel semblent donc très inférieures à celles obtenues expérimentalement dans le FBTR, où des aiguilles ont atteint un taux de combustion maximal de 155 MWj/kg. Cette différence a été étudiée et en partie expliquée, notamment par la fluence beaucoup plus faible obtenue dans un réacteur expérimental, retardant le critère de gonflement volumique. Deux voies d’exploration ont été mises en évidence pour augmenter les performances du carbure tel qu’utilisé dans un réacteur industriel. La première utilise un jeu pastille-gaine avec une technologie de type « buffer » pour retarder l’IMPG. La seconde est un cœur de faible fluence utilisant un enrichissement accru en plutonium. Les résultats préliminaires obtenus montrent que des taux de combustion supérieurs à 100 MWj/kg devraient être atteignables.Pour conclure, l’approche de conception pluridisciplinaire mise en place au cours de cette thèse s’est révélée efficace pour mettre en avant les avantages du combustible de type carbure. Celle-ci a permis de concevoir une image de cœur de RNR-Na attractive d’un point de vue économique, avec un comportement pardonnant en transitoire accidentel et capable d’atteindre un taux de combustion élevé. / Compared with earlier plant designs (Phénix, Super-Phénix, EFR), GEN IV Sodium-cooled Fast Reactor requires improved economics while meeting safety and non-proliferation criteria. Mixed Oxide (U-Pu)O2 fuels are considered as the reference fuels due to their important and satisfactory feedback experience. However, innovative carbide (U-Pu)C fuels can be considered as serious competitors for a prospective SFR fleet since carbide-fueled SFRs can offer another type of optimization which might overtake on some aspects the oxide fuel technology. The goal of this thesis is to reveal the potentials of carbide by designing an optimum carbide-fueled SFR with competitive features and a naturally safe behavior during transients. For a French nuclear fleet, a 1500 MW(e) break-even core is considered.To do so, a multi-physic approach was developed taking into account neutronics, fuel thermo-mechanics and thermal-hydraulic at a pre-design stage. Simplified modeling with the calculation of global neutronic feedback coefficients and a quasi-static evaluation was developed to estimate the behavior of a core during overpower transients, loss of flow and/or loss of heat removal transients. The breakthrough of this approach is to provide the designer with an overall view of the iterative process, emphasizing the well-suited innovations and the most efficient directions that can improve the SFR design project.This methodology was used to design a core that benefits from the favorable features of carbide fuels. The core developed is a large carbide-fueled SFR with high power density, low fissile inventory, break-even capability and forgiving behaviors during the unscrammed transients studied that should prevent using expensive mitigate systems. However, the core-peak burnup is unlikely to significantly exceed 100 MWd/kg because of the large swelling of the carbide fuel leading to quick pellet-clad mechanical interaction and the low creep capacity of carbide. Moderate linear power fuel pins require both a large initial sodium-bonded gap, delaying the fuel clad mechanical interaction, and a clad able to accommodate it by its high irradiation creep capacity.Irradiated carbide fuel performances predicted for an industrial SFR design are lower than the one obtained in the FBTR reactor irradiations, where 155 MWd/kg was obtained. This difference was studied and partly explained by the lower flux of experimental reactor delaying the embrittlement criterion. Innovative designs are now being considered to enhance the carbide-fueled pins burnup performance of industrial cores. The first innovative design uses a buffer technology to induce a delay in getting to the fuel clad mechanical interaction. The second innovative design is a core using high plutonium content so as to optimize the fluence over burnup ratio. Preliminary results show that a burnup higher than 100 MWd/kg can be reached.As a conclusion, this global approach has proven to be efficient in revealing the benefits gained using carbide fuel in a SFR. An optimum SFR core was designed exhibiting economic competitiveness while having inherent behavior during transient and reaching high burnup performance.

Les systèmes de production sont devenus des systèmes de grande échelle dont la complexité est accentuée par des contextes marqués de plus en plus par le changement. La capacité des systèmes a répondre au changement – appelée également changea-bilité – est reconnue comme étant une propriété essentielle pour leur cycle de vie, aussi bien dans le domaine des systèmes de production que dans le domaine de la conception en ingénierie. Au regard de la complexité des systèmes de production changeables, la méthodologie proposée par cette thèse a pour objectif de supporter la change-abilité dans la conception en souscrivant au domaine de l’ingénierie des systèmes. La première contribution est un formalisme pour la modélisation des systèmes changeables étayé d’après les principes de la conception systémique. Les concepts de flexibilité et de reconfigurabilité ne sont ici pas limités à des composants organiques du système, mais englobent l’ensemble des artefacts d’ingénierie dans le domaine du problème (exigences) et le domaine de la solution (blocs structurels). La deuxième contribution est une méthodologie pour la conception et la gestion des systèmes changeables. Elle repose sur un modèle du cycle de vie des systèmes changeables où des phases de conception des capacités de change-abilité du système s’alternent avec des phases de reconception tirant bénéfice de ces capacités existantes. Ces processus complémentaires garantissent la cohérence entre les décisions de conception pour intégrer et réutiliser des capacités de change-abilité, augmentant alors leurs potentiels tout au long du cycle de vie des systèmes complexes. Les concepts et les méthodologies développés ont été validés par des projets de conception de systèmes de production chez un équipementier automobile. Enfin, des développements possibles d’outils d’aide à la conception supportant la méthodologie proposée sont discutés. / Manufacturing systems have become large scale systems with increasing complexity particularly magnified by highly changing contexts. The system’s ability to cope with change (i.e. changeability) is recognized as a critical lifecycle property in the manufacturing system and engineering design domains. Given the complexity of changeable manufacturing systems, the proposed methodology of this dissertation aims to support design of changeability in subscribing to the domain of system engineering. The first contribution is a formalism for modeling changeability in a systemic way. Flexibility and reconfigurability paradigms are not limited to physical components of the system, but to the overall system architecture that encompasses all engineering artifacts relating to the designed system in both the requirements and physical solution domains. The second contribution is the methodology for the design and the management of changeability. The methodology utilizes a lifecycle model for changeable systems, in which design for changeability phases alternate with re-design phases that embrace and benefit from the existing changeability capabilities. These complementary processes allow a better consistency between design decisions to embed and reuse changeability, increasing changeability potential during the lifecycle of complex systems. The developed concepts and methodologies are validated in manufacturing system design projects from an automotive supplier. Finally, perspectives on design tools assisting the proposed methodology are discussed.

<p>Detta examensarbete är en studie av glas- och silverformgivaren Gunnar Cyréns och modedesignern Gunilla Ponténs designmetodiker, formspråk och inspirationskällor.  Det undersöker också om de uttrycker sig konstnärligt i sina privata trädgårdar.  Kan deras formspråk spåras i trädgården och har trädgården inspirerat dem i deras formgivningsarbete?  Utifrån vad vi har funnit har vi skissat på trädgårdsidéer och tematrädgårdar med utgångspunkt i hur vi uppfattat deras formspråk.  I det arbetet har vi tillämpat de av dem beskrivna designmetodikerna.</p> / <p>This degree thesis studies the design methodology, artistic expression and source of inspiration of two renowned Swedish designers: Gunnar Cyrén, glass artist and silversmith, and Gunilla Pontén, fashion designer.  It also investigates if they express themselves artistically in their private gardens.  Can their artistic expressions be seen in their gardens?  Has the garden inspired them in their design work?</p>

Detta examensarbete är en studie av glas- och silverformgivaren Gunnar Cyréns och modedesignern Gunilla Ponténs designmetodiker, formspråk och inspirationskällor.  Det undersöker också om de uttrycker sig konstnärligt i sina privata trädgårdar.  Kan deras formspråk spåras i trädgården och har trädgården inspirerat dem i deras formgivningsarbete?  Utifrån vad vi har funnit har vi skissat på trädgårdsidéer och tematrädgårdar med utgångspunkt i hur vi uppfattat deras formspråk.  I det arbetet har vi tillämpat de av dem beskrivna designmetodikerna. / This degree thesis studies the design methodology, artistic expression and source of inspiration of two renowned Swedish designers: Gunnar Cyrén, glass artist and silversmith, and Gunilla Pontén, fashion designer.  It also investigates if they express themselves artistically in their private gardens.  Can their artistic expressions be seen in their gardens?  Has the garden inspired them in their design work?

During the last few decades, concerns about water shortages and pollution have increased. Consequently, environmental legislations and regulations for wastewater discharge have been issued. The objective of this work was to contribute in developing an efficient dsorbent for removing heavy metal ions from wastewater. The thesis focused on evaluating amine-modified SBA-15 as copper and other heavy metal ions adsorbent, by determining a variety of adsorptive properties with the aim of gaining a deep understanding of its behavior and to outline its advantages and limitations. The influence of synthesis conditions on the mesostructural stability of the resultant materials after different water treatments was systematically investigated. N2 adsorption results indicated that the material prepared via co-condensation and aged at 100 ºC was not stable and lost its ordered mesoporous structure after contacting water even at room temperature. Aging at 130 ºC and addition of inorganic salts resulted in materials that maintained their mesporous structure under different water treatments. The material synthesized in the presence of KCl was used as adsorbent for the rest of the thesis work. It was shown that the structural collapse observed in amine-modified SBA-15 prepared by conventional method when contacted with aqueous solutions is associated with the drying process, and not the treatment itself. This structural collapse was avoided by replacing water with more volatile liquids such as acetone, before drying. Amino-functionalized SBA-15 was tested for the removal of copper ions from aqueous solutions under different temperatures, pH, initial concentrations and agitation speeds. The obtained results indicated that the amino-functionalized SBA-15 was very efficient and equilibrium was achieved in less than 30 min at room temperature. The adsorption capacity increased dramatically with increasing temperature, initial copper concentration and pH. Under suitable conditions, the material exhibited high adsorption capacity even at very low copper concentration. To further investigate the effect of dsorption parameters, a 24 factorial design experiments were used to screen the factors affecting the copper removal efficiency. All the parameters main effects were significant within a 95 % confidence level. Surface composite design was used to develop a reliable model representing the adsorption process. The statistical tests used proved the adequacy of the second order model. Optimization of the factors levels was carried out and the recommended optimum conditions are: copper concentration of 20 mg/L, adsorbent/solution ratio of 1.57 g/L, pH of 6.5, and T = 294 K with 95% copper removal. The effect of regeneration conditions was investigated after three adsorption–desorption cycles, under different batchwise regeneration conditions. Using a composite surface design methodology, the effect of the regeneration conditions on the performance of the adsorbent was investigated. It was found that all the studied parameters have a statistically significant influence on the working dsorption capacity. With respect to structural properties and amine content, none of the factors was found to be significant. Regeneration using EDTA was found to be more efficient than acid treatment. Amino-functionalized SBA-15 was studied as potential absorbent for Cd2 +, Co2 +, Cu2 +, Zn2 +, Pb2 +, Ni2 +, Al3+ and Cr3 +. The adsorption capacity and selectivity of the material were investigated in single and multi-metal solutions. Using very dilute solutions, i.e., 10 ppm, more than 95% of cations were removed, except for Co2+ and Cr3 +, indicatingthe high sensitivity of the current adsorbent. The adsorption capacities in multi-metal solutions were lower than in single-metal ones because of competition between metallic elements for the amine groups. The adsorbent was not affected in the presence of sodium, potassium, and calcium, indicating that the ionic strength does not affect the adsorption properties. Application of this material to remove copper in tap water, river water, and electroplating wastewater was shown to be successful. Dynamic experiments were carried out on the adsorption of copper ions in a laboratory packed-bed of amine-modified SBA-15. Breakthrough curves were analyzed at different flowrates and after two adsorption-desorption cycles. Furthermore, a model based on mass balance was developed and tested for predicting the breakthrough curves under different experimental conditions used. The results suggested that the developed model was in good agreement with the experimental data. Bed regeneration was performed by circulating 0.2 M EDTA solution through the column for 30 min. Résumé Durant les quelques dernières décennies, les préoccupations concernant les pénuries d'eau et la pollution en général ont augmenté. Par conséquent, des législations et des réglementations environnementales pour les rejets d'eaux usées ont été introduites. L'objectif de ce travail était de contribuer au développement d'un adsorbant efficace pour éliminer les ions de métaux lourds des eaux usées. Cette thèse porte sur l'évaluation de SBA-15 modifiée avec des amines comme adsorbant pour le cuivre et d'autres ions de métaux lourds par la détermination d'une multitude de propriétés d'adsorption dans le but d'acquérir une profonde compréhension de son comportement et d’identifier ses avantages et ses limites. L'influence des conditions de synthèse sur la stabilité des matériaux mésoporeux obtenus après différents traitements a été étudié de façon systématique. Les résultats d'adsorption de N2 ont indiqué que le matériel préparé par co-condensation et vieilli à 100 °C n'était pas stable et a perdu sa structure mésoporeuse ordonnée après avoir été en contact avec l'eau même à température ambiante. Le vieillissement à 130 °C, avec ajout de sels inorganiques, a abouti à des matériaux qui ont maintenu leur structure mésoporeuse sous différents traitements en présence d'eau. Le matériau synthétisé en présence de KCl a été utilisé comme adsorbant pour le reste du travail de cette thèse. Il a été démontré que l'effondrement de la structure observé dans la SBA-15 modifiée aux amines, préparée par la méthode conventionnelle en contact avec des solutions aqueuses est associé avec le processus de séchage, et non le traitement lui-même. Cet effondrement de structure a été évité en remplaçant l'eau avec des liquides plus volatils tels que l'acétone, avant le séchage. La SBA-15 amino-fonctionnalisée a été testée pour l'élimination des ions de cuivre des solutions aqueuses à différentes températures, pH, concentrations initiales et vitesses d'agitation. Les résultats obtenus ont indiqué que la SBA-15 amino-fonctionnalisée était très efficace et l'équilibre a été atteint en moins de 30 min à température ambiante. La capacité d'adsorption a considérablement augmenté avec la température, la concentration initiale de cuivre et le pH. Sous des conditions appropriées, le matériau a manifesté une grande capacité d'adsorption, même à des concentrations très faibles en cuivre. Afin d’étudier l'effet des paramètres d'adsorption, un plan factoriel de 24 expériences a été utilisé pour dépister les facteurs affectant l'efficacité d'élimination du cuivre. Tous les effets principaux des paramètres étaient importants à 95% de niveau de confiance. La méthodologie de la surface composite a été utilisée pour développer un modèle fiable qui représente le processus d'adsorption. Les tests statistiques utilisés ont prouvé la pertinence du modèle de second ordre. L’optimisation des niveaux des facteurs a été effectuée et les conditions optimales recommandées sont: la concentration en cuivre de 20 mg/L, le rapport adsorbant/solution de 1.57 g/L, pH de 6.5 et T = 294 K pour l'élimination de 95% de cuivre. L'effet des conditions de régénération a été étudié après trois cycles d'adsorption-désorption, sous différentes conditions de régénération. En utilisant la méthodologie de la surface composite, l'effet des conditions de régénération sur la performance de l'adsorbant a été étudié. Il a été constaté que tous les paramètres étudiés ont une influence statistiquement significative sur la capacité de travail d'adsorption. En ce qui concerne les propriétés structurelles et la teneur en amine, aucun des facteurs n’a été jugé significatif. La régénération à l'aide d'EDTA a été jugée plus efficace que le traitement acide. La SBA-15 amino-fonctionnalisée a été étudiée comme absorbant potentiel de Cd2+, Co2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, Ni2+, Al3+ and Cr3+. La capacité d'adsorption et la sélectivité du matériau ont été étudiées dans des solutions mono- et multi-métalliques. En utilisant des solutions très diluées, soit 10 ppm, plus de 95% de cations ont été enlevés, sauf pour le Co2+ et Cr3+, indiquant la forte sensibilité de l'adsorbant. Les capacités d'adsorption dans les solutions multi-métalliques étaient inférieures à celles des solutions mono-métalliques en raison de la concurrence entre les éléments métalliques pour les groupes amine. L'adsorbant n'a pas été affecté par la présence de sodium, de potassium et de calcium, ce qui indique que la force ionique n'affecte pas les propriétés d'adsorption. L’usage avec succès de ce matériau pour éliminer le cuivre dans l'eau de robinet, l’eau de rivière et les eaux usées de galvanoplastie a été démontré. Des expériences dynamiques ont été réalisées sur l'adsorption des ions de cuivre par la SBA-15 amine-modifiée sur une colonne à lit fixe de laboratoire. Les courbes de perçage ont été analysées à des débits différents et après deux cycles d'adsorption-désorption. De plus, un modèle basé sur le bilan de matière a été développé et testé pour prédire les courbes de perçage sous les différentes conditions expérimentales utilisées. Les résultats suggèrent que le modèle développé est en bon accord avec les données expérimentales. La régénération du lit a été réalisée en faisant circuler une solution EDTA à 0.2 M à travers la colonne pendant 30 min.

During the last few decades, concerns about water shortages and pollution have increased. Consequently, environmental legislations and regulations for wastewater discharge have been issued. The objective of this work was to contribute in developing an efficient dsorbent for removing heavy metal ions from wastewater. The thesis focused on evaluating amine-modified SBA-15 as copper and other heavy metal ions adsorbent, by determining a variety of adsorptive properties with the aim of gaining a deep understanding of its behavior and to outline its advantages and limitations. The influence of synthesis conditions on the mesostructural stability of the resultant materials after different water treatments was systematically investigated. N2 adsorption results indicated that the material prepared via co-condensation and aged at 100 ºC was not stable and lost its ordered mesoporous structure after contacting water even at room temperature. Aging at 130 ºC and addition of inorganic salts resulted in materials that maintained their mesporous structure under different water treatments. The material synthesized in the presence of KCl was used as adsorbent for the rest of the thesis work. It was shown that the structural collapse observed in amine-modified SBA-15 prepared by conventional method when contacted with aqueous solutions is associated with the drying process, and not the treatment itself. This structural collapse was avoided by replacing water with more volatile liquids such as acetone, before drying. Amino-functionalized SBA-15 was tested for the removal of copper ions from aqueous solutions under different temperatures, pH, initial concentrations and agitation speeds. The obtained results indicated that the amino-functionalized SBA-15 was very efficient and equilibrium was achieved in less than 30 min at room temperature. The adsorption capacity increased dramatically with increasing temperature, initial copper concentration and pH. Under suitable conditions, the material exhibited high adsorption capacity even at very low copper concentration. To further investigate the effect of dsorption parameters, a 24 factorial design experiments were used to screen the factors affecting the copper removal efficiency. All the parameters main effects were significant within a 95 % confidence level. Surface composite design was used to develop a reliable model representing the adsorption process. The statistical tests used proved the adequacy of the second order model. Optimization of the factors levels was carried out and the recommended optimum conditions are: copper concentration of 20 mg/L, adsorbent/solution ratio of 1.57 g/L, pH of 6.5, and T = 294 K with 95% copper removal. The effect of regeneration conditions was investigated after three adsorption–desorption cycles, under different batchwise regeneration conditions. Using a composite surface design methodology, the effect of the regeneration conditions on the performance of the adsorbent was investigated. It was found that all the studied parameters have a statistically significant influence on the working dsorption capacity. With respect to structural properties and amine content, none of the factors was found to be significant. Regeneration using EDTA was found to be more efficient than acid treatment. Amino-functionalized SBA-15 was studied as potential absorbent for Cd2 +, Co2 +, Cu2 +, Zn2 +, Pb2 +, Ni2 +, Al3+ and Cr3 +. The adsorption capacity and selectivity of the material were investigated in single and multi-metal solutions. Using very dilute solutions, i.e., 10 ppm, more than 95% of cations were removed, except for Co2+ and Cr3 +, indicatingthe high sensitivity of the current adsorbent. The adsorption capacities in multi-metal solutions were lower than in single-metal ones because of competition between metallic elements for the amine groups. The adsorbent was not affected in the presence of sodium, potassium, and calcium, indicating that the ionic strength does not affect the adsorption properties. Application of this material to remove copper in tap water, river water, and electroplating wastewater was shown to be successful. Dynamic experiments were carried out on the adsorption of copper ions in a laboratory packed-bed of amine-modified SBA-15. Breakthrough curves were analyzed at different flowrates and after two adsorption-desorption cycles. Furthermore, a model based on mass balance was developed and tested for predicting the breakthrough curves under different experimental conditions used. The results suggested that the developed model was in good agreement with the experimental data. Bed regeneration was performed by circulating 0.2 M EDTA solution through the column for 30 min. Résumé Durant les quelques dernières décennies, les préoccupations concernant les pénuries d'eau et la pollution en général ont augmenté. Par conséquent, des législations et des réglementations environnementales pour les rejets d'eaux usées ont été introduites. L'objectif de ce travail était de contribuer au développement d'un adsorbant efficace pour éliminer les ions de métaux lourds des eaux usées. Cette thèse porte sur l'évaluation de SBA-15 modifiée avec des amines comme adsorbant pour le cuivre et d'autres ions de métaux lourds par la détermination d'une multitude de propriétés d'adsorption dans le but d'acquérir une profonde compréhension de son comportement et d’identifier ses avantages et ses limites. L'influence des conditions de synthèse sur la stabilité des matériaux mésoporeux obtenus après différents traitements a été étudié de façon systématique. Les résultats d'adsorption de N2 ont indiqué que le matériel préparé par co-condensation et vieilli à 100 °C n'était pas stable et a perdu sa structure mésoporeuse ordonnée après avoir été en contact avec l'eau même à température ambiante. Le vieillissement à 130 °C, avec ajout de sels inorganiques, a abouti à des matériaux qui ont maintenu leur structure mésoporeuse sous différents traitements en présence d'eau. Le matériau synthétisé en présence de KCl a été utilisé comme adsorbant pour le reste du travail de cette thèse. Il a été démontré que l'effondrement de la structure observé dans la SBA-15 modifiée aux amines, préparée par la méthode conventionnelle en contact avec des solutions aqueuses est associé avec le processus de séchage, et non le traitement lui-même. Cet effondrement de structure a été évité en remplaçant l'eau avec des liquides plus volatils tels que l'acétone, avant le séchage. La SBA-15 amino-fonctionnalisée a été testée pour l'élimination des ions de cuivre des solutions aqueuses à différentes températures, pH, concentrations initiales et vitesses d'agitation. Les résultats obtenus ont indiqué que la SBA-15 amino-fonctionnalisée était très efficace et l'équilibre a été atteint en moins de 30 min à température ambiante. La capacité d'adsorption a considérablement augmenté avec la température, la concentration initiale de cuivre et le pH. Sous des conditions appropriées, le matériau a manifesté une grande capacité d'adsorption, même à des concentrations très faibles en cuivre. Afin d’étudier l'effet des paramètres d'adsorption, un plan factoriel de 24 expériences a été utilisé pour dépister les facteurs affectant l'efficacité d'élimination du cuivre. Tous les effets principaux des paramètres étaient importants à 95% de niveau de confiance. La méthodologie de la surface composite a été utilisée pour développer un modèle fiable qui représente le processus d'adsorption. Les tests statistiques utilisés ont prouvé la pertinence du modèle de second ordre. L’optimisation des niveaux des facteurs a été effectuée et les conditions optimales recommandées sont: la concentration en cuivre de 20 mg/L, le rapport adsorbant/solution de 1.57 g/L, pH de 6.5 et T = 294 K pour l'élimination de 95% de cuivre. L'effet des conditions de régénération a été étudié après trois cycles d'adsorption-désorption, sous différentes conditions de régénération. En utilisant la méthodologie de la surface composite, l'effet des conditions de régénération sur la performance de l'adsorbant a été étudié. Il a été constaté que tous les paramètres étudiés ont une influence statistiquement significative sur la capacité de travail d'adsorption. En ce qui concerne les propriétés structurelles et la teneur en amine, aucun des facteurs n’a été jugé significatif. La régénération à l'aide d'EDTA a été jugée plus efficace que le traitement acide. La SBA-15 amino-fonctionnalisée a été étudiée comme absorbant potentiel de Cd2+, Co2+, Cu2+, Zn2+, Pb2+, Ni2+, Al3+ and Cr3+. La capacité d'adsorption et la sélectivité du matériau ont été étudiées dans des solutions mono- et multi-métalliques. En utilisant des solutions très diluées, soit 10 ppm, plus de 95% de cations ont été enlevés, sauf pour le Co2+ et Cr3+, indiquant la forte sensibilité de l'adsorbant. Les capacités d'adsorption dans les solutions multi-métalliques étaient inférieures à celles des solutions mono-métalliques en raison de la concurrence entre les éléments métalliques pour les groupes amine. L'adsorbant n'a pas été affecté par la présence de sodium, de potassium et de calcium, ce qui indique que la force ionique n'affecte pas les propriétés d'adsorption. L’usage avec succès de ce matériau pour éliminer le cuivre dans l'eau de robinet, l’eau de rivière et les eaux usées de galvanoplastie a été démontré. Des expériences dynamiques ont été réalisées sur l'adsorption des ions de cuivre par la SBA-15 amine-modifiée sur une colonne à lit fixe de laboratoire. Les courbes de perçage ont été analysées à des débits différents et après deux cycles d'adsorption-désorption. De plus, un modèle basé sur le bilan de matière a été développé et testé pour prédire les courbes de perçage sous les différentes conditions expérimentales utilisées. Les résultats suggèrent que le modèle développé est en bon accord avec les données expérimentales. La régénération du lit a été réalisée en faisant circuler une solution EDTA à 0.2 M à travers la colonne pendant 30 min.

This is a study that is focused on developing an individual design methodology for a centrifugal impeller and generating a mixed flow impeller for a small turbojet engine by using this methodology. The structure of the methodology is based on the design, modeling and the optimization processes, which are operated sequentially. The design process consists of engine design and compressor design codes operated together with a commercial design code. Design of Experiment methods and an in-house Neural Network code is used for the modeling phase. The optimization is based on an in-house code which is generated based on multidirectional search algorithm. The optimization problem is constructed by using the inhouse parametric design codes of the engine and the compressor. The goal of the optimization problem is to reach an optimum design which gives the best possible combination of the thrust and the fuel consumption for a small turbojet engine. The final combination of the design parameters obtained from the optimization study are used in order to generate the final design with the commercial design code. On the last part of the thesis a comparison of the final design and a standard radial flow impeller is made in order to clarify the benefit of the study. The results have been showed that a mixed flow compressor design is superior to a standard radial flow compressor in a small turbojet application.

Everything around us that is not a simple untouched piece of nature has been designed by someone. Human society has found a great refuge in these designed objects or the artefacts, and thus has adapted vociferously to their inclusion into everyday life. From the early conception as art and then lately as scientific activity, now during the last few decades, designing has been understood as a fundamental aspect of human life. This understanding has become a motivating force in the last four decades for design research community. Remarkable theories, methods, models and approaches for designing have been propounded during this period by various active design researchers. Yet a comprehensive design theory remains largely an elusive dream, and usage of proposed methods in practice unimpressive. The dominant paradigms in design theory, though rich in description seem to lack interconnection. The thesis explores and questions the very foundations on which design theories have been built. Theoretical contemplation over designing is sought through asking why question, which brings in context to the forefront. Thus understanding context in designing is the central theme to this dissertation. Incidentally it is the context that holds key to the enhanced usage of design methods in practice. The thesis presents a basis to thaw the development of design theory, and provides a pragmatic approach to augment usage of design methods in practice. These objectives have been achieved through the approach outlined below. • An extensive discussion on the notion of context is presented, underpinned by the detailed survey of definitions and world views held in by various domains of studies in regard to context. The salient characteristics of context identified through this discussion have been used to articulate a concise definition of context. • A comprehensive dialogue, supplemented by the literature in design, incorporating dyv of design, designing, artifacts, and context has been put forth. The theoretical insight obtained has been abstracted into an elemental model of context in designing, that is then elaborated at length. • Definitions of context in designing, context of designing, and that of designing in context have been formulated, using the definition of context and the elemental model of context in designing. • The empirical validation of the proposed model of context in designing has been carried out, which runs across six design projects, accounts for academic; controlled; and industrial environment, as well as focuses on both individual and team designing. Four methods for data collection and analysis - Questionnaire survey, design protocol analysis study, replication protocol analysis, and participant observation study were employed in this exercise. • A detailed prescriptive study for development of aid to designers; in selection process of design methods has been carried out. Based on the issues identified in the literature and survey with designers, a measure to assess contextual usability of design methods (MACUM) was formulated. A web-based software tool based on MACUM has been developed for supporting design method selection process. The thesis concludes that the dominating paradigms in design theory only represent the partial perspective of designing. It is argued that, the proposed model of context in designing provides a sound basis to coherently redress the disjunctions between paradigms of design and progress towards a holistic design theory. And further on the practical end, the thesis underlines the contribution of MACUM towards sustained usage of design methods in practice.