Our research focuses on re-using a waste a material, cross-linked polyethylene abbreviated XLPE, which is a widely used coating for wires. XLPE is strong and has excellent thermal properties due to its chemical structure - what leads to the significance of recycling this valuable polymer. Properties of XLPE include good resistance to heat, resistance to chemical corrosion, and high impact strength. A wire is usually composed of a metal core conductor and polymeric coating layers. One creates a new coating, including little pieces of recycled XLPE in the lower layer adjacent to the wire, and virgin XLPE only in the upper layer. Industries are often wasting materials which might be useful. Mostly, some returned or excess products could be recycled to create a new type of product or enable the original use. This method helps cleaning the waste, lowers the costs, and enhances the income of the manufacturing company. With the changing of the thickness of the outer layer, the roughness changes significantly. Moreover, different processing methods result in surfaces that look differently.

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Nucleating boiling is a repeating cycle of bubble initiation, growth and departure at many nucleation sites at the heated wall. Thereby, the bubble growth process significantly affects the dynamics of bubble departure. Experiments were performed to study the influence of heater surface characteristics, such as wettability and roughness, on single bubble growth and departure dynamics for natural circulation and upward flow boiling conditions. Self-assembled monolayer (SAM) coating, wet-etching and femtosecond pulsed laser treatment were used to alter the surface wettability and produce nano- and microstructures on stainless steel surfaces with a roughness in the range of micrometers. These surface preparation techniques allowed to separately quantify the effect of surface wettability and roughness on the bubble dynamics. The surface wettability and roughness are represented by the liquid contact angle hysteresis (θhys) and root mean square roughness of the surface (Sq). Boiling experiments were conducted at atmospheric pressure with degassed deionized water at low-subcooling. Stainless steel heater surfaces were vertically oriented during natural circulation boiling. In the experiments, bubbles were generated from an artificial nucleation cavity on the treated stainless steel heater surfaces. High-resolution optical shadowgraphy has been used to record the bubble generation, departure, sliding, detachment and inception of the next bubble. Higher bulk liquid velocity yielded smaller bubble departure diameters and slower bubble growth rates for all heater surface types. The effect of surface wettability on single bubble dynamics was studied for smooth surfaces with different liquid contact angle hysteresis. Low wetting surfaces yielded a greater bubble growth rate and departure diameter. The bubble growth rate and departure diameter were found maximum for an intermediate surface roughness Sq between 0.108 and 0.218 m. The corresponding roughness height is referred to as the ‘optimal roughness height’ in this work. Surface roughness was found very influential to the bubble growth and departure, which can be explained by considering its interaction with the microlayer underneath a bubble. The role of the heater surface parameters for the bubble growth was qualitatively assessed by evaluating the microlayer thickness constant C2. Hence, an improved bubble growth model was derived in this work. The bubble growth model was formulated on the basis of the evaporation of the microlayer beneath a bubble with the dryout area, inertia and heat diffusion controlled bubble growth and condensation at the bubble cap. The model can also predict the superheated liquid layer around a bubble which helps to determine the portion of a bubble that is in contact with the subcooled liquid. As bubble growth Abstract is highly dependent on the effective interactions of heater surface roughness and microlayer, a term Ceff was introduced in the bubble growth model. The effective microlayer thickness constant Ceff incorporates the impact of heater surface characteristics on the bubble growth process until the departure of a bubble. The bubble growth model was utilized in the analysis of high-resolution experimental data of steam bubble growth and the values of Ceff were calculated for different heater surface characteristics. The value of Ceff was found to decrease with the increase of bubble growth rate. A simplified model for the bubble departure criterion was derived from the expressions of forces which act on a nucleating bubble throughout its growth cycle. It was found that 90% of the departing bubbles satisfy the bubble departure criterion model with ±25% deviation. The knowledge gained from this work shall be particularly useful to improve nucleate boiling models for numerical simulations. The findings are also useful for designing heater surfaces in the future.:Abstract v Kurzfassung vii Acknowledgements xiii Abbreviations and Symbols xv Chapter 1: Introduction and Motivation 1 1.1 General overview 1 1.2 Theoretical background 3 1.3 Objectives and outline of the thesis 7 Chapter 2: Fundamentals of Bubble Dynamics in Nucleate Boiling 9 2.1 Bubble growth in nucleate boiling 9 2.2 Bubble growth models 12 2.3 The physical process of bubble departure 16 2.4 Experimental investigations of bubble dynamics 20 2.4.1 Effects of heater surface characteristics 21 2.4.2 Effects of bulk liquid velocity 24 2.5 Chapter conclusion 26 Chapter 3: Heater Surface Preparation and Characterization 27 3.1 Surface properties 27 3.2 Surface preparation 29 3.2.1 Self-assembled monolayer coating 30 3.2.2 High-power pulsed laser irradiation 31 3.2.3 Wet-etching 32 3.3 Surface cleaning 32 3.4 Surface characterization 32 3.4.1 Wettability measurement 32 3.4.2 Roughness measurement 33 3.4.3 Analysis of surface characteristics 34 3.4.4 Uncertainty of surface parameters 38 3.5 Artificial cavity preparation 38 Chapter 4: Experimental Setup and Procedure 41 4.1 Natural circulation boiling (NCB 41 4.1.1 Experimental procedure and measurement techniques 41 4.1.2 Uncertainty analysis 44 4.2 Upward flow boiling (UFB) 45 4.2.1 Experimental procedure and measurement techniques 45 4.2.2 Uncertainty analysis 48 4.3 Image processing 50 Chapter 5: Experimental Results 53 5.1 Introduction to the analysis of the bubble dynamics 53 5.1.1 The bubble life cycle 53 5.1.2 Calculation of the bubble equivalent diameter 55 5.1.3 Bubble dynamics with the increase of heat flux 57 5.1.4 Qualitative assessment of the bubble dynamics for different parameters 60 5.2 Bubble dynamics 61 5.2.1 Effect of heater surface wettability 61 5.2.2 Effect of heater surface roughness 65 5.2.3 Effect of bulk liquid velocity 70 5.3 Bubble departure 76 5.3.1 Effect of heater surface wettablity 76 5.3.2 Effect of heater surface roughness 76 5.3.3 Effect of bulk liquid velocity 78 5.4 Chapter conclusion 79 Chapter 6: Analysis and Model Development 81 6.1 Numerical evaluation of the role of heater surface characteristics 81 6.1.1 Derivation of an improved bubble growth model 86 6.1.2 Calculation of Ceff 82 6.2 Effect of liquid velocity on the bubble growth 93 6.3 Improved modeling of bubble departure 95 6.3.1 Analysis of important parameters 95 6.3.2 Formulation of a bubble departure criterion 100 6.4 Chapter conclusion 102 Chapter 7: Summary and Outlook 105 Bibliography 109 List of Figures 121 List of Tables 127 Appendix: Surface Parameters and Profile 129 / Der Blasenabriss von einer Keimstellenkavität ist ein komplexer Ablösemechanismus und spielt eine wichtige Rolle beim Wärmetransport. Zur Beschreibung der Blasendynamik sind Kenntnisse über den Blasenwachstumsprozess sowie die Vorhersage eines Kriteriums für die Blasenablösung erforderlich. In den existierenden Blasenwachstums- und Blasenablösungsmodellen wird die Oberflächencharakteristik des Heizers bisher nicht berücksichtigt. Im Rahmen dieser Promotion wurden Experimente durchgeführt, um den Einfluss der Heizeroberfläche und der Hauptströmungsgeschwindigkeit auf diese Parameter für eine vertikale Heizfläche zu untersuchen. Hierbei wurden das Naturkonvektionssieden und das aufwärtsgerichtete Strömungssieden betrachtet. Die Experimente wurden mit vollentsalztem Wasser bei einer Unterkühlung zwischen 1,68 und 4,00 K bei Atmosphärendruck und einem aus Edelstahl gefertigten Heizer durchgeführt, dessen Oberfläche anhand der Parameter Oberflächenrauigkeit und Benetzbarkeit charakterisiert ist. Unterschiedliche Oberflächenbearbeitungstechniken, wie Beschichtung durch Self-Assembled Monolayer (SAM), Nass-Ätzen und Hochleistungspuls-Laserbestrahlung wurden genutzt, um die Oberflächenbenetzung und –rauigkeit zu modifizieren. Der Unterschied zwischen dem gemessenen Fortschritts- (θadv) und Rückzugskontaktwinkel (θrec) der Flüssigkeit wird als Flüssigkeitskontaktwinkelhysterese (θhys) bezeichnet und beschreibt die Oberflächenbenetzbarkeit. Die Oberflächenrauigkeit wurde durch ein Konfokal-Mikroskop bestimmt und durch das gemittelte Quadrat der Rauigkeit (Sq) und den Maximalwert der Rauigkeit (St) definiert. Insgesamt wurden 18 unterschiedliche Heizoberflächen mit einer Größe von 130 x 20 mm² untersucht. Davon kamen jeweils die Hälfte für das Naturkonvektionssieden bzw. aufwärtsgerichtetes Strömungssieden zur Anwendung. Der Einfluss der Oberflächenbenetzbarkeit auf die Blasendynamik wurde für polierte Oberflächen (Sq  0,01 μm) analysiert. Die Wirkung der Oberflächenrauigkeit auf die Blasendynamik wurde für konstante Flüssigkeitskontaktwinkelhysteresen von 40,05°±1,5° und 59,97°±1,5° für Naturzirkulation und Strömungssieden untersucht. Eine künstliche zylindrische Kavität mit einer Fläche von 1963,5 m² und einer Tiefe von 50 m wurde mittels Mikrolaser in die Heizoberflächen eingebracht, um die Blasen in einer spezifischen Position zu erzeugen. Während des Naturkonvektionssiedens betrug die Wärmestromdichte 19,22 bis 30,29 kW/m². Bei den Experimenten mit aufwärtsgerichtetem Strömungssieden wurde die Hauptströmungsgeschwindigkeit im Bereich von 0,052 bis 0,183 m/s variiert und eine Appendix: Surface Parameters and Profile Wärmestromdichte zwischen 39,41 und 45,47 kW/m² aufgeprägt. Daraus resultierten insgesamt 87 Experimentalserien. Um den Blasenlebenszyklus zu erfassen, wurde hochauflösende Bildgebungstechnik verwendet. Mit der Bildverarbeitungssoftware ImageJ wurden die erfassten Videos weiterverarbeitet. Die Temperatur der Hauptströmung wurde mit Typ-K Thermoelementen gemessen. Die zeit- und ortsgemittelten Heizerwandtemperaturen wurden für die Naturzirkulation durch Infrarotthermografie und für das aufwärtsgerichtete Strömungssieden durch Typ-K Thermoelemente erfasst. Die mittlere Flüssigkeitsgeschwindigkeit wurde bei der Naturzirkulation mittels Particle Image Velocimetry (PIV) und beim Strömungssieden mittels Coriolis-Durchflusszähler bestimmt. Eine hochauflösende optische Schattenbildtechnik diente zur Aufzeichnung der Hauptphasen des Blasenlebenszyklus: Blasenerzeugung, Blasenwachstum, Blasenablösung, Blasengleiten und Blasenabriss. In dieser Arbeit wurden die der Blasenablösung vorrausgehenden Phasen untersucht. Blasenhöhe, Blasenbreite, Blasenbasisdurchmesser und Schwerpunkt der Blase wurden mit Hilfe der Bildverarbeitung ermittelt. Der blasenäquivalente Durchmesser wurde mittels des geometrischen Mittelwertes, der Blasenbreite und der Blasenhöhe berechnet. Basierend auf den Messdaten können folgende Erkenntnisse für das Blasenwachstum und den Blasenablösemechanismus postuliert werden: (i) Eine höhere Wärmeströmedichte führen zu größen Blasen und kürzeren Wachstumsperioden. Der Einfluss der Oberflächenbenetzbarkeit und der Oberflächenrauigkeit auf die Blasendynamik zeigt ähnliche Tendenzen für Naturkonvektion und aufwärtsgerichtetes Strömungssieden. (ii) Eine höhere Flüssigkeitskontaktwinkelhysterese führt zu einer schnelleren Expansion der Blasenbasis und zu einem schnellern Blasenwachstum. Für gut benetzbare Oberflächen bewegt sich der Blasenschwerpunkt schneller entlang der Strömungsrichtung. Für Oberflächen mit geringer Benetzbarkeit ist die Blasengröße vor der Blasenablösung größer und die Ablöseperiode länger. Der mittlere Blasenablösedurchmesser für unterschiedliche Hauptströmungsgeschwindigkeiten der Flüssigkeit erhöht sich von 0,75 auf 1,75 mm bei zunehmender Flüssigkeitskontaktwinkelhysterese von 42,32° auf 62,30°. (iii) Eine, bezogen auf die Mikrogrenzschichtdicke, optimale Oberflächenrauigkeit erhöht die Blasenwachstumsrate und die Blasengröße. Dieses Ergebnis ist bisher einzigartig bei der Untersuchung der Einzelblasendynamik beim Blasensieden. Die Expansion der Blasenbasis und der Blasenwachstumsrate erreicht ein Maximum für das gemittelte Quadrat der Rauigkeit (Sq) im Bereich zwischen 0,156 und 0,202 m für Naturzirkulation. Für aufwärtsgerichtetes Strömungssieden war die Expansion der Blasenbasis und die Blasenwachstumsrate für Sq-Werte zwischen 0,108 und 0,218 m maximal. Der Blasenablösedurchmesser wurde für einen großen Bereich der Hauptströmungsgeschwindigkeiten und Wärmestromedichte gemittelt. Das Maximum des mittleren Ablösedurchmessers wurde für die Oberfläche mit einem Wert von Sq = 0,218 m erreicht. Die Oberflächenrauigkeit erweitert die Wärmeübertragungsoberfläche neben der Blasenbasis. Der Einfluss der Oberflächenrauigkeitshöhe auf die Blasen hängt von der Mikrogrenzschichtdicke sowie vom Blasenbasisradius ab. Das Modell der Mikrogrenzschichtdicke von Cooper und Lloyd [1] und die konzeptionelle Idee zur Störung der Mikrogrenzschicht durch die Rautiefe von Sriraman [2] wurden analysiert. Es wurde nachgewiesen, dass die Oberflächenrauigkeit die effektive Mikrogrenzschichtdicke und die dazugehörige Wärmeübertragung beeinflusst. (iv) Es wurden geringere Blasenwachstumsraten für höhere Hauptströmungs-geschwindigkeiten gemessen. Weiterhin reduzieren sich der Blasenablösedurchmesser sowie Ablöseperioden mit zunehmender Hauptströmungsgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Wärmeoberflächencharakteristiken. Bei niedrigen Hauptströmungs-geschwindigkeiten im Bereich zwischen ungefähr 0,052 und 0,16 m/s reduziert sich der durchschnittliche Blasenablösedurchmesser deutlich. Die experimentellen Ergebnisse zeigen einen wesentlichen Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit auf das Blasenwachstum und den Ablöseprozess beim Blasensieden. Um diesen Einfluss numerisch zu charakterisieren, wurde ein neues Blasenwachstumsmodel entwickelt. Existierende Blasenwachstumsmodelle berücksichtigen den umfangreichen Einfluss der Oberfläche des Heizers bisher nicht. Das vorgeschlagene Model bezieht die plausibelsten Mechanismen des Blasensiedens mit ein. Dazu zählen: Mikrogrenzschichtverdampfung im Bereich der Austrocknung, trägheits- und wärmediffusionskontrolliertes Blasenwachstum und Kondensation an der Blasenoberseite. Das Modell berücksichtigt, dass die überhitzte Flüssigkeitsschicht an der Heizerwand durch die wachsende Blase nach außen verdrängt wird und die so gestreckte Flüssigkeitsschicht einen Teil der Blase einhüllt. Kondensation erfolgt an der Blasengrenze, die in Kontakt mit der unterkühlten Flüssigkeit steht, und demzufolge mit der überhitzen Flüssigkeitsschicht nicht in Kontakt kommt. Das vorgeschlagene Blasenwachstumsmodel arbeitet mit drei Konstanten für die beschriebenen Wärmeübertragungsmechanismen beim Blasenwachstum. Dabei handelt es sich um eine Konstante für die effektive Mikrogrenzschichtdicke (Ceff ), eine weitere Konstante 𝑏 ́ für die Wärmediffusion hin zur Blase und der Trägheit sowie letztendlich einer Konstante S zur Abbildung des Kondensationswärmeübergangs, anhand der Beschreibung des Anteils der Blase, welcher in Kontakt mit der unterkühlten Flüssigkeit steht. Die effektive Mikrogrenzschichtdickenkonstante (Ceff) definiert den Einfluss der Heizoberflächencharakteristik auf die Verdampfung der Mikrogrenzschicht und somit die Blasenwachstumsrate beim Blasensieden. Die numerisch berechnete und experimentell gemessene Blasengröße wurde verglichen, um die Mikrogrenzschichtdickenkonstante Ceff zu definieren. Der Einfluss der Kondensation auf Ceff wurde geprüft.:Abstract v Kurzfassung vii Acknowledgements xiii Abbreviations and Symbols xv Chapter 1: Introduction and Motivation 1 1.1 General overview 1 1.2 Theoretical background 3 1.3 Objectives and outline of the thesis 7 Chapter 2: Fundamentals of Bubble Dynamics in Nucleate Boiling 9 2.1 Bubble growth in nucleate boiling 9 2.2 Bubble growth models 12 2.3 The physical process of bubble departure 16 2.4 Experimental investigations of bubble dynamics 20 2.4.1 Effects of heater surface characteristics 21 2.4.2 Effects of bulk liquid velocity 24 2.5 Chapter conclusion 26 Chapter 3: Heater Surface Preparation and Characterization 27 3.1 Surface properties 27 3.2 Surface preparation 29 3.2.1 Self-assembled monolayer coating 30 3.2.2 High-power pulsed laser irradiation 31 3.2.3 Wet-etching 32 3.3 Surface cleaning 32 3.4 Surface characterization 32 3.4.1 Wettability measurement 32 3.4.2 Roughness measurement 33 3.4.3 Analysis of surface characteristics 34 3.4.4 Uncertainty of surface parameters 38 3.5 Artificial cavity preparation 38 Chapter 4: Experimental Setup and Procedure 41 4.1 Natural circulation boiling (NCB 41 4.1.1 Experimental procedure and measurement techniques 41 4.1.2 Uncertainty analysis 44 4.2 Upward flow boiling (UFB) 45 4.2.1 Experimental procedure and measurement techniques 45 4.2.2 Uncertainty analysis 48 4.3 Image processing 50 Chapter 5: Experimental Results 53 5.1 Introduction to the analysis of the bubble dynamics 53 5.1.1 The bubble life cycle 53 5.1.2 Calculation of the bubble equivalent diameter 55 5.1.3 Bubble dynamics with the increase of heat flux 57 5.1.4 Qualitative assessment of the bubble dynamics for different parameters 60 5.2 Bubble dynamics 61 5.2.1 Effect of heater surface wettability 61 5.2.2 Effect of heater surface roughness 65 5.2.3 Effect of bulk liquid velocity 70 5.3 Bubble departure 76 5.3.1 Effect of heater surface wettablity 76 5.3.2 Effect of heater surface roughness 76 5.3.3 Effect of bulk liquid velocity 78 5.4 Chapter conclusion 79 Chapter 6: Analysis and Model Development 81 6.1 Numerical evaluation of the role of heater surface characteristics 81 6.1.1 Derivation of an improved bubble growth model 86 6.1.2 Calculation of Ceff 82 6.2 Effect of liquid velocity on the bubble growth 93 6.3 Improved modeling of bubble departure 95 6.3.1 Analysis of important parameters 95 6.3.2 Formulation of a bubble departure criterion 100 6.4 Chapter conclusion 102 Chapter 7: Summary and Outlook 105 Bibliography 109 List of Figures 121 List of Tables 127 Appendix: Surface Parameters and Profile 129

Le but de cette thèse était de conduire des recherches sur la synthèse et transformation expressive de voix chantée, en vue de pouvoir développer un synthétiseur de haute qualité capable de générer automatiquement un chant naturel et expressif à partir d’une partition et d’un texte donnés. 3 directions de recherches principales peuvent être identifiées: les méthodes de modélisation du signal afin de générer automatiquement une voix intelligible et naturelle à partir d’un texte donné; le contrôle de la synthèse, afin de produire une interprétation d’une partition donnée tout en transmettant une certaine expressivité liée à un style de chant spécifique; la transformation du signal vocal afin de le rendre plus naturel et plus expressif, en faisant varier le timbre en adéquation avec la hauteur, l’intensité et la qualité vocale. Cette thèse apporte diverses contributions dans chacune de ces 3 directions. Tout d’abord, un système de synthèse complet a été développé, basé sur la concaténation de diphones. L’architecture modulaire de ce système permet d’intégrer et de comparer différent modèles de signaux. Ensuite, la question du contrôle est abordée, comprenant la génération automatique de la f0, de l’intensité, et des durées des phonèmes. La modélisation de styles de chant spécifiques a également été abordée par l’apprentissage des variations expressives des paramètres de contrôle modélisés à partir d’enregistrements commerciaux de chanteurs célèbres. Enfin, des investigations sur des transformations expressives du timbre liées à l'intensité et à la raucité vocale ont été menées, en vue d'une intégration future dans notre synthétiseur. / This thesis aimed at conducting research on the synthesis and expressive transformations of the singing voice, towards the development of a high-quality synthesizer that can generate a natural and expressive singing voice automatically from a given score and lyrics. Mainly 3 research directions can be identified: the methods for modelling the voice signal to automatically generate an intelligible and natural-sounding voice according to the given lyrics; the control of the synthesis to render an adequate interpretation of a given score while conveying some expressivity related to a specific singing style; the transformation of the voice signal to improve its naturalness and add expressivity by varying the timbre adequately according to the pitch, intensity and voice quality. This thesis provides some contributions in each of those 3 directions. First, a fully-functional synthesis system has been developed, based on diphones concatenations. The modular architecture of this system allows to integrate and compare different signal modeling approaches. Then, the question of the control is addressed, encompassing the automatic generation of the f0, intensity, and phonemes durations. The modeling of specific singing styles has also been addressed by learning the expressive variations of the modeled control parameters on commercial recordings of famous French singers. Finally, some investigations on expressive timbre transformations have been conducted, for a future integration into our synthesizer. This mainly concerns methods related to intensity transformation, considering the effects of both the glottal source and vocal tract, and the modeling of vocal roughness.

Additive Manufacturing (AM), commonly known as 3D Printing, is a disruptive modern manufacturing process, in which parts are manufactured in a layer-wise fashion. Among the metal AM processes, Powder Bed Fusion (PBF) technology has opened up a design space that was not formerly accessible with conventional manufacturing processes. It is, now, possible to manufacture complex geometries, such as topology-optimized structures, lattice structures and intricate internal channels, with relative ease. PBF is comprised of Electron Beam Melting (EBM) and Selective Laser Melting (SLM) processes. Though AM processes offer several advantages, the suitability of these processes to replace conventional manufacturing processes must be studied in detail; for instance, the capability to produce components of consistent quality. Therefore, understanding the relationship between the AM process together with the post treatment used and the resulting microstructure and its influence on the mechanical properties is crucial, to enable manufacturing of high-performance components. In this regard, for AM built Alloy 718, only a limited amount of work has been performed compared to conventional processes such as casting and forging. The aim of this work, therefore, is to understand how the fatigue properties of EBM and SLM built Alloy 718, subjected to different thermal post-treatments, is affected by the microstructure. In addition, the effect of as-built surface roughness is also studied. Defects can have a detrimental effect on fatigue life. Numerous factors such as the defect type, size, shape, location, distribution and nature determine the effect of defects on properties. Hot Isostatic Pressing (HIP) improves fatigue life as it leads to closure of most defects. Presence of oxides in the defects, however, hinders complete closure by HIP. Machining the as-built surface improves fatiguelife; however, for EBM manufactured material, the extent of improvement is dependent on the amount of material removed. The as-built surface roughness, which has numerous crack initiation sites, leads to lower scatter in fatigue life. In both SLM and EBM manufactured material, fatigue crack propagation is transgranular. Crack propagation is affected by grain size and texture of the material.

Náplní této disertační práce je popis komplexní a obecně použitelné strategie výpočetního modelování chování kluzných ložisek, pracujících v režimu smíšeného mazání a uvažujících reálné struktury drsných povrchů obou členů kluzných ložisek – ložiskových pánví a ložiskových čepů. V práci jsou uvedeny a detailně popsány způsoby získání charakteristických popisných dat těchto drsných povrchů a její nedílnou součástí je i popis numerických algoritmů, sloužících k následnému zpracování těchto dat. Dále jsou zde rozebrány implementované výpočetní přístupy k modelování kontaktního tlaku. Ovlivnění hydrodynamické mazací vrstvy kluzných ložisek je dáno velikostí a průběhem faktorů toku, jejichž numerické stanovování je zde detailně popsáno. Alternativní stanovení faktorů toku pomocí analytických funkcí je zde pro úplnost rovněž obsaženo. V závěru práce je uveden popis numerického řešiče modelování chování kluzných ložisek spolu s uvedenými výsledky provedených simulací a jejich diskuzí. Ověření jednotlivých výpočetních modelů, popřípadě porovnání výsledků s výsledky získanými alternativním způsobem, je uvedeno v příslušných kapitolách.

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Many parameters used for Wind Resource Assessment (WRA) have uncertainty and variability, yet are input into the process as single values. The extent of the uncertainty or variance may not be known, and may or may not be significant enough to affect output. This Thesis focused on the energy calculation element of WRA, to assess the affect that errors (uncertainty) in three key user inputs had on the energy results. A parameter was chosen from each of the main groups influencing the energy calculation: wind speed (atmosphere), surface roughness (site conditions), and power curve (turbine technology). Reasonable variation due to uncertainty for wind speed and power curve were taken from other studies and their application simplified. Roughness change was assessed over the 5 classes (Class 0 (water) to 4 (dense forest/city)). WindPRO software was used to calculate the Annual Energy Production (AEP) and applied to three different wind turbine generators at the same coordinate. A sensitivity analysis was done on the AEP results using a hybrid One-At-a-Time Local Sensitivity Analysis by determining percentage changes from baselines and an overall rate of change for those key input parameters. The results showed that roughness class change effect was not linear. Changing from Class 0 to 1, AEP was on average -8±1%. Class 1 to 2 change was on average ‑12±1%. Class 2 to 3 change was on average -20±2%. Class 3 to 4 change was on average -29±2%. The wind speed change effect was found to be roughly linear. If mean wind speed has an error of ±10%, the AEP could be expected to be out by approximately +18/‑17% with a standard deviation of +4/-3%. The power curve change effect was also roughly linear. A PC±9% error leads to an approximate +6/-7% AEP error with a standard deviation of ±1%. Roughness class change was the most sensitive parameter to AEP with a 14.5 average rate of change, followed by wind speed at 1.8, then power curve with a 0.8 rate. Results compared reasonably well with other relevant studies.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Objective: Zinc-reinforced glass ionomer restorative material (ZRGIC) has been proposed as an improved restorative material. The study compared the mechanical properties of a ZRGIC restorative material (ChemFil Rock, (Dentsply)), with three commercially available glass ionomers (GICs); Fuji IX GP Extra (GC America), Ketac Molar (3M ESPE) and EQUIA Fil (GC America). A resin composite, Premise (Kerr), was included as a control group except for fracture toughness. Methods: Fracture toughness (KIC) testing was done according to ISO 13586, using single edge notched-beam specimens (n=10), loaded until failure in a three-point bending test device. Specimens (n=9) for the hardness, roughness and abrasive wear testing were made by mixing and inserting the restorative materials into individual stainless steel molds followed by flattening and polishing. Knoop microhardness (KHN) was performed (25 g, 30 s),on pre-determined areas of the polished surfaces. For toothbrushing wear resistance and roughness, specimens were brushed in an automated brushing machine (200 g) with a suspension of dentifrice and water (1:1, w/v) for 20,000 strokes. Specimen surfaces were scanned in an optical profilometer before and after brushing to obtain surface roughness (Ra) and mean height (surface) loss using image subtraction and dedicated software. Data were analyzed using Wilcoxon Rank Sum tests (α=0.05). Results: ChemFil Rock had the highest change in surface roughness (Ra)(0.79±0.14; p<0.001) and the lowest microhardness (KHN) values (52.39±2.67; p<0.05) among all GICs. Its wear resistance was comparable to other GICs (p>0.05). ChemFil Rock had lower fracture toughness (0.99±0.07, KIC) compared to Equia Fil (p<0.01) and higher compared to the other GICs (p<0.01). Conclusion: The new ZRGIC restorative material showed intermediate fracture toughness, high change in surface roughness, and low microhardness compared to three other commercial GICs. All materials were supplied by respective manufacturers.

The objective of this research was to analyze the strength and deformation characteristics of a cement-treated base (CTB) constructed using full-depth reclamation, microcracked, and then surfaced with a single chip seal. In this field study, strength characteristics of the CTB layer were determined at the time of construction, and then both strength and deformation characteristics were evaluated after 9 months of low-volume, heavy truck traffic. After 9 months, observed distresses included transverse cracking, rutting, and chip seal joint failure. The loss of the chip seal was caused by poor chip seal construction practices and not a deficiency in the CTB layer. The importance of the role of the chip seal as a wearing course was made evident by these failures since the exposed CTB often exhibited material loss. The average ride qualities in and out of the wheel path were in the fair ride category; the roughness was not likely caused by trafficking but probably resulted from construction or climatic factors. Structural testing performed after 9 months of service indicated that the CTB stiffness and modulus were greater than the values measured after microcracking at the time of construction, indicating continued strength gain. However, trafficking over the 9-month period had caused significantly lower stiffnesses measured in the wheel paths than between the wheel paths. The average unconfined compressive strength (UCS) of the cores tested at 9 months was not significantly different than the average UCS of the field-compacted specimens tested at 6 weeks. Based on the observed performance of the CTB and chip seal evaluated in this research, recommendations for improved CTB performance include the use of a thicker and/or stiffer CTB layer, ensuring a smooth CTB surface during construction, and application of a double chip seal or equivalent.