Pour les compresseurs axiaux et centrifuges, la minimisation du jeu, entre l’extrémité des aubes et le carter qui les entoure, augmente l’efficacité aérodynamique des turbomachines mais favorise également l’apparition de contacts structuraux. En présence du contact, les deux structures échangent de l’énergie et le système peut devenir instable lorsque ses fréquences propres, exprimées dans le même repère, sont égales. Nous verrons qu’il existe également la possibilité de créer des réponses forcées lorsque les harmoniques de la vitesse de rotation coïncident avec les fréquences propres de la structure fixe ou tournante. Dans les deux cas, les structures peuvent subir des endommagements assez importants. La maitrise de l’interaction aube-carter est donc logiquement un phénomène que les constructeurs de turbomachines doivent intégrer lors de la définition d’un moteur. Ainsi, dans l’étape de conception des compresseurs, il faut prévoir le comportement vibratoire du système en prenant en compte les phénomènes physiques les plus influents. Dans ce contexte, ce travail de recherche est focalise sur l’étude du comportement mécanique et thermomécanique résultant de l’interaction aube-carter entre un compresseur centrifuge (ou rouet) expérimental du premier étage de compression d’un moteur d’hélicoptère et son couvercle qui est recouvert d’un matériau abradable afin de réduire la sévérité du contact. L’objectif majeur des travaux présentes dans ce manuscrit est d’établir un scénario plausible pour expliquer les divers phénomènes présents lors du contact et de créer une base de données expérimentales, dans un environnement de laboratoire au travers d’un essai réaliste et maitrisé. Puis, il s’agit de confronter et valider les interprétations expérimentales sur un modèle numérique. Pour atteindre nos objectifs, nous avons utilisé un dispositif d’essai adapté afin de fournir des données fiables sur le comportement dynamique et thermomécanique en situation de contact aube-carter. L’analyse des résultats expérimentaux et numériques montre des évènements transitoires concomitants entre la structure fixe et tournante. Le contenu spectral des réponses est caractérise par la présence d’harmoniques de la vitesse de rotation et de sidebands, qui influencent le comportement dynamique du système lorsqu’ils coïncident avec les fréquences propres des structures. / In axial and centrifugal compressors, minimizing the clearance between the blade tips of the impeller and its surrounding casing increases the aerodynamic efficiency, but also the probability of contacts. An energy exchange is then produced between the two structures, leading to forced excitation of the natural modes and potentially to dynamical instabilities, such as interaction phenomena. In both cases, the structures suffer subsequent structural damages. Mastering blade-to-casing interactions is thus a phenomenon that turbomachinery manufacturers must incorporate into the design process of an engine. Compressor designers must predict the vibration behavior of the system, taking into account the predominant physical phenomena. In this context, this work focuses on the study of the dynamic and thermomecanichal behavior resulting from blade-to-casing interactions between a low-pressure centrifugal compressor (or impeller) and a casing lined with abradable coating. The main purpose of this work is to build a likely scenario to explain the various phenomena present when contact occurs, and the creation of a database for subsequent comparisons with numerical simulations. To achieve this, a test rig heavily instrumented has been used in order to better understand the influence of various physical phenomena (dynamic, wearing, heating). Analysis of experimental and numerical results shows transient events, characterized by a simultaneous increase in amplitude on both the rotating and stationary structures. The spectral content of the response highlights the presence of harmonics of the rotating speed and some sidebands aside from the main excited frequencies, which may cause the system to become unstable when they coincide with the natural frequencies of structures.

Dans ce mémoire de thèse nous présentons une méthodologie pour le diagnostic et la surveillance en ligne des éoliennes de l'état de l'ensemble machine électrique onduleur à partir de la mesure du champ magnétique continu. Ce travail est scindé en deux parties complémentaires. Dans la première partie, nous donnons quelques contributions concernant l'estimation de l'état et des paramètres pour certaines classes de systèmes non linéaires. Ces mêmes estimateurs ont été validés en simulation et sur un banc d'essai. La deuxième partie porte sur la mise en œuvre et la conception de deux bancs d'essai utilisés pour l'étude des défauts dans un système double alimentation MADA et un ensemble moteur électrique onduleur classique pour l'analyse des défauts du convertisseur. L'identification des paramètres et la technique de contrôle du système en boucle fermé est introduite pour l'application MADA. De plus, les capteurs virtuels sont conçus pour estimer la vitesse mécanique qui est utilisée pour calculer les fréquences caractéristiques défectueuses, et le signal de couple mécanique qui exerce une influence sur l'amplitude de certaines des signatures défectueux typiquement. Finalement, sur la base de la mise en équation théorique des signaux électriques avec défauts puis des simulations correspondantes, une comparaison avec l'expérimentation est réalisée pour valider la technique proposée. Ces travaux montrent l'avantage d'une telle technique dans la simplicité de l'instrumentation mis en œuvre / This doctoral thesis presents a methodology for the online condition monitoring of the electrical power drive in wind energy systems based on the local measurement of the DC-bus magnetic field. The work is divided into two complementary parts. In the first part, some contributions related to the estimation of the state and parameters for certain classes of nonlinear systems are provided. The estimators have been validated in simulation and on test benches. The second part focuses on the implementation and control design of two benchmarks used to study defects in a doubly-fed induction generator (DFIG) system and an induction motor power drive. In the former benchmark, the parameters identification of the induction machine and the controller design of the DFIG system are carried out. For the latter test bench, the notable work is to build an induction machine drive for the purpose of fault investigation, in which a PWM generator is developed to control and create the fault of the converter. Furthermore, virtual sensors are designed to estimate mechanical speed that is used to calculate the characteristic frequencies, and mechanical torque signal that has influence on the amplitude of some typical fault signatures. Finally, based on the theoretical aspect of the selected faults, the relevant simulations are developed and experiments are implemented on the benchmarks in order to validate the proposed technique. It has been shown that the diagnostic relying on the magnetic field measurement is feasible and offers various advantages such as simplicity and cost-effectiveness

Ce mémoire présente une étude expérimentale des effets de confinement de la voie d'eau et de courant sur les sillages et la résistance à l'avancement des navires. Deux formes de carènes génériques et représentatives de navires maritimes et fluviaux ont fait l'objet de mesures dans le bassin des carènes de l'Institut Pprime dans différentes configurations bathymétriques. Des méthodes de mesure de déformée de surface libre par moyens optiques stéréoscopiques ont été mises en place pour caractériser les sillages générés. L'étendue spatiale et la résolution des mesures optiques permet de mener une analyse fine du sillage dans l'espace spectral, afin de le décomposer en une composante hydrodynamique dans le champ proche de la carène et une composante ondulatoire dans le champ lointain. Les résultats obtenus dans une configuration de voie d'eau profonde mettent en évidence la non-linéarité des sillages. Les résultats obtenus dans une configuration de voie d'eau peu profonde mettent en avant une modification de la forme des sillages et une répartition différente de l'énergie entre les différents systèmes de vagues. L'influence de la forme et de la vitesse des navires sur l'amplitude de la réponse hydrodynamique et du courant de retour est mise en avant. Des mesures en présence de contre-courant montrent une augmentation de l'amplitude des vagues du sillage et un élargissement de la zone de réflexion au niveau des parois du canal. Des mesures de forces de traînée avec un dynamomètre donnent accès aux courbes de résistance dans chaque configuration. L'augmentation de la résistance à l'avancement en eau peu profonde est mise en parallèle avec l'augmentation de l'amplitude et de la longueur d'onde des ondes transverses. / This thesis presents an experimental study of the effects of the waterway confinement and the current on ships wakes and drag. Two generic hulls representative of maritime and river ships have been studied in several bathymetric configurations in the towing tank of the Institut Pprime. Optical measurement methods based on a stereovision principle have been set up to measure the free surface deformations. The spatial extent and the resolution permits to lead a fine analysis of the wakes in the spectral space in order to decompose them into a hydrodynamic component and an undulatory component, respectively in the near-field and the far-field of the ship hull. The results obtained in a deep waterway configuration highlight the non-linearity of the ship wakes, which results in a modification of the shape of the envelop of the wave field in the real space. The results obtained in a shallow waterway configuration show a modification of the shape of the ship wakes and a different distribution of the energy between the wave systems. The influence of the shape and the speed of the ships on the amplitude of the hydrodynamic response and the return current is also identified. The comparison of the measurements in the presence of a counter-current with the results in calm water show an increase of the amplitude of the waves and an enlargement of the wash zone on the walls of the canal. Drag forces measurements with a multicomponent dynamometer give access to resistance curves for each configuration. The increase of the ship resistance in shallow water is put in parallel with the increase of the amplitude and the wavelength of the transverse waves.

The main objective of this work is to propose new procedures for the general dynamic factor analysis<p>introduced by Forni et al. (2000). First, we develop an identification method for determining the number of common shocks in the general dynamic factor model. Sufficient conditions for consistency of the criterion are provided for large n (number of series) and T (the series length). We believe that our procedure can shed<p>light on the ongoing debate on the number of factors driving the US or Eurozone economy. Second, we show how the dynamic factor analysis method proposed in Forni et al. (2000), combined with our identification method, allows for identifying and estimating joint and block-specific common factors. This leads to a more<p>sophisticated analysis of the structures of dynamic interrelations within and between the blocks in suchdatasets.<p>Besides the framework of the general dynamic factor model we also propose a consistent lag window spectral density estimator based on multivariate M-estimators by Maronna (1976) when the underlying data are coming from the alpha mixing stationary Gaussian process. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Cette thèse traite de l’étude des contraintes induites par le transport de marchandises. Les systèmes d’emballage reposent sur une multitude de fonctionnalités : transporter, protéger, informer,etc… Leur dimensionnement est un paramètre important quant à la protection d’un produit. Lors des transports, les marchandises sont soumises à un important panel de contraintes physiques. Ces contraintes vont engendrer des dégâts et de l’usure. Cette usure peut être étudiée en décomposant les signaux accélérométriques en cycles de contraintes afin d’observer leur l'influence. Ce travail de thèse vise, dans un premier temps à estimer les dommages par fatigue provoqués par un transport particulier sur un système d’emballage donné. Dans ce cas, l'extraction de cycles de contraintes n'est pas appropriée (l'enregistrement continu des longs transports est matériellement difficile). Cette estimation est donc réalisée à partir des densités spectrales de puissance (PSD) et du calcul de leurs moments spectraux, des différentes phases de transport. Dans un second temps, ce travail consiste à réaliser en laboratoire des tests induisant un dommage par fatigue similaire aux transports réels, mais réalisés sur une durée beaucoup plus courte. La méthode de réduction de temps de test repose ici sur les expressions de calcul du dommage afin de déterminer un facteur multiplicateur de PSD réelle afin d’obtenir une PSD de test reproduisant le dommage du transport réel dans un temps plus court. Pour ce faire, ce facteur prend en compte le comportement mécanique de vieillissement des systèmes testés. / This thesis is focused on studies of the goods transport induced stresses. Packaging systems are composed of a multitude of functionalities: to transport, to protect, to inform, etc. Their development is an important parameter referring to the goods protection. During transports, goods endure an important panel of mechanical stress. This stress induces damages par fatigue. This damage by fatigue can be studied in decomposing the acceleration signal into stress cycles. This decomposition permits to observe the influence of each stress cycle. This thesis work, in a first step, consists in estimating the damage by fatigue generated during a particular transportation on a given packaging. In this case, stress cycle extraction is not appropriated (continuous record of long transportation is difficult point of view devices). This estimation is realized from the power spectral densities (PSD) and the calculation of the spectral moments of transport phases. The second aim of this work is to develop a simulation protocol inducing the same damage rate on packaging as the actual transportation, in a shorter time. The test time compression method is here based on the damages estimation expression. The aim consists in determining a PSD multiplicative factor to generate a PSD of test witch induce the same damage as the actual transport in a shorter duration. This test time compression take into account the mechanical behavior of damage accumulation for a particular system.

Les techniques multiporteuses de type OFDM sont aujourd'hui largement déployées dans tous les systèmes de communication sans fils notamment dans les réseaux cellulaires (L TE), les réseaux de diffusion (DVB) ou encore les réseaux WiFi. Cependant, les modulations multiporteuses se caractérisent par une très grande dynamique mesurée par le Peak to Average Power Ratio (PAPR), ce qui empêche d'alimenter l'amplificateur de puissance non linéaire (utilisé avant l'émission des signaux) à son point optimal et ainsi conduit à diminuer son efficacité énergétique. Des techniques de réduction du PAPR peuvent alors être mises en oeuvre pour réduire le PAPR du signal et des techniques de prédistorsion peuvent alors être utilisées pour compenser les non-linéarités de l'amplificateur de puissance. L'approche développée dans le cadre de cette thèse a pour objectif d'étudier une solution intelligente pour les implémentations futures pour contrôler la réduction du PAPR et les étapes de linéa risation de manière flexible en fonction de certains paramètres prédéfinis afin qu'ils deviennent adaptatifs et auto-configurables. Plus précisément, notre travail a principalement porté sur l'analyse des différentes distorsions dans la bande (in-band distortions)mesurées par I'EVM ou Error Vector Magnitude et en dehors de la bande de transmission (out-of-band distortions) mesurées par I'ACPR ou Adjacent Channel Power Ratio de signaux à porteuses multiples. En particulier de nombreux résultats analytiques complétés par des résultats de simulation permettant d'évaluer I'EVM et I'ACPR en fonction des caractéristiques de l'amplification nonlinéaire en prenant en compte ou pas l'effet mémoire de l'amplificateur et la mise en oeuvre de techniques d'écrêtage et de pré-distorsion ont été obtenus. Ces résultats constituent une étape importante dans l'optimisation globale de la complexité, de la linéarité et de l'efficacité énergétique des émetteurs aussi bien pour la diffusion de la télévision numérique que pour les réseaux cellulaires de 4 ème génération (L TE) ou de 5""' génération. / OFDM multicarrier techniques are now widely deployed in most wireless communication systems, in particular in cellularnetworks (L TE), broadcast networks (DVB) and WiFi networks. However, multi-carrier modulations are characterized by avery large dynamic amplitude measured by the Peak to Average Power Ratio (PAPR). which prevents radio frequencydesigners to feed the signal at the optimal point of the Power Amplifier (PA) which reduces the PA energy efficiency. Inliterature, the PAPR reduction and linearization techniques are the main approaches to solve the PAPR problem, the PAnonlinearities problem. as well as the low PA efficiency problem.The approach developed in this thesis was to study an intelligent solution for future implementations to control thereduction of PAPR and the linearization steps in a flexible way according to some predefined parameters so that theybecome adaptive and self-configurable. More specifically, our work focused on the analytical analysis of in-band measureby the Error Vector Magnitude (EVM) and out-of-band distortions measured by the Adjacent Chanel Power Ratio (ACPR)for clipped multicarrier signals taking into account the impact of non-linear amplification, memory effects and predistortion.In particular. many analytical results complemented by simulation results to evaluate the EVM and ACPR are proposed.These analytical expressions depend on the PA characteristics taking into account or not the PA memory effects and theuse of clipping and pre-distortion techniques. lt is worthwhile to note that our proposed theoretical analyses could be veryuseful for optimizing future transmitter efficiency and linearity in the field of broadcasting applications for the deployment oDVB-T2 transmitters as well as for L TE cellular networks.

Le couplage fort entre le transport électronique dans une boîte quantique à un seul niveau et un oscillateur nano-mécanique couplé capacitivement peut conduire à une transition vers un état mécaniquement bistable et bloqué en courant. Son observation est à portée de main dans les expériences de pointe menées sur les nanotubes de carbone. Nous étudions donc la réponse mécanique du système et plus précisément la fonction spectrale de déplacement, la réponse linéaire à une solicitation externe et le comportement pendant le retour à l'équilibre. Nous montrons qu'il existe une relation étroite entre les grandeurs électriques (telles le courant électrique et la fonction spectrale des fluctuations du courant) et mécaniques. Nous constatons qu'en augmentant le couplage électromécanique, les deux fonctions spectrales présentent un pic qui s'élargit et se déplace vers les basses fréquences alors que le temps de déphasage de l'oscillateur se raccourcit. Ces effets sont maximaux à la transition où les non-linéarités dominent la dynamique et sont robustes vis-à-vis de l'effet des fluctuations extérieures et de la dissipation. Ces caractéristiques fortes ouvrent la voie à la détection de la transition vers l'état de blocage du courant dans des dispositifs actuellement étudiées par plusieurs groupes. / The strong coupling between electronic transport in a single-level quantum dot and a capacitively coupled nano-mechanical oscillator may lead to a transition towards a mechanically-bistable and blocked-current state. Its observation is at reach in carbonnanotube state-of-art experiments. Therefore, we investigate the mechanical response of the system, namely the displacement spectral function, the linear response to a driving, and the ring-down behavior, and the electric response, namely the electric current and current spectral function. We show that a close relation between electric and mechanical quantities exists. We find that, by increasing the lectromechanical coupling, the peak in both spectral functions broadens and shifts at low frequencies while the oscillator dephasing time shortens. These effects are maximum at the transition where nonlinearities dominate the dynamics, and are robust towards the effect of external uctuations and dissipation. These strong signatures open the way to detect the blockade transition in devices currently studied by several groups.

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Global economic trends suggest that there is a need to generate sustainable renewable energy to meet growing global energy demands. Solar energy harnessed by concentrated photovoltaic (CPV) systems has a potential for strong contributions to future energy supplies. However, as a relatively new technology, there is still a need for considerable research into the relationship between the technology and the solar resource. Research into CPV systems was carried out at the University of Ottawa’s Solar Cells and Nanostructured Device Laboratory (SUNLAB), focusing on the acquisition and assessment of meteorological and local solar resource datasets as inputs to more complex system (cell) models for energy yield assessment. An algorithm aimed at estimating the spectral profile of direct normal irradiance (DNI) was created. The algorithm was designed to use easily sourced low resolution meteorological datasets, temporal band pass filter measurement and an atmospheric radiative transfer model to determine a location specific solar spectrum. Its core design involved the use of an optical depth parameterization algorithm based on a published objective regression algorithm. Initial results showed a spectral agreement that corresponds to 0.56% photo-current difference in a modeled CPV cell when compared to measured spectrum. The common procedures and datasets used for long term CPV energy yield assessment was investigated. The aim was to quantitatively de-convolute various factors, especially meteorological factors responsible for error bias in CPV energy yield evaluation. Over the time period from June 2011 to August 2012, the analysis found that neglecting spectral variations resulted in a ~2% overestimation of energy yields. It was shown that clouds have the dominant impact on CPV energy yields, at the 60% level.

Orientadores: Sandra Lucia da Cruz, João A. F. R. Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-31T22:23:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_ArlanLucasde_D.pdf: 3739716 bytes, checksum: 40314e4f8359d3c06b6df822abda9f09 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Uma nova técnica de detecção de vazamentos em tubulação é apresenta­da. A técnica é baseada na análise espectral de sinais de pressão medidos em trechos da tubulação que favorecem a formação de ondas estacionárias. Sendo baseada no espectro do sinal, e não na sua representação temporal, a análise possibilita a identificação do vazamento mesmo quando este ocorre durante a realização de operações que naturalmente encobririam o transiente de pressão gerado pelo vazamento. Testes experimentais foram realizados numa tubulação de 1250 m de comprimento em várias condições de fluxo e configurações de vazamento durante a partida e a parada de uma bomba centrífuga. Transientes de pressão foram obtidos por quatro transdutores conectados a um computador padrão PC comandado por um software de aquisição de dados e controle desenvolvido. Os testes mostraram que a análise espectral dos transientes de pressão, juntamente com o conhecimento dos pontos de reflexão na tubulação, consiste em um método simples e eficiente de se detectar vazamentos / Abstract: The development and test of a technique for leak detection in pipelines is presented. The technique is based on the spectral analysis of pressure signals measured in pipeline sections where the formation of stationary waves is favoured, allowing leakage detection during the start stop of pumps. Experimental tests were performed in a 1250 m long pipeline for various operational conditions of the pipeline (liquid flow rate and leakage configuration). Pressure transients were obtained by four transducers connected to a PC compute. The obtained results show that the spectral analysis of pressure transients, together with the knowledge of reflection points provide a simple and efficient way of identifying leaks during the start stop of pumps in pipelines / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química