La compréhension de la distribution de l'air intérieur accompagné du transfert couplé "chaleur-air-humidité" est essentielle à la conception des systèmes de ventilation des bâtiments. Parmi les méthodes de distribution d'air intérieur, la ventilation par mélange est l'une des plus couramment utilisées, dont la performance est déterminée par celle du jet d'air injecté. Au cours des dernières décennies, bien que de nombreuses recherches aient été menées sur les études des jets d'air, la majorité de ces études se sont concentrées sur une disposition symétrique des bouches de soufflage et d’extraction par rapport à la géométrie du local. En outre, les études traitant du transfert couplé "chaleur-air-humidité", qui inclut le phénomène de condensation sur la surface interne du local, sont encore limités dans la littérature. Ainsi, ce travail se concentre sur la problématique suivante : Quel est le comportement d'un jet d'air réaliste sous des effets d'interaction et comment caractériser de tels jets d'air ? Dans des conditions d'intérieur réalistes favorisant la condensation sur une surface froide, serait-il possible de quantifier le débit massique de condensation ? Les deux études sont expérimentées dans la cellule d’essais MINIBAT à l’échelle 1. La première partie consiste à caractériser un jet d'air turbulent au plafond dans une configuration d’écoulement intérieur réaliste. Les résultats expérimentaux montrent les effets d'interaction visibles des éléments architecturaux de la pièce sur le comportement du jet d'air tels que la déviation de la trajectoire du jet ainsi que la déformation des profils du jet. Les principales caractéristiques du jet, telles que le taux d’expansion, la décroissance de vitesse et de température, sont quantifiées. Une méthode graphique basée sur un indicateur de déformation est proposée pour quantifier la déformation des profils transversaux du jet.La deuxième partie de ce travail traite le phénomène de condensation sur une surface vitrée en reproduisant les conditions hivernales dans la cellule d’essais. L’apparition de la condensation et son mécanisme de croissance sont observés à l'aide d'une technique de macrophotographie. Le post-traitement de l'image permet d'estimer le débit de condensation. Les comparaisons entre les résultats expérimentaux et théoriques montrent un certain accord, ce qui pourrait valider la faisabilité des techniques d'imagerie dans les études de condensation à l’échelle 1. Des données expérimentales détaillées accompagnées de conditions aux limites bien connues issues de ce travail pourraient servir de test de benchmark pour la validation des modèles CFD, en particulier pour les configurations d’écoulement asymétrique, avec la présence de la condensation. / Understanding room air distribution with coupled heat-air-moisture transport is essential to the design of building ventilation systems. In the past decades, although numerous research have been undertaken on air jet studies, there are still some issues that deserve a consideration. In fact, the majority of these studies focused on a symmetric arrangement of supply and exhaust air outlets with respect the room geometry. Besides, studies dealing with room coupled heat-air-moisture transport, which includes the condensation phenomenon on the room inner surface, are generally lacking in the literature. Hence, this work focuses on the following problematic: What is the behavior of a realistic air jet under interaction effects and how to characterize such air jets? In realistic indoor conditions promoting condensation on cold surface, would we be able to quantify the condensate mass flow rate? The two studies are experimentally investigated in the full-scale MINIBAT controlled test cell. The first part consists in characterizing a ceiling turbulent air jet in a realistic indoor airflow configuration. The experimental results show visible interaction effects of the room architectural elements on the air jet behavior: they have deviated the jet trajectory as well as deformed the jet cross-sectional shape. The jet main characteristics such as the spread rate, the velocity and temperature decay are quantified. A graphical-based method is proposed to quantify the jet shape deformation using a so-called deformation indicator. The second part of this work treats the phenomenon of moisture condensation on a glazing surface by reproducing a winter condition within the test cell. The condensation appearance and its growth mechanism are observed using a macro-photography technique. The image post-processing enabled to estimate the condensation rate. Comparisons between experimental and theoretical results show some agreement, which could validate the feasibility of imaging techniques in full-scale condensation studies.Detailed experimental data accompanied by well-known boundary conditions from this work could serve as a benchmark test for CFD models validation, in particular for asymmetric airflow configurations, with the presence of the condensation phenomenon.

In this master’s thesis there are summarized fundamental findings about air flow velocity measurements and afterwards introduced the measuring track for automobile car vents, measured object and track arrangement and all used components. Velocity field measurement method is how wire anemometry, and apart from 4 main cases measurements of free air jet, there are velocity profiles in piping measured as an input for CFD simulation. Air vent evaluation criteria are described and their assessment is done for specified cases. Further, there is a CFD simulation presented with comparison to experimental data. Uncertainty of flow rate measured and flow rate setting is determined. Improvement points and encountered issues are presented. Visualization and evaluation program coded in MATLAB environment enables easy data display of CTA results and will serve further vent quality assessment.

La communication affective est au cœur de nos interactions interpersonnelles. Nous communiquons les émotions à travers de multiples canaux non verbaux. Plusieurs travaux de recherche sur l’interaction homme-machine ont exploité ces modalités de communication afin de concevoir des systèmes permettant de reconnaître et d’afficher automatiquement des signaux affectifs. Le toucher est la modalité la moins explorée dans ce domaine de recherche. L’aspect intrusif des interfaces haptiques actuelles est l’un des principaux obstacles à leur utilisation dans la communication affective médiée. En effet, l’utilisateur est physiquement connecté à des systèmes mécaniques pour recevoir la stimulation. Cette configuration altère la transparence de l’interaction médiée et empêche la perception de certaines dimensions affectives comme la valence. L’objectif de cette thèse est de proposer et d’étudier une technique de stimulation tactile sans contact avec des systèmes mécaniques pour médier des signaux d’affects. Sur la base de l’état de l’art des interfaces haptiques, nous avons proposé une stratégie de stimulation tactile basée sur l’utilisation d’un jet d’air mobile. Cette technique permet de fournir une stimulation tactile non-intrusive sur des zones différentes du corps. De plus, ce dispositif tactile permettrait une stimulation efficace de certains mécanorécepteurs qui jouent un rôle important dans les perceptions d’affects positifs. Nous avons conduit une étude expérimentale pour comprendre les relations entre les caractéristiques physiques de la stimulation tactile par jet d’air et la perception affective des utilisateurs. Les résultats mettent en évidence les effets principaux de l'intensité et de la vitesse du mouvement du jet d’air sur l’évaluation subjective mesurée dans l’espace affectif (à savoir, la valence, l'arousal et de la dominance).La communication des émotions est clairement multimodale. Nous utilisons le toucher conjointement avec d’autres modalités afin de communiquer les différents messages affectifs. C’est dans ce sens que nous avons conduit deux études expérimentales pour examiner la combinaison de la stimulation tactile par jet d’air avec les expressions faciales et vocales pour la perception de la valence. Ces expérimentations ont été conduites dans un cadre théorique et expérimental appelé théorie de l’intégration de l’information. Ce cadre permet de modéliser l’intégration de l’information issue de plusieurs sources en employant une algèbre cognitive. Les résultats de nos travaux suggèrent que la stimulation tactile par jet d’air peut être utilisée pour transmettre des signaux affectifs dans le cadre des interactions homme-machine. Les modèles perceptifs d’intégration bimodales peuvent être exploités pour construire des modèles computationnels permettant d’afficher des affects en combinant la stimulation tactile aux expressions faciales ou à la voix. / Affective communication plays a major role in our interpersonal interactions. We communicate emotions through multiple non-verbal channels. Researches on human-computer interaction have exploited these communication channels in order to design systems that automatically recognize and display emotional signals. Touch has receivers less interest then other non-verbal modalities in this area of research. The intrusive aspect of current haptic interfaces is one of the main obstacles to their use in mediated emotional communication. In fact, the user is must physically connected to mechanical systems to receive the stimulation. This configuration affects the transparency of the mediated interaction and limits the perception of certain emotional dimensions as the Valence. The objective of this thesis is to propose and study a technique for tactile stimulation. This technique does not require contact with mechanical systems to transmit affective signals. On the basis of the state of the art of haptic interfaces, we proposed a strategy of tactile stimulation based on the use of a mobile air jet. This technique provides a non-intrusive tactile stimulation on different areas of the body. In addition, this tactile device would allow effective stimulation of some mechanoreceptors that play an important role in perceptions of positive affect. We conducted an experimental study to understand the relationships between the physical characteristics of tactile stimulation by air jet and the emotional perception of the users. The results highlight the main effects of the intensity and the velocity of movement of the air stream on the subjective evaluation measured in space affective (namely, Valence, Arousal and Dominance).The communication of emotions is clearly multi-modal. We use touch jointly with other modalities to communicate different emotional messages. We conducted two experimental studies to examine the combination of air jet tactile stimulation with facial and vocal expressions for perception of the valence. These experiments were conducted in a theoretical and experimental framework called integration of information theory. This framework allows modelling the integration of information from multiple sources using a cognitive algebra. Our work suggests that tactile stimulation by air jet can be used to transmit emotional signals in the context of the human-machine interactions. Perceptual bimodal integration models can be exploited to build computational models to display affects by combining tactile stimulation to facial expressions or the voice.

This master thesis focuses on applying deep neural networks (DNNs) in image-based condition monitoring of air-jet spinning machines, specifically focusing on the spinning pressure parameter. The study aims to develop a sensor system to detect structural defects in yarns and assign them to specific machine conditions. The research explores using DNNs to analyze images of yarns generated at different spinning pressures within the spinning box to create a rich dataset for training deep learning models. The study also evaluates the effectiveness of the DNN-based approach in detecting and classifying structural defects in yarns and determining the corresponding machine conditions. The outcomes of this research could potentially help textile enterprises improve the quality and efficiency of their yarn manufacturing processes.

Kraft recovery boiler smelt is shattered into small droplets by an impinging steam jet to prevent smelt-water explosions in the dissolving tank. Inadequate shattering increases the likelihood of dissolving tank explosions. While industry has not dedicated much effort to smelt shattering, the safety implications require smelt shattering to be studied in detail. An experimental set-up was constructed to simulate the shattering operation using a water-glycerine solution and air instead of smelt and steam respectively. The objective was to examine how physical properties and flow characteristics affect shattering. It was found that increasing shatter jet velocity greatly reduced droplet mean diameter. Increasing the liquid flow rate greatly increased droplet size, as expected. Shattering was not significantly affected by viscosity, unless a weak shatter jet was used on a highly viscous fluid. Increasing the proximity of the shatter jet nozzle decreased droplet size.

Kraft recovery boiler smelt is shattered into small droplets by an impinging steam jet to prevent smelt-water explosions in the dissolving tank. Inadequate shattering increases the likelihood of dissolving tank explosions. While industry has not dedicated much effort to smelt shattering, the safety implications require smelt shattering to be studied in detail. An experimental set-up was constructed to simulate the shattering operation using a water-glycerine solution and air instead of smelt and steam respectively. The objective was to examine how physical properties and flow characteristics affect shattering. It was found that increasing shatter jet velocity greatly reduced droplet mean diameter. Increasing the liquid flow rate greatly increased droplet size, as expected. Shattering was not significantly affected by viscosity, unless a weak shatter jet was used on a highly viscous fluid. Increasing the proximity of the shatter jet nozzle decreased droplet size.

Lors d’un vol hypersonique (Mach 6, 20 km d’altitude) la couche limite se développant sur l’avant-corps d’un véhicule hypersonique est laminaire. Cet état cause un désamorçage du moteur (statoréacteur) assurant la propulsion du véhicule. Pour pallier ce problème, il faut forcer la transition de la couche limite á l’aide d’un dispositif de contrôle dont l’effet est permanent (passif) ou modulable (actif) pendant le vol. Dans ce travail, nous analysons l’efficacité d’un dispositif actif d’injection d’air á la paroi pour forcer la transition de la couche limite sur un avant-corps générique. L’interaction jet d’air/couche limite est simulée numériquement avec une approche aux grandes échelles (LES). Une étude paramétrique sur la pression d’injection permet de quantifier l’efficacité du jet á déstabiliser la couche limite. L’influence des conditions de vol (altitude, Mach) sur la transition est également étudiée. Une analyse des résultats de simulation par Décomposition en Modes Dynamiques (DMD) est menée pour comprendre quels sont les modes dynamiques responsables de la transition et les mécanismes sous-jacents. Des essais dans la soufflerie silencieuse de l’université de Purdue (BAM6QT) ont été effectués pour tester expérimentalement l’efficacité des dispositifs passifs (rugosité isolée en forme de losange) et actifs (mono-injection d’air) pour faire transitionner la couche limite. Une peinture thermo-sensible et des capteurs de pression (PCB, Kulite) ont été utilisés pour déterminer la nature de la couche limite. Les résultats de ce travail montrent qu’une injection sonique suffit pour forcer la couche limite. On observe des essais, que pour une même hauteur de pénétration, les rugosités isolées sont moins efficaces que les jets (mono injection) pour déstabiliser la couche limite. / During a hypersonic flight (Mach 6, 20 km altitude), the boundary layer developing on the forebody of a vehicle is laminar. This state may destabilize the scramjet engine propelling the vehicle. To overcome this problem during the flight, the boundary layer transition has to be forced using a control device whose effect is fixed (passive) or adjustable (active). In this work, we analyze the efficiency of a jet in crossflow in forcing the boundary layer transition on a generic forebody. The flow is computed with a Large Eddy Simulations (LES) approach. A parametric study of the injection pressure allows the efficiency of the jet in tripping the boundary layer to be quantified. The influence of flight conditions (Mach, altitude) on the transition is also studied. Dynamic Mode Decomposition (DMD) is applied to the simulation results to determine the transition leading to dynamic modes and to understand underlying transition mechanisms. Experiments in the Purdue University quiet wind tunnel (BAM6QT) were performed to quantify the efficiency of a passive transition device (diamond roughnesses) and an active transition device (single air jet) in tripping the boundary layer. A thermo-sensitive paint and pressure transducers (Kulite, PCB) were used to determine the state of the boundary layer on the generic forebody. Experimental and numerical results show a sonic injection is sufficient to induce transition. We observe from the experiments that for the same penetration height, a single roughness is less efficient than a single air jet in destabilizing the boundary layer.