The goal of this master thesis is to create a simplified model of an actual swirl diffuser using CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation, so that it would be easy to calculate (would have a simple geometry, a proper mesh and would enable quick definition of the model’s boundary conditions) and would also create an airflow pattern in space as close to reality as possible. In the process a CFD model with a certain geometry was created. Subsequently, various model settings were tested. Calculation results were compared with the results of the experimental measurement done using the PIV method.

The diploma thesis deals with CFD simulating the air flow inside the car using the numerical calculation program Star-CCM+. The aim of the thesis was to prepare 3D geometry, resp. realistic model of the real car, preparing boundary conditions including material properties, simulating the steady state of the environment and evaluating the speed and temperature of the car cabin. The paper presents the results of the temperature distribution and air velocities in the cabin during the winter, spring and summer conditions in HVAC on and HVAC off modes. The monitored air temperatures and surface temperatures of the car parts are compared with the measured data. The average difference between simulation and measurement was at air temperatures of 2.3 °C and surface temperatures of 3.4 °C.

L'objectif de cette thèse est de réaliser une étude approfondie sur la vélocimétrie par suivi 3D de particules (3D Particle Tracking Velocimetry, 3D PTV) pour l'air intérieur convective thermique. Ce travail se concentre principalement sur l'étude de la littérature, l'évaluation des performances des algorithmes de mesure de la 3D PTV, et l'étude expérimentale pour l'air intérieur convective thermique en utilisant la technologie 3D PTV. Tout d'abord, la technologie 3D PTV typique et ses principales applications précédentes pour l'étude de d'air intérieur sont examinés. Ensuite, les performances de différents algorithmes de mesure de la 3D PTV sont évalués numériquement et expérimentalement. Deux sections se compose de cette partie, on est de comparer les performances de mesure de l'algorithme de PIV typique et l'algorithme de 3D PTV, une autre est de comparer les performances des sept algorithmes complets de 3D PTV. Enfin, sur la base de l'analyse présentée dans la thèse, l'étude expérimentale de l'écoulement d'air intérieur généré par la méthode de ventilation mélange est réalisée / The objective of this thesis is to conduct a comprehensive study on 3D Particle Tracking velocimetry (PTV) for thermal convective indoor airflow. This work mainly concentrates on the literature survey, the performance evaluation of 3D PTV measurement algorithms, and the experimental investigation for thermal convective indoor airflow using 3D PTV measurement technology. First, typical 3D PTV technology and its main previous applications for indoor airflow study are carefully reviewed. Then, the performances of different 3D PTV measurement algorithms are evaluated numerically and experimentally. Two sections consist of this part, one is to compare the measurement performances of typical PIV algorithm and 3D PTV algorithm, another is to compare the performances of seven complete 3D PTV algorithms. Last, based on the analysis in the thesis, the experimental investigation for indoor airflow generated by mixing ventilation method is conducted

La ventilation nasale est vitale pour le nouveau-né, respirateur nasal exclusif. Le tiers antérieur des fosses nasales peut être modifié par une sténose congénitale de l’orifice piriforme, tandis leur partie postérieure peut être fermée par une atrésie choanale uni ou bilatérale ou par des lésions du nasopharynx.Les simulations numériques permettent d’analyser l’écoulement et le conditionnement de l’air en contournant les limites techniques et éthiques rencontrées in vivo. Devant la rareté des données dans la littérature, une étude de faisabilité a été nécessaire et concluante : les modèles numériques sont qualitativement proches de la réalité. Un travail sur les conditions physiologiques chez le nouveau-né a ensuite été réalisé, avec une méthodologie retravaillée. La reconstruction tridimensionnelle des fosses nasales est possible dès la naissance. La création d’une sphère centrée sur la pointe du nez, éloignant le domaine d’entrée de la zone d’intérêt, a permis d’analyser le rôle du tiers antérieur des fosses nasales.La valve nasale joue un rôle majeur en inspiration : perte de charge, accélération, guidage des flux et réchauffement de l’air. Les trois quarts du réchauffement ont lieu en amont du cornet inférieur. Une obstruction nasale entraîne une réduction des vitesses et une augmentation des températures de l'air. La simulation de l’inspiration d’air à 0°C a permis de constater que les fosses nasales permettent d’amortir les effets du refroidissement de l’air extérieur.Ce travail constitue une première approche de la physiologie de la ventilation nasale du nouveau-né par modélisation numérique, indispensable à la compréhension de la pathologie nasale néonatale. / Nasal breathing is essential for the newborn, exclusive nasal breather. The anterior third of the nasal fossae may be modified by a congenital stenosis of the pyriform aperture, while their posterior part may be closed by unilateral or bilateral choanal atresia.Numerical simulations are a good means to analyze airflow and air-conditioning: they circumvent the technical and ethical limits encountered in vivo. Given the rarity of available data in the literature, a feasibility study was necessary and was conclusive: numerical models are qualitatively close to reality. A work on the physiological conditions in newborns was conducted, using refined methodology. The three-dimensional reconstruction of the nasal fossae is possible from birth. The creation of a sphere centered on the tip of the nose, moving the boundary conditions away from the area of interest, made it possible to analyze the role of the anterior third od the nasal fossae.The nasal valve plays a major in inspiration: it is a zone of pressure loss, acceleration, flow guidance and air warming. Three-fourths of the warming takes place upstream the inferior turbinate. A partial nasal obstruction modifies these results with lower velocities and higher temperature of the air. The simulation of the inspiration of cold air (0°C) has shown that the nasal fossae can dampen, without canceling, the effects of air cooling. This work is a first approach to the physiology of nasal ventilation of the newborn by numerical modeling, which is essential to the understanding of neonatal nasal pathology.

Surgical site infection is responsible for 38 percent of reported infections after surgery. This infection increases mortality and treatment costs, and prolongs the hospitalization of patients. Bacteria-carrying particles are the main cause of surgical site infection and one of the main sources of these particles is skin fragments released from the surgical personnel during an ongoing surgery. Ventilation systems reduce the concentration of bacteria-carrying particles by supplying clean air in the operating room. The performance of operating room ventilation systems is affected by internal disruptions such as medical equipment, surgical lamps, number of staff and their behaviour during the surgery. Using computational fluid dynamics, this thesis investigates the airflow behaviour and distribution of the contamination in the operating room under the presence of various internal disruptions. In this regard, three common ventilation systems are considered: laminar airflow, turbulent mixing and temperature-controlled airflow ventilations. This study tries to overcome the weaknesses of the ventilation systems by providing sustainable solutions and continuously being in contact with design companies. It is common to use warming blankets to prevent reduction in the core body temperature of the patient during major surgeries. However, there is a major concern that these blankets disrupt the supplied airflow, which results in rising contaminant concentration. Most of the studies about warming blankets are clinical works and it is still not clear whether or not these blankets should be used. The results of the present study show that using warming blankets had no impact on increase of contamination level at the surgical zone. However, one common type of warming blanket – a forced-air warming blanket – can considerably increase the concentration of bacteria-carrying particles at the wound area if it becomes contaminated. The simulated results of the airflow field and particle tracking showed that the laminar airflow ventilation system was disturbed more easily by the local heat loads than overall heat loads in the operating room. Surgical lamps are considered as an obstacle in the supplied airflow path. These lamps create a stagnant area above the operating table and increase the contamination level. In this regard, a novel design of surgical lamp, a fan-mounted surgical lamp, was introduced to operating rooms.This device was used in the operating rooms equipped with laminar airflow and mixing ventilation system. The simulated results revealed that this lamp significantly reduced the contamination level at the operating table. Visualization techniques were adopted to teach and improve the understanding of surgical personnel about transmission of contaminated particles in operating rooms. Here, a virtual and augmented reality interface was used to visualize the impact of differences in ventilation principle, surgical staff constellation and work practice. / Infektioner relaterade till kirurgiskt ingrepp utgör 38 % av rapporterade infektioner efter operation. Dessa infektioner ökar dödligheten och behandlingskostnaderna samt förlänger patienternas sjukhusvistelse. Bakteriebärande partiklar är den främsta orsaken till infektion vid kirurgi. Huvudkällan till dessa partiklar är hudfragment som frigörs från kirurgisk personal under en pågående operation. Genom att tillföra ren luft via ventilationssystemet kan koncentrationen av baktebärande partiklar i operationssalen minskas. Ventilationssystemets förmåga att ventilera salen påverkas av föremål som stör luftströmmen, som exempel medicinsk utrustning, kirurgiska lampor samt av närvarande personal och deras beteende under operationen. Med avancerade numeriska strömningsberäkningar undersöks i denna avhandling luftflöden och fördelningen av föroreningar i operationssalen under inverkan av sådana störningar. Tre olika ventilationssystem inkluderas. Ett för laminärt luftflöde, ett för turbulent omblandning och ett för temperaturreglerad luftströmning. I studien kartläggs ventilationssystemens funktion och relevansen prövas i ett kontinuerligt samarbete med tillverkande industri. Användning av värmefiltar förekommer under större operationer för att hålla patientens kroppstemperatur stabil. Det finns emellertid en stor oro för att dessa filtar stör det tillförda luftflödet och därmed ökar föroreningsnivån. En vanlig typ av värmefilt med forcerad varmluft kan om den är förorenad avsevärt öka koncentrationen av bakteriebärande partiklar i sårområdet. De flesta undersökningar om värmande filtar är kliniska studier och det är fortfarande inte helt klarlagt i vilken mån och hur dessa filtar skall användas. Denna studie visar emellertid att användning av värmefiltar inte påverkar föroreningsnivån i den kirurgiska zonen. Gjorda datorsimuleringar av luftflödesfältet och partikelspårning visar att det laminära ventilationsflödet lättare störs av lokala värmebelastningarna än av generella värmebelastningar i operationssalen. Kirurgiska lampor betraktas som hinder i en planerad luftflödesväg. Lampor kan skapa en stillastående luftmassa ovanför operationsbordet och därmed öka föroreningsnivån. För detta introduceras en ny design av kirurgisk lampa, en fläktmonterad kirurgisk lampa för operationsrum, utrustade med laminärt luftflöde och omblandning. Simulerade resultat visar att denna nya kirurgiska lampa signifikant minskar föroreningsnivån vid operationsbordet. Visualiseringsteknik användes i denna studie för att förbättra förståelsen hos kirurgisk personal om hur förorenade partiklar kan spridas i operationssalen. Med ett virtuellt och förstärkt gränssnitt visualiserades föroreningshalter i rumsluften då olika typer av ventilationssystem användes. Visualiseringen visar också hur kirurgigruppens storlek och arbetsställning under operation påverkar spridningen av föroreningar. / <p>QC 20201103</p>

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Background: As a company it is more important than ever to consider the environmental sustainability aspect within the whole supply chain and all the stakeholders. Studies show that people's concerns about environmental sustainability increases and will continue to grow in the future. The wet dyeing process is the part of the textile production that consists of liquor and contains three main steps which are pretreatment, coloration and finishing. This process is presented as the most water, energy and chemicals consuming process within the textile industry and because of that, it is important to investigate it to be able to improve the environmental sustainability.  Purpose: The purpose of the thesis is to increase the understanding of IKEA’s suppliers' current usage of water, energy and chemicals within the wet dyeing process. Followed by an identification of opportunities for improvements in the wet dyeing process, aiming to become more environmentally sustainable.  Method: Through interviews with two suppliers, information regarding IKEA’s current wet dyeing processes will be collected. After that, data from relevant theoretical sources will be collected to analyze possible improvements of methods and colorants that can be relevant for IKEA as well as other companies within the textile industry to implement.  Conclusion: For research question 1, the researchers reach the conclusion that IKEA’s supplier number one has a more environmentally sustainable wet dyeing process compared to the second supplier.. A conclusion is nevertheless drawn that improvements within both suppliers wet dyeing processes should be considered to become more environmentally sustainable. For research question 2, the researchers come to the conclusion that Spray dyeing is the best alternative method to implement for improving environmental sustainability within the wet dyeing process. The researchers also recommend companies to actively become a part of the development of bacterial colorants, the future of coloration.

La fréquence de l’asthme augmente au Vietnam, mais les moyens de diagnostic et d’évaluation fonctionnelle sont limités. Une étude précédente utilisant la technique des oscillations forcées a montré une différence de résistance des voies aériennes entre enfants français et vietnamiens à l’âge de 10 ans mais pas à 6 ans. Si l’hypothèse d’une différence ethnique significative est correcte, alors des différences semblables devraient aussi exister à l’âge adulte. Pour tester l’hypothèse, une étude par pléthysmographie a été mise en place pour mesurer la résistance des voies aériennes et la résistance spécifique des voies aériennes chez de jeunes adultes sains en France et au Vietnam. Nous avons profité de l’étude pour établir des valeurs de référence pour les volumes pulmonaires dans ces populations. La résistance des voies aériennes est significativement plus grande chez les sujets vietnamiens que chez les caucasiens, mais il n’y a aucune différence de résistance spécifique des voies aériennes. Au final, l’étude ne montre pas de différence de calibre des voies aériennes normalisé pour le volume pulmonaire liée l’ethnie, à l’âge adulte. La taille debout est le facteur prédictif le plus important pour la capacité pulmonaire totale, tandis que l’ethnicité est un facteur important pour la capacité vitale et le rapport du volume résiduel à la capacité pulmonaire totale. Cette étude est la première qui fournit des valeurs de référence pour la résistance des voies aériennes, la résistance spécifique des voies aériennes et les volumes pulmonaires par pléthysmographie chez l’adulte vietnamien. La pléthysmographie a été validée à Hanoi et l’étude a permis la formation d’un nouveau groupe de travail sur le diagnostic et la prise en charge de l’asthme au Vietnam / Despite the increasing prevalence of asthma in Viet Nam, the country has limited means for respiratory function testing. A previous study using the forced oscillation technique suggested lower respiratory resistance between French and Vietnamese children at 10 years but not 6 years of age. If the hypothesis of a significant ethnic difference in airway caliber is correct, then similar differences should exist at adult age. To test the hypothesis, a plethysmographic study was set up to measure airway resistance and specific airway resistance in healthy young adults in France and Viet Nam. We took advantage of the study to provide reference values for lung volume in these populations. Airway resistance is significantly larger in Vietnamese than in Caucasians but there is no difference in specific airway resistance. Altogether the study does not support the consequence of a putative ethnic difference in childhood airway caliber on airway resistance normalized for lung volume at adult age. The standing height is the best predictor of the total lung capacity, while ethnicity is an important predictor of vital capacity and of the residual volume to total lung capacity ratio. This is the first study which provides reference values for airway resistance, specific airway resistance and lung volumes by plethysmography in healthy young Vietnamese adults. Plethysmography was validated in the north of Viet Nam, and the study allowed initiating a young working group on asthma diagnosis in Vietnam

Les bâtiments commerciaux et industriels présentent une part non négligeable de la demande énergétique. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier par des simulations numériques, le comportement thermoaéraulique des bâtiments de grand volume à usage commercial ou industriel et d’améliorer leurs performances afin de réduire leurs consommations énergétiques tout en assurant le confort thermique des occupants. La première partie de l’étude consiste à définir et à évaluer les paramètres d’enveloppe et de ventilation qui affectent la consommation d’énergie et le confort thermique de ce type de bâtiment. À travers des modèles développés (multizone et zonal) sur un bâtiment « générique », nous présentons l’impact des paramètres les plus importants (orientation du bâtiment, isolation thermique de l’enveloppe, propriétés radiatives de la toiture, sol, inertie thermique interne, diffusion de l’air…) sur la consommation énergétique et le confort. Ces paramètres sont déterminants surtout dans la conception de la toiture et du plancher de par leur influence sur les performances énergétiques du bâtiment étudié. Cette modélisation thermoaéraulique est ensuite appliquée à un bureau-entrepôt commercial existant. L’exploitation du modèle, dont les résultats sont confrontés aux mesures, et des études paramétriques permettent de démontrer l’efficacité de stratégies de ventilation naturelle nocturne. Dans la deuxième partie, nous évaluons certaines solutions de rafraîchissement passif (isolation thermique, ventilation naturelle nocturne, revêtement de toiture « cool roof ») permettant de maintenir le confort thermique en hiver aussi bien qu’en été tout en minimisant la consommation énergétique. Enfin, une étude d’optimisation nous permet de déterminer les paramètres optimums en fonction des conditions climatiques et des deux objectifs de confort et de performance énergétique. Ce travail ouvre de nombreuses perspectives sur la méthodologie de conception des enveloppes et l’adaptation du fonctionnement des installations de ventilation pour le rafraîchissement passif des bâtiments. / Commercial and industrial buildings represent a significant part of total energy demand. The objective of this thesis is to study the thermal behavior and airflows of commercial or industrial buildings (low-rise and large volume) by numerical simulations, to improve their thermal performance in order to reduce their energy consumption while maintaining thermal comfort of the occupants. The first part of this study consists in identifying and evaluating the keys factors that affect the energy demand and thermal comfort of these buildings. Using the developed models (multizone and zonal), we present the impact of the most important parameters (building orientation, thermal insulation, radiative properties of the roof, soil, internal thermal inertia, air diffusion…) on energy consumption and thermal comfort. We have identified here that the main influencing parameters can be found in the design of the roof and the ground floor considering the energy performance of the studied building. The developed model is then applied to a real commercial building. Results showed that the predictions are in good agreement with the measurements and that night-time natural ventilation can be an efficient passive cooling technique to avoid overheating in summer. In the second part, we evaluate the efficiency of different passive cooling techniques (thermal insulation, night-time natural ventilation, cool roof…) applied to ensure the thermal comfort in winter as well as in summer while minimizing the energy consumption. Finally, an optimization study is proposed to determine the optimal set of parameters for both objective functions considering the passive cooling techniques and the energy demand according to different climatic zones.