The proposed work focuses on articulating a mathematical framework to capture the structure of an ontology and relate it to organised data sets. In the discussed framework, the ontology structure captures the mereological relationships between concepts. It also uses other relationships relevant to the considered domain of application. The organised dataset component of the framework is represented using diagonal-free cylindric algebra. The proposed framework, called the domain-information structure, enables us to link concepts to data sets through a number of typed data operators. The new framework enhances concurrent reasoning on data for knowledge generation, which is essential for handling big data. We illustrate the advantage of the obtained framework by using it in generating new knowledge from an ontology and a given data set. / Thesis / Master of Applied Science (MASc)

Cette thèse se compose de trois parties. La première partie est consacrée aux partitions planes cylindriques, la deuxième aux lambda-déterminants et enfin la troisième aux commutateurs dans les systèmes semi-circulaires. La classe des partitions planes cylindriques est une généralisation naturelle de celle des partitions planes inverses. Borodin a donnée récemment une série génératrice pour les partitions planes cylindriques. Notre premier résultat est une preuve bijective de cette identité utilisant les diagrammes de croissance de Fomin for la correspondance RSK généralisée. Le deuxième résultat est un (q, t)-analogue de la formule de Borodin, qui généralise un résultat d'Okada. Enfin le troisième résultat de la première partie est une description combinatoire explicite du poids de Macdonald intervenant dans cette formule, qui utilise un modèle de chemins non-intersectant pour les partitions planes cylindriques. Les matrices à signes alternants ont ́été découvertes par Robbins et Rumsey alors qu’ils étudiaient les λ-déterminants. Dans la deuxième partie de cette thèse nous démontrons une généralisation à plusieurs paramètres de ce λ-déterminant, généralisant un résultat récent de di Francesco. Comme le λ-déterminant, notre formule est un exemple du phénomène de Laurent. Les systèmes semi-circulaires ont ́été introduits par Voiculescu afin d' ́étudier les algèbres de von Neumann des groupes libres. Dans la troisième partie de la thèse, nous étudions les commutateurs dans l'algèbre engendré par un système semi-circulaire. Nous avons mis en ́évidence une matrice possédant une structure auto-similaire intéressante, qui nous permet de donner une formule explicite pour la projection sur l'espace des commutateurs de degré donnée. En utilisant cette expression, nous donnons une preuve simple du fait que les systèmes semi-circulaires engendrent des facteurs / This thesis is divided into three parts. The first part deals with cylindric plane partitions. The second with lambda-determinants and the third with commutators in semi-circular systems. Cylindric plane partitions may be thought of as a natural generalization of reverse plane partitions. A generating series for the enumeration of cylindric plane partitions was recently given by Borodin. The first result of section one is a new bijective proof of Borodin's identity which makes use of Fomin's growth diagram framework for generalized RSK correspondences. The second result is a (q, t)-analog of Borodin's identity which extends previous work by Okada in the reverse plane partition case. The third result is an explicit combinatorial interpretation of the Macdonald weight occuring in the(q, t)-analog using the non-intersecting lattice path model for cylindric plane partitions. Alternating sign matrices were discovered by Robbins and Rumsey whilst studying λ-determinants. In the second part of this thesis we prove a multi-parameter generalization of the λ-determinant, generalizing a recent result by di Francesco. Like the original λ-determinant, our formula exhibits the Laurent phenomenon. Semicircular systems were first introduced by Voiculescu as a part of his study of von Neumann algebras. In the third part of this thesis we study certain commutator sub algebras of the semicircular system. We find a projection matrix with an interesting self-similar structure. Making use of our projection formula we given an alternative, elementary proof that the semicircular system is a factor

Ces travaux de thèse visent à concevoir et étudier une unité d'échangeur de chaleur air-MCP en tant que solution passive a la problématique du contrôle de confort thermique dans les bâtiments pendant l'été, fournissant des directives de conception et une intégration facile aux bâtiments. Les MCP présentent une grande capacité de stockage par unité de volume, ce qui leur permet de contribuer à la réduction de la consommation d'énergie liée aux applications de rafraîchissement. Bien qu'ils présentent certains inconvénients, en tant que faible conductivité thermique, notamment dans les PCM commerciaux, une conception bien détaillée est nécessaire pour atteindre des performances thermiques adéquates.La première partie de cette thèse examine les systèmes existants à travers une étude bibliographique, mettant en évidence la relation géométrique avec la physique et la performance thermique. Cette recherche a fourni les bases pour le développement d'une conception d'une unité air-MCP, suivant une méthodologie de résolution de problèmes développée par le laboratoire I2M. Une matrice de mots-clés a été obtenue à partir des phénomènes physiques et de l'analyse fonctionnelle de l'unité. A partir de cette matrice, l'analyse des brevets a inspiré la conception qui a abouti à un échangeur de chaleur air-PCM à faisceau tubulaire avec des tubes verticaux alignés perpendiculairement au flux d'air.Le développement d'outils de conception et d'intégration dans les bâtiments a été recherché au moyen d'une modélisation permettant de prédire avec précision les performances thermiques du système. Les modèles simplifiés sont préférés pour cette tâche. Néanmoins, ils peuvent sous-estimer les performances réelles si les phénomènes physiques impliqués ne sont pas correctement comptabilisés. Alors,des approches expérimentales locales et globales ont été utilisées pour parvenir à une compréhension de la physique associée aux cycles de charge et de décharge dans l'unité air-MCP. Pour cela, un banc d'essai a été installé, mesurant la température et le débit d'air dans différentes conditions d'entrée, accompagné d'un suivi visuel à travers des images numériques. Les traitements d'images et des données ont été utilisés pour obtenir des indicateurs de performance thermique et des corrélations équivalentes en utilisant des nombres adimensionnels connus pour les mécanismes de transfert de chaleur convectifs-conducteurs dans le PCM.Ces découvertes ont permis de développer des modèles de résistance thermique et d'enthalpie qui rendent compte de la complexité des phénomènes impliqués dans l'unité pour la prédiction de la performance. Enfin, la performance thermique du système a été testée dans deux applications de bâtiments : en tant qu'unité mobile dans une maison PEH à Gradignan dans un bureau du labo I2M. / The present work aims to design and study an air-PCM heat exchanger unit as a passive solution for thermal comfort assessment in buildings during summertime, providing tools to ease the design and building integration. The PCM present a large storage capacity per volume unit where by, they can contribute to the reduction of the energy consumption related to cooling applications. Although, theyshow some drawbacks, as a low thermal conductivity in commercial PCM, so a wellthought design of these kind of systems is necessary to achieve adequate thermal performances.The first part of this thesis surveys the existing systems through a literature review,highlighting the geometry relation with the physics and thermal performance. This search provided the bases for the development of an air-PCM unit design, following a problem-solving methodology developed by the I2M laboratory. A keyword matrix was obtained from the physical phenomena and functional analysis of the unit. From this matrix, the patents analysis provided inspiration for the design resulting in a tubebundle air-PCM heat exchanger with vertical tubes aligned perpendicular to the airflow.The development of design and integration in buildings tools was sought through a modeling that can accurately predict the thermal performance of the system.Simplified models are preferred for this task. Nevertheless, they can under predict the actual performance if the physical phenomena involved is not properly accounted. Then, local and global experimental approaches were used to achieve anunderstanding of the physics associated with charging and discharging cycles in theunit. For this, a test bench was installed, measuring temperature and airflow underdifferent in let conditions, accompanied by a visual tracking through digital images.Image and data processing were used to obtain thermal performance indicators and equivalent correlations using known dimensionless numbers for convective conductive heat transfer mechanisms in the PCM.These findings allowed the development of thermal models based on energy balances, that accounted the complexity of phenomena involved in the unit for performance prediction. Finally, the thermal performance of the system was tested intwo buildings applications: as a mobile unit in a PEH house in Gradignan and as anactive façade in a building in Talence. / El presente trabajo tiene como objetivo diseñar y estudiar una unidad intercambiador de calor aire-PCM como presentan una solución pasiva al conforttérmico en edificios durante el verano, proporcionando herramientas para facilitar el diseño y la integración en edificios. Los PCM una gran capacidad de almacenamiento por unidad de volumen, por lo que pueden contribuir a la reducción del consumo de energía relacionado con las aplicaciones de refrigeración. Estos materiales presentan algunos inconvenientes en cual su uso, como una baja conductividad térmica, típica en PCM comerciales, por lo es necesario un diseño que tome en cuenta esta problemática para lograr rendimientos térmicos adecuados. La primera parte de esta tesis examina los sistemas existentes a través de unarevisión de la literatura, destacando la relación de geometría con los fenómenos físicos y el rendimiento térmico. Esta búsqueda proporcionó las bases para el desarrollo de un diseño de unidad aire-PCM, siguiendo una metodología de resolución de problemas desarrollada por el laboratorio I2M. Se obtuvo una matrizde palabras clave a partir de los fenómenos físicos y el análisis funcional de launidad. A partir de esta matriz, el análisis de patentes proporcionó inspiración para el diseño que dio como resultado un intercambiador de calor PCM de aire y haz detubos verticales alineados perpendicularmente al flujo de aire.El desarrollo del diseño y la integración en herramientas de edificios se buscó através de un modelo que pudiese predecir con precisión el rendimiento térmico delsistema. Los modelos simplificados son los preferidos para esta tarea. Sin embargo,su poder de predicción puede verse afectada si los fenómenos físicos involucradosno se contabilizan adecuadamente. Es por ello que se utilizaron enfoques experimentales locales y globales para lograr una comprensión de la física asociadacon los ciclos de carga y descarga en la unidad. Se realizó una instalación de unbanco de pruebas, que permitió mediciones de temperatura y flujo de aire en diferentes condiciones de entrada, acompañado de un seguimiento visual a travésde imágenes digitales. El procesamiento de imágenes y datos se utilizó para obtener indicadores de rendimiento térmico y correlaciones a partir de números adimensionales relacionados con mecanismos de transferencia de calor porconvección y conducción en el PCM.Estos hallazgos permitieron el desarrollo de modelos térmicos para la predicción delrendimiento, basados en balances de energía de cada volumen de control.Finalmente, el rendimiento térmico del sistema se probó en dos aplicaciones deedificios: como una unidad móvil en una casa PEH en Gradignan y dentro de una oficina del laboratorio I2M.

Designing mechanical products in a competitive environment can present unique challenges, and designers constantly search for innovative ways to increase efficiency. One way to save space and reduce cost is to use ortho-planar compliant mechanisms which can be made from sheets of material, or lamina emergent mechanisms (LEMs). This thesis presents principles which can be used for designing LEMs. Pop-up paper mechanisms use topologies similar to LEMs, so it is advantageous to study their kinematics. This thesis outlines the use of planar and spherical kinematics to model commonly used pop-up paper mechanisms. A survey of common joint types is given, as well as an overview of common monolithic and layered mechanisms. In addition, it is shown that more complex mechanisms may be created by combining simple mechanisms in various ways. The principles presented are applied to the creation of new pop-up joints and mechanisms, which also may be used for lamina emergent mechanisms. Models of the paper mechanisms presented in Chapter 2 of the thesis are found in the appendix, and the reader is encouraged to print, cut out and assemble them. One challenge associated with spherical and spatial LEM design is creating joints with the desired motion characteristics, especially where complex spatial mechanism topologies are required. Hence, in addition to a study of paper mechanisms, some important considerations for designing joints for LEMs are presented. A technique commonly used in robotics, using serial chains of revolute and prismatic joints to approximate the motion of complex joints, is presented for use in LEMs. Important considerations such as linkage configuration and mechanism prototyping are also discussed. Another challenge in designing LEMs is creating multi-stable mechanisms with the ability to have coplanar links. A method is presented for offsetting the joint axes of a spatial compliant mechanism to introduce multi-stability. A new bistable spatial compliant linkage that uses that technique is introduced. In the interest of facilitating LEM design, the final chapter of this thesis presents a preliminary design method. While similar to traditional methods, this method includes considerations for translating the mechanism topology into a suitable configuration for use with planar layers of material.