L'augmentation des puissances commutées en électronique de puissance passe par l'association de composants élémentaires en série et en parallèle. Cette association se retrouve à différentes échelles: au sein des modules du commerce ou au niveau de l'association de modules dans un convertisseur statique. Les travaux dans ce domaine ne sont pas nouveaux, puisque de nombreux problèmes nuisant à l'association série ou parallèle ont été rencontrés dans le passé. Le but de cette thèse n'est pas de redécouvrir ces problèmes, ni leurs solutions, mais plutôt, par une étude systématique de la' commutation, de mieux comprendre les phénomènes intervenant dans une association de composants à grille isolée. L'originalité de cette étude est qu'elle s'intéresse aux semiconducteurs dans leur environnement. Des règles ont ainsi pu être dégagées permettant une meilleure répartition des contraintes électriques entre les composants. Pour la mise en parallèle, le rôle du câblage a été mis en évidence, et pour la mise en série, un circuit d'équilibrage actif a été proposé, se basant sur les acteurs principaux de la commutation

Une étude détaillée des séchoirs solaires existants dans le marché du bois, suivie d'une analyse selon les lois d'évolution des systèmes techniques, conduit à la proposition d'un concept innovant de séchoir avec stockage d'énergie. La conception particulière et innovante et la conduite du séchage par des variables de pilotage imposent une modélisation des diverses unités du système et des milieux extérieurs environnants. Des modèles de chaque unité sont ainsi construits. Ils intègrent nécessairement les variables de conception. Le séchage est décrit par le modèle classique de la courbe caractéristique. Les modèles des autres unités sont écrits de manière parcimonieuse afin de diminuer les temps de calcul. Ils sont également qualifiés en terme de parcimonie, exactitude, précision et spécialisation. Une vision intéressante du milieu extérieur « météorologie » est proposée en exploitant les données correspondant à la zone de l'aéroport de Mexico. Des essais de séchage de planches de pin maritime par léchage ont permis de modéliser la cinétique de séchage. Le modèle global du séchoir est obtenu par concaténation des modèles des différentes unités en intégrant des composants d'interaction (ventilateur et trappes) et via les variables de pilotage. Les résultats obtenus sont analysés en terme de temps de séchage, de qualité du bois et de temps de retour des investissements. Ils aboutissent à la définition de tables de conduite permettant la gestion de la qualité du bois. Le séchoir conçu lors de ces travaux est innovant, rentable et utilisable dans le domaine de séchage du bois au Mexique.

<p>This report has been written at SAAB Bofors Dynamics (SBD) AB in Gothenburg at the department of optronic systems.</p><p>In military observation operations, a target to hit is chosen by illumination of a laser designator. From the targetpoint laser radiation is reflected on a detector that helps identify the target. The detector is a semiconductor PIN-type that has been investigated in a laboratory environment together with a specially designed laser source. The detector is a photodiode and using purchased components, circuits for both the photodiode and the laserdiode has been designed and fabricated. The bandwidth of the op-amp should be about 30 MHz, in the experiments a bandwidth of 42 MHz was used. Initially the feedback network, which consists of a 5.6 pF capacitor in parallel with a 1-kohm resistor determined the bandwidth. To avoid the op-amp saturate under strong illuminated laser radiation the feedback network will use a 56-pF capacitor and a 100-ohm resistor respectively.</p><p>The laser should be pulsed with 10-20 ns width, 10 Hz repetition frequency, about 800 nm wavelength and a maximum output power of 80 mW. To avoid electrical reflection signals at measurement equipment connections, the laser circuit includes a resistor of about 50 ohm, that together with the resistance in the laserdiode forms the right termination that eliminate the reflection signals. The wire-wound type of resistor shall be avoided in this application and instead a surface mounted type was beneficial with much lower inductance. The detector showed a linear behaviour up to 40-mW optical power. Further investigation was hindered by the breakdown of the laserdiodes. The function generator limits the tests to achieve 80 mW in light power. In different experiments the responsivity of the photodiode is different from the nominal value, however it would have required more time to investigate the causes.</p>

This dissertation introduces new technologies and techniques for low-cost phased arrays and scanning antennas. Special emphasis is placed on new approaches for low-cost millimeter-wave beam control. Several topics are covered. A novel reconfigurable grating antenna is presented for low-cost millimeter-wave beam steering. The versatility of the approach is proven by adapting the design to dual-beam and circular-polarized operation. In addition, a simple and accurate procedure is developed for analyzing these antennas. Designs are presented for low-cost microwave/millimeter-wave phased-array transceivers with extremely broad bandwidth. The target applications for these systems are mobile satellite communications and ultra-wideband radar. Monolithic PIN diodes are a useful technology, especially suited for building miniaturized control components in microwave and millimeter-wave phased arrays. This dissertation demonstrates a new strategy for extracting bias-dependent small-signal models for monolithic PIN diodes. The space solar-power satellite (SPS) is a visionary plan that involves beaming electrical power from outer space to the earth using a high-power microwave beam. Such a system must have retrodirective control so that the high-power beam always points on target. This dissertation presents a new phased-array architecture for the SPS system that could considerably reduce its overall cost and complexity. In short, this dissertation presents technologies and techniques that reduce the cost of beam steering at microwave and millimeter-wave frequencies. The results of this work should have a far-ranging impact on the future of wireless systems.

One of the most important industrial processes is heat transfer, carried out by heat exchangers in single and multiphase flow applications. Despite the existence of well-developed theoretical models for different heat transfer mechanisms, the expanding need for industrial applications requiring the design and optimization of heat exchangers, has created a solid demand for experimental work and effort. This thesis concerns the use of numerical approaches to analyze and optimize heat transfer and fluid flow in power generation industry, with emphasis on pin fin technology. This research begins with a review on heat transfer characteristics in surfaces with pin fins. Different pin fins shapes with various flow boundaries were studied, and thermal and hydraulic performances were investigated. The impact of parameters such as inlet boundary conditions, pin fin shapes, and duct cross-section characteristics on both flow and heat transfer were examined. Two important applications in power generation industry were considered for this study: power transformer cooling, and condenser for CO2 capturing application in oxy-fuel power plants. Available experimental data and correlations in the literature have been used for models validation. For each case, a model based on current configuration was built and verified, and was then used for optimization and new design suggestions. All numerical modeling was performed using commercial CFD software. A basic condenser design was suggested and examined, supplemented by the use of pin fin technology to influence the condensation rate of water vapour from a CO2/H2O flue gas flow. Moreover an extensive review of numerical modeling approaches concerning this condensation issue was conducted and presented. The analysis results show that the drop-shaped pin fin configuration has heat transfer rates approximating those of the circular pin configuration, and the drop-shaped pressure losses are less than one third those of the circular. Results for the power transformer cooling system show those geometrical defects in the existing system are easily found using modeling. Also, it was found that the installation of pin fins in an internal cooling passage can have the same effect as doubling the radiator’s height, which means a more compact cooling system could be designed. Results show that a condensation model based on boundary layer theory gives a close value to experimental correlations. Considering a constant wall temperature, any increase in CO2 concentration results in lower heat transfer coefficients. This is a subsequence of increased diffusivity resistance between combustion gas and condensing boundary layer. Also it was shown that sensitivity of heat transfer rate to inlet temperatures and velocity values decreased when these parameters increased. The application of numerical methods concerning the condensation process for CO2 capturing required significant effort and running time as the complexity of multiphase flow was involved. Also data validation for the CO2/H2O condenser was challenging since this is quite a new application and less experimental data (and theoretical correlations) exist. However, it is shown that models based on numerical approaches are capable of predicting trends in the condensation process as well as the effect of the non-condensable CO2 presence in the flue gas. The resulting data, conclusions, applied methodology can be applied to the design and optimization of similar industrial heat exchangers, such as oil coolers which are currently working at low efficiency levels. It can also be used in the design of electronic components, cooling of turbine blades, or in other design applications requiring high heat flux dissipation. Finally, the finding on water vapour condensation from a binary mixture gas can be referenced for further research and development in this field.

The objective of current study was to numerically investigate the flow and heat transfer characteristics in a stationary one pass rectangular channel (AR=4:1) with circular and elliptical pin fin arrays. Two types of elliptical pin fins (a SEF and an N fin whose minor axis length is equal to the diameter of the circular fin) were used. The analysis was performed with an array of six rows of staggered pin fins in the streamwise direction for Reynolds numbers (Re) of 10,000, 20,000, 30,000, 40,000 and 50,000. 3-D, steady simulations were performed using the low Reynolds number k-omega SST turbulence model in the FLUENT CFD code. The data predicted by the current numerical model showed favorable agreement with the experiments in the validation study. It was observed that SEF array produces minimum pressure loss and the highest thermal performance. It was also observed that N fin array produces minimum hot spots and the highest channel averaged Nusselt number ratio values.

Au fur et à mesure de sa décomposition, le bois mort s'intègre à la couverture morte (horizon LFH) du sol sous forme de bois enfoui et fini par s'incorporer à la fraction stable de la matière organique du sol. Nous avons émis l'hypothèse que le bois mort enfoui contribue à la rétention en eau des sols grossiers et de ce fait, participe à la productivité des peuplements de pin gris occupant ces sols. Douze peuplements naturels de pin gris (Pinus banksiana L.) issus de feu, ont été échantillonnés à travers l'Abitibi ouest. À l'intérieur de chaque peuplement, nous avons procédé à l'échantillonnage des débris ligneux grossiers (DLG), du sol ainsi que de trois arbres dominants pour estimer l'indice de qualité de la station (IQS). La quantité de bois mort enfouie dans la couverture morte variait entre 1 à 57 m3 ha -1 et pouvait représenter jusqu'à 92 % de la masse totale de bois mort (incluant les chicots et les billes). La rétention en eau disponible du bois mort est négligeable comparativement à celle du sol minéral et n'était pas un facteur déterminant dans la productivité des sites. Nous n'avons pas pu faire ressortir une relation entre la rétention en eau des bois mort enfouis et la productivité. Cependant, le bois enfoui avait un effet positif sur la capacité d'échange cationique (CEC) de la couverture morte alors que cette dernière expliquait 64 % de l'indice de qualité des stations. La conservation du bois mort sur les dépôts grossiers doit être envisagée si on veut assurer le maintien de la productivité de ces sites. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Pin gris, Succession, Bois mort, Productivité, Sols forestiers.

L'installation des zones de sylviculture intensives vise à établir un équilibre entre les objectifs de conservation et de production de fibre ligneuse. En Abitibi-Témiscamingue le reboisement des friches agricoles constitue un élément de l'aménagement forestier durable des régions périphériques. Le milieu agricole offre t-il une productivité comparable au milieu forestier, compte tenu du compactage causé par l'utilisation des machines et le labourage plus accentué? Les objectifs de l'étude étaient de comparer la croissance du pin gris (Pinus banksiana Lamb.) et de l'épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) en plantations établies sur sols agricoles et forestiers, d'évaluer les indices de qualité du sol et la productivité des espèces. L'échantillonnage comprenait 20 plantations de pin gris et 20 plantations d'épinette blanche en milieu agricole et forestier dans la région écologique de la sapinière à bouleau blanc de l'ouest du Québec. Les paramètres de croissance des arbres mesurés étaient la hauteur totale, le diamètre et la longueur des cinq derniers verticilles. Les indices de qualité du sol évalués comprenaient les propriétés physiques et chimiques du sol. La comparaison des propriétés des sols entre les deux milieux a révélé que les sols agricoles sont modifiés par l'effet du compactage. Les macroporosités étaient plus élevées de 3 et 4% en milieu forestier. La capacité au champ était de 3 et 5% plus élevée en milieu agricole et les points de flétrissement de 6 et 5% supérieurs à ceux des sols forestiers. L'épinette blanche augmentait la masse volumique du sol au fil du temps, le pin gris favorisait une macroporosité plus élevée des sols. Les sols forestiers avaient un taux de minéralisation de l'azote plus élevé et une meilleure qualité de la matière organique. L'augmentation de la capacité au champ en milieu agricole favorisait la croissance en hauteur du pin gris, l'azote minéralisé favorisait la croissance de l'épinette blanche. La croissance des deux essences n'a pas été pour autant différente d'un milieu à l'autre. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Pin gris, Épinette blanche, Plantations, Croissance, Compactage du sol, Propriétés physiques et chimiques du sol, Région écologique de la sapinière à bouleau blanc du Québec (5a).

Dans un contexte de restriction d'accès à la matière ligneuse et une augmentation de la demande pour le bois et les fibres de bois, les pratiques d'intensification de l'aménagement forestier gagnent en popularité. Il est bien documenté que l'éclaircie commerciale et la fertilisation améliorent la croissance et la productivité des territoires forestiers. Cependant, les effets de ces traitements sur les attributs de la qualité du bois sont très peu documentés. Le but de ce travail de recherche est d'étudier les effets de l'éclaircie commerciale et de la fertilisation sur la croissance radiale, la masse volumique du bois et la morphologie des trachéides du pin gris (Pinus Banksiana lamb.) à l'échelle des arbres. Le matériel expérimental inclut 60 arbres échantillonnés dans cinq pinèdes grises pures (>80% de la surface terrière en pin gris) et matures de la région de l'Abitibi-Témiscamingue. Les pinèdes avaient été soumises à deux traitements d'éclaircie cinq ans auparavant (modérée forte et un témoin) et un traitement de fertilisations (le fertilisé avec un taux de 200kg/ha d'azote et le non fertilisé). Les effets de traitements ont été comparés à des témoins. Les propriétés du bois, à savoir la croissance radiale, la masse volumique du bois, la proportion du bois final, la longueur des trachéides et leurs diamètres ont été mesurés à différentes hauteurs sur la tige et pour plusieurs années avant et après l'application des traitements. Comparativement aux témoins, les différents traitements d'éclaircie commerciale et la fertilisation ont amélioré la croissance radiale, diminué la masse volumique du bois, augmenté le diamètre des trachéides et diminué leurs longueurs. Toutefois, la variation des propriétés du bois aussi bien inter qu'intra site est très large. Les résultats montrent que la diminution de la masse volumique du bois et le changement de la morphologie des trachéides sont faibles comparativement à l'augmentation de la croissance des arbres. Ces changements des propriétés physiques et anatomiques de l'arbre n'ont eu qu'un faible impact sur la qualité marchande du bois et n'ont pas d'implications pratiques. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : densité du bois, croissance, trachéides, éclaircie commerciale, fertilisation.

In this study, an entropy generation minimization procedure is employed to optimize the overall performance (thermal and hydrodynamic) of isolated fin geometries and pin-fin heat sinks. This allows the combined effects of thermal resistance and pressure drop to be assessed simultaneously as the heat sink interacts with the surrounding flow field. New general expressions for the entropy generation rate are developed using mass, energy, and entropy balances over an appropriate control volume. The formulation for the dimensionless entropy generation rate is obtained in terms of fin geometry, longitudinal and transverse pitches, pin-fin aspect ratio, thermal conductivity, arrangement of pin-fins, Reynolds and Prandtl numbers. It is shown that the entropy generation rate depends on two main performance parameters, i. e. , thermal resistance and the pressure drop, which in turn depend on the average heat transfer and friction coefficients. These coefficients can be taken from fluid flow and heat transfer models. An extensive literature survey reveals that no comprehensive analytical model for any one of them exists that can be used for a wide range of Reynolds number, Prandtl number, longitudinal and transverse pitches, and thermal conductivity. This study is one of the first attempts to develop analytical models for the fluid flow and heat transfer from single pins (circular and elliptical) with and without blockage as well as pin-fin arrays (in-line and staggered). These models can be used for the entire laminar flow range, longitudinal and transverse pitches, any material (from plastic composites to copper), and any fluid having Prandtl numbers (&ge;0. 71). In developing these models, it is assumed that the flow is steady, laminar, and fully developed. Furthermore, the heat sink is fully shrouded and the thermophysical properties are taken to be temperature independent. Using an energy balance over the same control volume, the average heat transfer coefficient for the heat sink is also developed, which is a function of the heat sink material, fluid properties, fin geometry, pin-fin arrangement, and longitudinal and transverse pitches. The hydrodynamic and thermal analyses of both in-line and staggered pin-fin heat sinks are performed using parametric variation of each design variable including pin diameter, pin height, approach velocity, number of pin-fins, and thermal conductivity of the material. The present analytical results for single pins (circular and elliptical) and pin-fin-arrays are in good agreement with the existing experimental/numerical data obtained by other investigators. It is shown that the present models of heat transfer and pressure drop can be applied for a wide range of Reynolds and Prandtl numbers, longitudinal and transverse pitches, aspect ratios, and thermal conductivity. Furthermore, selected numerical simulations for a single circular cylinder and in-line pin-fin heat sink are also carried out to validate the present analytical models. Results of present numerical simulations are also found to be in good agreement.