Aujourd'hui, dans de nombreux champs d'applications, de plus en plus de problèmes d'ingénierie demandent d'avoir une évaluation précise et efficace de quantités d'intérêt.Très souvent, ces quantités dépendent de la solution d'une équation aux dérivées partielles (EDP) paramétrée où les paramètres -- physiques ou géométriques -- sont les entrées du modèle et les quantités d'intérêt -- valeurs moyennes -- en sont les sorties.Les techniques de réduction d'ordre, notamment la méthode des bases réduites qui est la méthode utilisée tout au long de ces travaux,permettent de répondre à ces demandes.Dans cette thèse nous nous intéressons à la mise en place d'un framework en C++, supportant le calcul parallèle, permettant d'appliquer la méthode des bases réduites à des problèmes multi-physiques non-linéaires tels queles problèmes de convection naturelle (couplage fluide-thermique), ou encore la modélisation d'aimants de type résistifs à hauts champs (nous nous limitons au couplage thermo-electrique) aboutissant à une étude sur la quantification d'incertitude.La méthode des bases réduites s'appuie naturellement sur une approximation obtenue via la discrétisation élément fini du problème à traiter. Pour cela nous utilisons la librairie de calcul Feel++, spécialisée dans la résolution d'EDPs.Nous nous intéressons également aux problèmes de type multi-échelles.La particularité de ces problèmes est de manipuler un ensemble de phénomènes mettant en jeu des échelles différentes, comme c'est le cas par exemple lorsque nous considérons un écoulement en milieu poreux.La méthode des éléments finis multi-échelles permet d'avoir le comportement "global", associé aux grandes échelles, de la solution du problème sans devoir le résoudre sur les petites échelles.Nous proposons une nouvelle construction des fonctions de base élément fini multi-échelles basée sur la méthode des bases réduites. / Today, in many fields of applications, more and more engineering problems require to have an accurate and efficient evaluation of quantities of interest.Often, these quantities depend on a partial differential equation (PDE) parameterized solution -- physical or geometrical -- are the model inputs and the quantities of interest -- average values ​​-- are the outputs.The order reduction techniques, including reduced basis method which is the method used throughout this work, can meet these demands.In this thesis, we focus on the establishment of a framework in C ++ supporting parallel computing, which applies the reduced basis method to nonlinear multiphysics problems such as problems with natural convection (fluid-thermal coupling) or the high field resistive magnet modeling (we limit ourselves to thermo-electric coupling) leading to a study on the uncertainty quantification.The reduced basis method naturally relies on an approximation obtained using the finite element discretization of the problem being treated. For this, we use the Feel ++ computation library specialized in PDE resolution.We are also interested by multiscale problems.The particularity of these problems is to manipulate a set of phenomena involving different scales, as this is the case for example when we consider a flow in porous media.The multiscale finite element method allows having a "global" behavior, linked with large scales, of the problem solution without solving it on small scales.We propose a new construction of multiscale finite element basis functions based on the reduced basis method.

Les bâtiments résidentiels et industriels munis d’un réseau de ventilation constituent des installations complexes, susceptibles d’être le siège de transferts de masse et d’énergie, selon les situations de fonctionnement. Afin d’étudier ces transferts de masse, une méthodologie permettant d’établir des expérimentations à échelle réduite pour l’étude des écoulements anisothermes a été développée. Cette méthodologie a été validée numériquement, puis appliquée à une configuration de référence, représentative du principe de fonctionnement des réseaux de ventilation qui sont rencontrés dans le domaine nucléaire. Les influences du vent et des phénomènes thermiques sur les transferts de masse au sein de cette configuration ont été étudiées dans la soufflerie climatique Jules Verne du CSTB pour différentes situations de fonctionnement du réseau de ventilation (ventilation en fonctionnement normal, arrêt de la ventilation ou régime de sauvegarde) et des scénarios de dégagement de chaleur. Ces sources thermiques peuvent être issues d’un processus industriel ou d’un incendie. Elles ont été reproduites expérimentalement par une injection d’hélium. Les effets des sources thermiques couplées ou non au vent sur les pertes ponctuelles ou totales du confinement des locaux ont été mis en évidence et analysés. La robustesse du code à zones SYLVIA, utilisé notamment pour appuyer les évaluations de sûreté des installations nucléaires, a été analysée à partir des résultats expérimentaux. La prise en compte des phénomènes physiques observés expérimentalement a été validée. Les inversions des débits de fuite causées par les phénomènes thermiques ont été reproduites avec le code SYLVIA. Une comparaison entre les calculs où la source de chaleur a été simulée avec une injection d’hélium et avec une puissance thermique a permis d’observer l’impact de l’injection de masse causé par l’hélium sur les pressions, les débits et les températures. / Residential and industrial buildings equipped with a ventilation system are complex facilities, where heat and mass transfers could occur according to the operating conditions. In order to study these mass transfers, a methodology has been developed to reduced-scale experimentations for non isothermal flows study. This methodology has been numerically validated, and then applied to a standard configuration, representing of the ventilation systems operating principle which are encounter in the nuclear field. The wind and the thermal phenomena influences on the mass transfers inside this configuration have been studied in the Jules Verne climatic wind tunnel of the CSTB for various operating ventilation system situations (normal operating ventilation system, stopping ventilation or protection rate of productivity) and scenarios of heat supply. These thermal sources can be generated by an industrial process or a fire. They have been reproduced experimentally with an helium injection. The effects of the heat sources coupled or not with wind on loss of building containment were highlighted and analyzed. The reliability of the zonal code SYLVIA, used notably to support safety assessment in nuclear buildings, has been analyzed from these experimental results. The modelling of the physical phenomena experimentally observed has been validated. The leakage flowrates reversals have been retrieved with the SYLVIA code. A comparison between the calculations where the heat source has been simulated with an helium injection and with a thermal power permitted to observe the mass injection effect has been caused by the helium on the pressures, the flowrates and the temperatures.

Objetivos. Avaliar o papel do transplante de células hematopoiéticas (TCH) e da interleucina 6 (IL – 6) sobre vários parâmetros de estresse oxidativo em pacientes com Adrenoleucodistrofia ligada ao cromossomo X (X-ALD). Métodos. A concentração de malondialdeído (MDA), o conteúdo de carbolinas e sulfidrilas e a concentração de ácido hexacosanóico (C26:0) foram quantificados no plasma de pacientes X-ALD antes e após serem submetidos ao TCH. E, a concentração de MDA, a formação de carbonilas e a concentração de IL-6 foram quantificados em plasma e o conteúdo de glutationa reduzida (GSH) foi quantificado em eritrócitos de pacientes X-ALD com fenótipos cerebral infantil (cALD) ou assintomáticos no momento diagnóstico. Resultados. Observamos um aumento significativo na concentração de MDA em plasma de pacientes X-ALD antes e após o TCH em comparação ao grupo controle e uma redução significativa nesses valores após o transplante em comparação aos anteriores ao procedimento. Verificamos uma redução significativa no conteúdo de sulfidrilas no plasma de pacientes X-ALD antes do TCH em comparação ao grupo controle e um aumento significativo desses níveis após o TCH. Não observamos diferenças significativas no conteúdo de carbonilas no plasma de X-ALD antes e após o TCH, em comparação aos controles, apesar de observarmos uma redução significativa nesta determinação nos pacientes após o transplante em relação a antes do TCH. Os pacientes X-ALD apresentam níveis plasmáticos de C26:0 significativamente aumentados antes do TCH em comparação aos controles e, após o TCH, as concentrações de C26:0 foram reduzidas. Observamos uma correlação negativa significativa entre a medida do conteúdo de sulfidrilas e os níveis plasmáticos de C26:0 de indivíduos X-ALD antes do TCH. Também evidenciamos elevados níveis de MDA e da formação de carbonilas no plasma de pacientes cALD e assintomáticos em comparação ao grupo controle. Ainda, observamos redução significativa do conteúdo de GSH nos dois grupos testados comparados aos controles. A quantificação de IL-6 foi significativamente maior nos pacientes cALD, o que não foi observado nos pacientes assintomáticos, apesar destes mostrarem uma tendência de aumento da concentração de IL-6. Conclusões. Os resultados obtidos a partir do plasma de pacientes X-ALD antes e após o TCH demonstram que esta terapia, quando bem indicada e bem sucedida, tem alta efetividade em reduzir a concentração plasmática de C26:0 e é eficaz em reduzir a peroxidação lipídica e o dano oxidativo às proteínas nos pacientes X-ALD. Ainda, é possível relacionar o acúmulo de C26:0 e o dano oxidativo na patogênese da X-ALD. Nossos dados permitem sugerir que a lipoperoxidação e o dano oxidativo às proteínas possam de alguma forma estar envolvidos na fisiopatologia da X-ALD. Além disso, podemos presumir que, nos pacientes X-ALD assintomáticos estudados, o dano oxidativo e os aspectos inflamatórios desempenham papéis importantes na evolução e nas futuras manifestações do fenótipo neuronal. Também podemos supor que a administração de antioxidantes deve ser considerada como uma terapia adjuvante potencial para os pacientes assintomáticos e sintomáticos afetados pela X-ALD, inclusive para aqueles submetidos ao TCH. / Objective. We aimed to evaluate the role of hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) and interleukin 6 (IL – 6) on various parameters of oxidative stress in X-linked adrenoleukodystrophy (X-ALD) patients. Methods. Malondialdehyde (MDA), sulfhydryl, carbonyl and hexacosanoic acid (C26:0) levels were measured in plasma from X-ALD patients before and after HSCT. And, MDA, carbonyl and IL-6 levels were measured in plasma and reduced glutathione (GSH) content was measured in erythrocytes from X-ALD patients with different phenotype (asymptomatic and childhood cerebral (CCER patients) at diagnosis moment. Results. We observed increased levels of MDA in plasma from X-ALD before and after HSCT compared to control group, but there was a significant reduction in MDA values after transplantation compared to levels found before the procedure. We verified a significant decrease in sulfhydryl content in plasma of X-ALD patients before HSCT compared with the control group and we also verified a significant increase in the levels of sulfhydryl content after HSCT. No significant differences were observed in carbonyl content in plasma of X-ALD before and after HSCT, compared to controls. However, we observed a significant reduction of plasma carbonyl content from X-ALD patients after HSCT compared to before HSCT. X-ALD patients presented a significant increase of C26:0 plasma level before HSCT when compared to controls and an important reduction of C26:0 plasma concentration in X-ALD patients after HSCT when compared to before HSCT C26:0 levels. We observed an inverse significant correlation between sulfhydryl content and plasma C26:0 levels of X-ALD individuals before HSCT. We also evidenced high levels of MDA and carbonyl formation in plasma from CCER and asymptomatic patients compared to controls. Still, we observed a significant decrease of GSH content in both groups tested compared to controls. The quantification of IL-6 is significantly higher in CCER patients, which is not observed in asymptomatic patients, despite these patients show a tendency of increased concentration of IL-6. Conclusions. The results obtained from plasma of X-ALD patients before and after HSCT demonstrate that this therapy, when well indicated and successful, has high effectiveness in reducing C26:0 plasma and is effective in reducing lipid peroxidation and oxidative damage to proteins in X-ALD patients. Still, it is possible to relate the accumulation of C26:0 and oxidative damage in the pathogenesis of X-ALD. Our data also suggest that lipid peroxidation and protein damage may somehow be involved in the pathophysiology of X-ALD. Moreover, we can assume that in our asymptomatic X-ALD patients, oxidative damage and inflammatory issues seem to play an important role in the evolution and future manifestations of neuronal phenotype. We can also assume that the administration of antioxidants should be considered as a potential adjuvant therapy for asymptomatic and symptomatic patients affected by X-ALD, including those that are submitted to HSCT.

The purpose of this study was to explore factors related to poor adherence to TB treatment in Keetmanshoop municipal area in Namibia. A qualitative, exploratory design was used to explore basic information about the study. Participants were using purposive sampling technique. The researcher-implemented triangulation, based on three different categories of participants, namely Field Promoters (preferred). DOT supporters (more preferred), and TB patients (most preferred). Participants were chosen in a ratio of preference. 1:2:3 respectively. The transcripts and audio tapes from interviews were analysed using the thematic content analysis. Five main themes emerged. In order of descending prominence, these themes included: factors leading to lack of adherence to TB treatment, support to enhance adherence to treatment, existing behaviours determining adherence, suggestions to promote adherence to treatment and practices to promote adherence to treatment. / Health Studies / M.A. (Public Health)

Increasing interest in industrial and medical applications of carbon nanomaterial leads to the need to examine its interactions with living systems. Nanocrystalline diamond (NCD) films possess high mechanical and chemical stability which, together with its biocompatibility with human cells, enables applications in human body. Some of carbon nanoparticles possess strong antibacterial activity. In this work the effects of NCD with hydrogen, oxygen and fluorine termination deposited on glass and silicone on adhesion of gram-negative bacteria Escherichia coli K-12 in mineral medium is described and the impact of cultivation medium on effects of NCD films is compared. Prior the growth of the E. coli biofilm on NCD films, the method for quantification of biofilm using crystal violet staining and the method for biofilm cultivation in mineral medium were optimised. The properties of NCD film are independent on the base substrate. Hydrogen and fluorine terminated NCD films show antiadhesive properties only in mineral medium but not in complex medium. This is explained by formation of a conditioning film on the surface of the NCD film during cultivation in complex medium. On the other hand, O-NCD film supports bacterial adhesion in both cultivation media. Second part of this thesis is dedicated to carbon...

L'impact environnemental du trafic aérien fait maintenant l'objet d'une réglementation qui tend à se sévériser. Dans ce contexte, les industriels misent sur l'amélioration des technologies afin de réduire la consommation de carburant et l'émission de polluants. Ces phénomènes dépendent en grande partie des chemins réactionnels sous-jacents, qui peuvent s'avérer très complexes. La Simulation aux Grandes Échelles (SGE) est un outil intéressant afin d'étudier ces phénomènes pour un coût de calcul qui reste raisonnable. Cependant, les processus chimiques, s'ils sont considérés sans simplification, font intervenir des centaines d'espèces aux temps caractéristiques très différents au sein de processus non-linéaires qui induisent une forte raideur dans le système d'équations, et un coût de calcul prohibitif. Permettant de s'absoudre de ces problèmes tout en conservant une bonne capacité de prédiction des polluants, les Chimies Analytiquement Réduites (CAR) font l'objet d'une attention grandissante au sein de la communauté. Les CAR permettent de conserver la physique du problème considéré, en conservant les espèces et voies réactionnelles les plus importantes. Grâce à l'évolution toujours croissante des moyens de calculs, les CAR sont appliqués dans des configurations de plus en plus complexes. Les travaux de thèse ont principalement portés sur deux sujets. Premièrement, une étude poussée des techniques et outils permettant une réduction efficace et systématique de chimies détaillées. L'outil de réduction multiétapes YARC est retenu et exhaustivement employé dans la dérivation et la validation d'une série de CAR préservant la description de la structure de flamme. Ensuite, une investigation de la faisabilité et des bénéfices qu'apportent l'utilisation de CAR en LES, comparé a des approches plus classiques, sur des cas tests de complexité croissante. La première configuration étudiée est une chambre de combustion partiellement pré-mélangée brûlant de l'éthylène, étudiée expérimentalement au DLR. Différentes modélisations de la chimie sont considérées, dont un CAR développé spécifiquement pour ce cas test, et les résultats démontrent qu'une prise en compte des interactions flamme-écoulement est cruciale pour une prédiction juste de la structure de la flamme et des niveaux de suies. La seconde configuration est un brûleur diphasique, avec une injection directe pauvre, brûlant du Jet-A2. Dans cette étude, une approche novatrice pour la prise en compte de la complexité du fuel réel (HyChem) est considérée, permettant la dérivation d’un CAR. Les résultats sont excellents et valident la méthodologie tout en fournissant une analyse précieuse des interactions flamme-spray et de la formation de polluants (NOx) dans des flammes à la structure complexe. / Recent implementation of emission control regulations has resulted in a considerable demand from industry to improve the efficiency while minimizing the consumption and pollutant emissions of the next generation of aero-engine combustors. Those phenomena are shown to strongly depend upon the underlying complex chemical pathways and their interaction with turbulence. Large Eddy Simulation (LES) is an attractive tool to address those issues with high accuracy at a reasonable computing cost. However, the computation of accurate combustion chemistry remains a challenge. Indeed, combustion proceeds through complex and highly non-linear processes that involve up to hundreds of different chemical compounds, which significantly increases the computational time and often induces stiffness in the resolved equations. As a mean to circumvent these drawbacks while retaining the necessary kinetics for the prediction of pollutants, Analytically Reduced Chemistry (ARC) has recently received high interest in the Computational Fluid Dynamics (CFD) community. ARC is a strategy for the description of combustion chemistry where only the most important species and reactions are retained, in a "physically-oriented way". ARC is on the verge of becoming affordable at a design stage, thanks to the continuously increasing available computational resources. The goal of the present work is twofold. A first objective is to test and validate efficient techniques and tools by which detailed chemistries are reduced to an LES-compliant format. To do so, the multi-step reduction tool YARC is selected and employed to derive and validate a series of ARC specifically designed to retrieve correct flame structures. A second objective is to investigate the overall feasibility and benefits of using ARC, combined to the Thickened Flame model (DTFLES), in performing LES of configurations of increasing complexity. The first configuration is a sooting swirl-stabilized non-premixed aero-engine combustor experimentally studied at DLR, burning ethylene. LES of this configuration is performed with the AVBP solver, in which ARC has been implemented. By comparison with global chemistry and tabulated chemistry, results highlight the importance of accurately capturing the flow-flame interactions for a good prediction of pollutants and soot. The second configuration is a swirled twophase flow burner featuring a lean direct injection system and burning Jet-A2. A novel methodology to real fuel modeling (HyChem approach) is employed, which allows subsequent ARC derivation. The excellent results in comparison with measurements constitute an additional validation of the methodology, and provide valuable qualitative and quantitative insights on the flame-spray interactions and on the pollutant formation (NOx) mechanisms in complex flame configurations.

Nous étudions la distillation extractive continue de mélanges azéotropiques à temperature de bulle minimale avec un entraineur lourd (classe 1.0-1a) avec comme exemples les mélanges acétone-méthanol avec l’eau et DIPE-IPA avec le 2-méthoxyethanol. Le procédé inclut les colonnes de distillation extractive et de régénération de l’entraineur en boucle ouverte et en boucle fermée. Une première stratégie d’optimisation consiste à minimiser la fonction objectif OF en cherchant les valeurs optimales du débit d’entraineur FE, les positions des alimentations en entraineur et en mélange NFE, NFAB, NFReg, les taux de reflux R1, R2 et les débits de distillat de chaque colonne D1, D2. OF décrit la demande en énergie par quantité de distillat et tient compte des différences de prix entre les utilités chaudes et froides et entre les deux produits. La deuxième stratégie est une optimisation multiobjectif qui minimise OF, le coût total annualisé (TAC) et maximise deux nouveaux indicateurs thermodynamiques d’efficacité de séparation extractive totale Eext et par plateau eext. Ils décrivent la capacité de la section extractive à séparer le produit entre le haut et le bas de la section extractive. L’analyse thermodynamique des réseaux de courbes de résidu ternaires RCM et des courbes d’isovolatilité montre l’intérêt de réduire la pression opératoire dans la colonne extractive pour les séparations de mélanges 1.0-1a. Une pression réduite diminue la quantité minimale d’entraineur et accroît la volatilité relative du mélange binaire azéotropique dans la région d’opération de la colonne extractive. Cela permet d’utiliser un taux de reflux plus faible et diminue la demande énergétique. La première stratégie d’optimisation est conduite avec des contraintes sur la pureté des produits avec les algorithmes SQP dans les simulateurs Aspen Plus ou Prosim Plus en boucle ouverte. Les variables continues optimisées sont : R1, R2 et FE (étape 1). Une étude de sensibilité permet de trouver les valeurs de D1, D2 (étape 2) et NFE, NFAB, NFReg (étape 3), tandis l’étape 1 est faite pour chaque jeu de variables discrètes. Enfin le procédé est resimulé en boucle fermée et TAC, Eext et eext sont calculés (étape 4). Les bilans matières expliquent l’interdépendance des débits de distillats et des puretés des produits. Cette optimisation permet de concevoir des procédés avec des gains proches de 20% en énergie et en coût. Les nouveaux procédés montrent une amélioration des indicateurs Eext et eext. Afin d’évaluer l’influence de Eext et eext sur la solution optimale, la seconde optimisation multiobjectif est conduite. L’algorithme génétique est peu sensible à l’initialisation, permet d’optimiser les variables discrètes N1, N2 et utilise directement le shéma de procédé en boucle fermée. L’analyse du front de Pareto des solutions met en évidence l’effet de FE/F et R1 sur TAC et Eext. Il existe un Eext maximum (resp. R1 minimum) pour un R1 donné (resp. Eext). Il existe aussi un indicateur optimal Eext,opt pour le procédé optimal avec le plus faible TAC. Eext,opt ne peut pas être utilisé comme seule fonction objectif d’optimisation mais en complément des autres fonctions OF et TAC. L’analyse des réseaux de profils de composition extractive explique la frontière du front de Pareto et pourquoi Eext augmente lorsque FE diminue et R1 augmente, le tout en lien avec le nombre d’étage. Visant à réduire encore TAC et la demande énergétique nous étudions des procédés avec intégration énergétique double effet (TEHI) ou avec des pompes à chaleur (MHP). En TEHI, un nouveau schéma avec une intégration énergétique partielle PHI réduit le plus la demande énergétique. En MHP, la recompression partielle des vapeurs VRC et bottom flash partiel BF améliorent les performances de 60% et 40% respectivement. Au final, le procédé PHI est le moins coûteux tandis que la recompression totale des vapeurs est la moins énergivore. / We study the continuous extractive distillation of minimum boiling azeotropic mixtures with a heavy entrainer (class 1.0-1a) for the acetone-methanol with water and DIPE-IPA with 2-methoxyethanol systems. The process includes both the extractive and the regeneration columns in open loop flowsheet and closed loop flowsheet where the solvent is recycled to the first column. The first optimization strategy minimizes OF and seeks suitable values of the entrainer flowrate FE, entrainer and azeotrope feed locations NFE, NFAB, NFReg, reflux ratios R1, R2 and both distillates D1, D2. OF describes the energy demand at the reboiler and condenser in both columns per product flow rate. It accounts for the price differences in heating and cooling energy and in product sales. The second strategy relies upon the use of a multi-objective genetic algorithm that minimizes OF, total annualized cost (TAC) and maximizes two novel extractive thermodynamic efficiency indicators: total Eext and per tray eext. They describe the ability of the extractive section to discriminate the product between the top and to bottom of the extractive section. Thermodynamic insight from the analysis of the ternary RCM and isovolatility curves shows the benefit of lowering the operating pressure of the extractive column for 1.0-1a class separations. A lower pressure reduces the minimal amount of entrainer and increases the relative volatility of original azeotropic mixture for the composition in the distillation region where the extractive column operates, leading to the decrease of the minimal reflux ratio and energy consumption. The first optimization strategy is conducted in four steps under distillation purity specifications: Aspen Plus or Prosim Plus simulator built-in SQP method is used for the optimization of the continuous variables: R1, R2 and FE by minimizing OF in open loop flowsheet (step 1). Then, a sensitivity analysis is performed to find optimal values of D1, D2 (step 2) and NFE, NFAB, NFReg (step 3), while step 1 is done for each set of discrete variables. Finally the design is simulated in closed loop flowsheet, and we calculate TAC and Eext and eext (step 4). We also derive from mass balance the non-linear relationships between the two distillates and how they relate product purities and recoveries. The results show that double digit savings can be achieved over designs published in the literature thanks to the improving of Eext and eext. Then, we study the influence of the Eext and eext on the optimal solution, and we run the second multiobjective optimization strategy. The genetic algorithm is usually not sensitive to initialization. It allows finding optimal total tray numbers N1, N2 values and is directly used with the closed loop flow sheet. Within Pareto front, the effects of main variables FE/F and R1 on TAC and Eext are shown. There is a maximum Eext (resp. minimum R1) for a given R1 (resp. Eext). There exists an optimal efficiency indicator Eext,opt which corresponds to the optimal design with the lowest TAC. Eext,opt can be used as a complementary criterion for the evaluation of different designs. Through the analysis of extractive profile map, we explain why Eext increases following the decrease of FE and the increase of R1 and we relate them to the tray numbers. With the sake of further savings of TAC and increase of the environmental performance, double-effect heat integration (TEHI) and mechanical heat pump (MHP) techniques are studied. In TEHI, we propose a novel optimal partial HI process aiming at the most energy saving. In MHP, we propose the partial VRC and partial BF heat pump processes for which the coefficients of performance increase by 60% and 40%. Overall, optimal partial HI process is preferred from the economical view while full VRC is the choice from the environmental perspective.

Les arcs électriques de défaut se produisant entre deux câbles endommagés peuvent donner lieu à un phénomène appelé " arc tracking ", qui se caractérise par le maintien et la propagation de cet arc le long des câbles, entraînant leur ablation progressive. Dans un réseau aéronautique, un tel défaut peut avoir de graves conséquences lorsqu'il apparaît au sein d'un toron de câbles, d'autant plus qu'il est susceptible de se transférer à une structure avoisinante. Un dispositif expérimental a été développé pour l'étude de ce phénomène. Il est constitué d'une alimentation conçue selon des spécifications propres au domaine aéronautique, permettant de générer un signal continu ou alternatif pendant une durée réglable. Afin de se rapprocher des conditions de vol (pression réduite à haute altitude), les essais sont effectués au sein d'une enceinte fermée, soit à 1 bar, soit à 95 mbar. Trois types de câbles sont testés, un en aluminium et deux en cuivre. En régime continu, ils sont reliés au + et au - de l'alimentation, et à deux phases en régime alternatif. Une plaque en aluminium, représentant la structure de l'avion et connectée au neutre du générateur en régime alternatif, est placée en regard de la partie dénudée des câbles, là où se produit l'arc, permettant un éventuel transfert de l'arc depuis les câbles vers cette plaque. Chaque test s'accompagne de l'acquisition systématique des signaux de courant et de tension, et deux capteurs de flux radiatif sont positionnés autour de l'arc. Une caméra rapide permet la visualisation du comportement de l'arc au cours de l'essai. Enfin, les échantillons de câbles sont pesés avant et après chaque test. Un bilan de puissance est réalisé pour les différentes configurations testées (courant, pression, câbles), afin d'estimer la répartition de la puissance totale entre les électrodes (fusion et vaporisation des câbles, conduction, rayonnement) et la colonne de plasma (rayonnement, conduction, convection). La part transférée aux électrodes est estimée au moyen de la valeur de la chute de tension aux électrodes et du courant. Une partie de cette puissance aux électrodes est à l'origine de la fusion et de la vaporisation des câbles (le matériau isolant comme le métal). Celle-ci est estimée grâce à un calcul thermodynamique à partir de la masse de câble ablatée, en considérant que la totalité a été fondue et que 1% a été vaporisé. La puissance transmise à la colonne d'arc est en partie rayonnée, mais le spectre de longueurs d'onde inférieures à 200 nm est absorbé dès les premiers microns d'air, et une estimation est effectuée à partir du calcul coefficient d'émission nette. Une partie importante de l'étude a porté sur le transfert de l'arc à la plaque en aluminium, en fonction de la distance entre les câbles et cette plaque et selon un critère de température en face arrière, mesurée par thermographie infrarouge. Il a ainsi été montré qu'à pression réduite l'arc est beaucoup plus diffus, et a tendance à s'accrocher à la plaque en aluminium à des distances environ deux fois plus grandes qu'à pression atmosphérique. Cependant, la puissance totale disponible étant inférieure d'environ 20%, les dégâts à la plaque en aluminium sont moins importants. / Fault electric arcs occurring between two damaged wires may lead to a phenomenon called "arc tracking", which consists in a maintaining and propagating arc along the cables, causing their progressive ablation. In an aeronautical network, such a fault may have serious consequences if it happens within a wiring harness, especially as it is likely to transfer to a nearby structure. An experimental setup has been developed to study this phenomenon. It consists of a power supply designed in accordance with aeronautical specifications, which enables to generate a direct or alternating signal during an adjustable time. In order to reproduce flight conditions in a better way (low pressure at high altitude), tests are carried out within a closed chamber, whether at 1 bar pressure, or at 95 mbar pressure. Three types of cables are tested, one mainly made of aluminium and two mainly made of copper. In direct regime, they are connected to the + and the - poles of the generator, and to two phases in alternating regime. An aluminium plate, representing the aircraft structure and connected to the neutral in alternating regime, is placed in front of the stripped part of the cables, where the arc occurs, enabling a potential transfer of the arc from the cables toward the plate. Every test involves a systematic acquisition of the current and voltage signals, and two radiative flux sensors are positioned around the arc. A fast camera enables a viewing of the arc behaviour during the test. Finally, the sample is weighed before and after each test. A power balance is realised for the various tested configurations (current, pressure, cables), in order to estimate the distribution of the total power between the electrodes (fusion and vaporisation of the cables, but also conduction and radiation) and the plasma column (radiation, conduction, convection). The amount of power that is transferred to the electrodes is estimated with the value of the electrode voltage drop and the current. Part of this power makes the cables melt and vaporise (the insulating material as well as the metal), it is estimated with a thermodynamic calculation based on the ablated mass of cable, considering that the whole has been molten, and 1% vaporised. The amount of power transmitted to the arc column is partly radiated, but the wavelength spectrum emitted below 200 nm is absorbed through the very first microns in air, and estimation is made involving the calculation of the net emission coefficient. A significant part of the study was related to the transfer of the arc toward the aluminium plate, as a function of the distance between the cables and that plate, and according to a temperature criterion at the back side, by means of infrared thermography. Thus, it was shown that at low pressure, the arc is much less localised, and tends to transfer to the aluminium plate at distances around twice bigger than at atmospheric pressure. However, the total available power is around 20% smaller, and the damage caused to the aluminium plate is less severe.

Este trabalho apresenta o estudo comparativo do desempenho de três topologias de conversores do sistema monofásico para o sistema trifásico com número reduzido de componentes, para o acionamento de um motor de indução do tipo rotor gaiola de esquilo. O funcionamento de cada topologia é descrito e simulado digitalmente. O desempenho desses conversores é avaliado em diferentes modos de operação, com sequência de fase positiva ou negativa, com ênfase na qualidade de energia em termos de redução da distorção harmônica total e da melhoria do fator de potência na fonte. Com vistas à redução de custos, foi desenvolvido um protótipo experimental baseado no uso de módulo integrado de chaves semicondutoras de potência e de um microcontrolador de baixo custo. Os resultados experimentais se equiparam aos resultados obtidos por simulação. / This work presents the comparative performance of three topologies of single-phase to three-phase converters with reduced number of components while driving an induction motor of type squirrel-cage. The operation of each topology is described by means of simulation results. The performance of these converters is evaluated in different modes of operation, according to the positive or negative sequence, with an emphasis on power quality in terms of reduced total harmonic distortion and improved power factor at the input source. With a viewpoint for achieving reduced costs, an experimental prototype has been developed, based on the use of integrated module of power semiconductor switches and a cheap microcontroller. Experimental results comparable to those obtained by simulations are obtained.

Jordbruk syftar till användandet av mark för produktion av livsmedel, foder och råvaror. Reducerad jordbearbetning uppstod ursprungligen under 1900-talet för att öka lönsamheten till följd av stigande priser på drivmedel. För att sänka förbrukningen av drivmedel började bönder att bearbeta åkermarken i grundare skikt. Inom det moderna jordbruket finns det en pågående trend där en övergång från den konventionella plöjningen till reducerade bearbetningsmetoder blir allt vanligare. Idag pågår det kontinuerlig forskning som försöker tydliggöra hur olika bearbetningsmetoder påverkar jordbruksmarkens struktur. Det finns även teorier som pekar på att en övergång från konventionell plöjning till reducerad jordbearbetning kan minska mängden avrinning från åkermark, men trots det är området fortfarande relativt outforskat. Skador till följd av avrinning från kraftiga nederbördstillfällen har under modern tid ökat. I framtida prognoser förutspås det en fortsatt ökning och mer omfattande skador. Med anledning av detta kommer en bättre klimatanpassning att krävas för att minska skador som uppstår till följd av avrinning. Ett exempel på den växande problematiken inträffade 2015 i Hallsberg. Den femte september anlände ett lågtryck som förde med sig över 100 mm nederbörd. Till följd av den extrema mängden nederbörd uppstod det omfattande översvämningar i Hallsberg och på närliggande åkermarker. Från händelsen växte frågan hur en övergång från plöjning till reducerat jordbruk påverkar avrinning fram som studien syftar till att undersöka. Strategin som användes för att nå målet med studien bestod dels av en litteraturstudie samt hydrologiska modelleringar för olika jordbearbetnings metoder i programmet HEC-HMS. I litteraturstudien sammanställdes vetenskapliga studier som jämfört den fysikaliska inverkan som jordbruksmetoder har på åkermark. De hydrologiska modelleringarna baserades på information från Lantmäteriet, mätningar från tidigare undersökningar och SCS runoff curve number method (kurvnummer). Resultatet från litteraturstudien och de hydrologiska modelleringarna sammanvägdes i slutet av studien och från resultatet kunde ingen slutsats dras om hur en övergång från konventionell till reducerad jordbearbetning påverkar avrinning. För att kunna dra en slutsats behövde ett bredare vetenskapligt underlag samt en mer utvecklad modell. / Farming aims towards the utilization of soil for production of food, animal fodder and commodities. In today’s agriculture, we begin to see a gradual transition from the conventional plowing methods to reduced tillage methods. The concept of the reduced tillage originally arose to increase the profitability in agriculture as a response to the rising fuel price. To reduce the fuel consumption farmers began to cultivate the arable soil in more shallow layers. Today researchers are also trying to map how different tillage methods are affecting the soil structure in the arable soil. There are also some scientific theories which point out that a transition from conventional plowing to reduced tillage can reduce runoff from arable land, but despite the interest, the area is still relatively unexplored. Runoff due to heavy rainfall has in modern time increased. In future climate forecasts, the rainfall is predicted to increase even more. As a response to the increased rainfall, the amount of runoff will be higher and with that more extensive damages will occur. In response to these developments, the requirements for climate adjustment will increase in order to minimize the potential damage caused by runoff and flooding events. An example of this growing problem occurred in 2015 in Hallsberg. Between 5 and 6 September, a low-pressure weather system brought down about 100 mm of precipitation. Due to the extreme amount of the rainfall, large floods occurred all over Hallsberg as well as in the nearby arable land. From this event, the question of how a transition from conventional plowing methods to reduced tillage affects the runoff from rainfall emerged. The strategy used for the study consisted of a literature review and hydrological modeling for various soil tillage methods in the program HEC-HMS. In the literature review, scientific studies that compared the physical soil impact from different farming method were compiled. The basis for the hydrological model was created on collected information from the Swedish mapping, cadastral and land registration authority, the literature study and SCS runoff curve method. No clear conclusion could be drawn from the study. To be able to draw a conclusion from the compiled literature and the hydrological model a broader basis of scientific literature and a more developed model was needed.