A l’heure actuelle, les biocarburants renouvelables et qui ne nuit pas à l'environnement sont à l'étude intensive en raison de l'augmentation des problèmes de santé et de la diminution des combustibles fossiles. H2 est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses caractéristiques uniques, telles que la densité d'énergie élevée et la génération faible ou inexistante de polluants. Une façon attrayante pour produire la H2 est par les bactéries photosynthétiques qui peuvent capter l'énergie lumineuse pour actionner la production H2 avec leur système de nitrogénase. L'objectif principal de cette étude était d'améliorer le rendement de H2 des bactéries photosynthétiques pourpres non sulfureuses utilisant une combinaison de génie métabolique et le plan des expériences. Une hypothèse est que le rendement en H2 pourrait être améliorée par la redirection de flux de cycle du Calvin-Benson-Bassham envers du système de nitrogénase qui catalyse la réduction des protons en H2. Ainsi, un PRK, phosphoribulose kinase, mutant « knock-out » de Rhodobacter capsulatus JP91 a été créé. L’analyse de la croissance sur des différentes sources de carbone a montré que ce mutant ne peut croître qu’avec l’acétate, sans toutefois produire d' H2. Un mutant spontané, YL1, a été récupéré qui a retenu l'cbbP (codant pour PRK) mutation d'origine, mais qui avait acquis la capacité de se développer sur le glucose et produire H2. Une étude de la production H2 sous différents niveaux d'éclairage a montré que le rendement d’YL1 était de 20-40% supérieure à la souche type sauvage JP91. Cependant, il n'y avait pas d'amélioration notable du taux de production de H2. Une étude cinétique a montré que la croissance et la production d'hydrogène sont fortement liées avec des électrons à partir du glucose principalement dirigés vers la production de H2 et la formation de la biomasse. Sous des intensités lumineuses faibles à intermédiaires, la production d'acides organiques est importante, ce qui suggère une nouvelle amélioration additionnel du rendement H2 pourrait être possible grâce à l'optimisation des processus. Dans une série d'expériences associées, un autre mutant spontané, YL2, qui a un phénotype similaire à YL1, a été testé pour la croissance dans un milieu contenant de l'ammonium. Les résultats ont montré que YL2 ne peut croître que avec de l'acétate comme source de carbone, encore une fois, sans produire de H2. Une incubation prolongée dans les milieux qui ne supportent pas la croissance de YL2 a permis l'isolement de deux mutants spontanés secondaires intéressants, YL3 et YL4. L'analyse par empreint du pied Western a montré que les deux souches ont, dans une gamme de concentrations d'ammonium, l'expression constitutive de la nitrogénase. Les génomes d’YL2, YL3 et YL4 ont été séquencés afin de trouver les mutations responsables de ce phénomène. Fait intéressant, les mutations de nifA1 et nifA2 ont été trouvés dans les deux YL3 et YL4. Il est probable qu'un changement conformationnel de NifA modifie l'interaction protéine-protéine entre NifA et PII protéines (telles que GlnB ou GlnK), lui permettant d'échapper à la régulation par l'ammonium, et donc d'être capable d'activer la transcription de la nitrogénase en présence d'ammonium. On ignore comment le nitrogénase synthétisé est capable de maintenir son activité parce qu’en théorie, il devrait également être soumis à une régulation post-traductionnelle par ammonium. Une autre preuve pourrait être obtenue par l'étude du transcriptome d’YL3 et YL4. Une première étude sur la production d’ H2 par YL3 et YL4 ont montré qu'ils sont capables d’une beaucoup plus grande production d'hydrogène que JP91 en milieu d'ammonium, qui ouvre la porte pour les études futures avec ces souches en utilisant des déchets contenant de l'ammonium en tant que substrats. Enfin, le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec la bactérie photosynthétique, Rhodopseudomonas palustris CGA009 a été examiné. La production d'éthanol avec fermentation utilisant des ressources renouvelables microbiennes a été traitée comme une technique mature. Cependant, la plupart des études du reformage de l'éthanol à H2 se sont concentrés sur le reformage chimique à la vapeur, ce qui nécessite généralement une haute charge énergetique et résultats dans les émissions de gaz toxiques. Ainsi le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec des bactéries photosynthétiques, qui peuvent capturer la lumière pour répondre aux besoins énergétiques de cette réaction, semble d’être plus prometteuse. Une étude précédente a démontré la production d'hydrogène à partir d'éthanol, toutefois, le rendement ou la durée de cette réaction n'a pas été examiné. Une analyse RSM (méthode de surface de réponse) a été réalisée dans laquelle les concentrations de trois facteurs principaux, l'intensité lumineuse, de l'éthanol et du glutamate ont été variés. Nos résultats ont montré que près de 2 moles de H2 peuvent être obtenus à partir d'une mole d'éthanol, 33% de ce qui est théoriquement possible. / Currently, renewable and environmentally friendly biofuels are under intensive study due to increasing health concerns and diminishing fossil fuels. H2 is one of the most promising candidates due to its unique characteristics, such as a high energy density and low to non-existent generation of pollutants. One attractive way to produce H2 is through photosynthetic bacteria which can capture light energy to drive H2 production with their nitrogenase system. The major aim of this study was to improve H2 yield of the purple non-sulfur photosynthetic bacteria using a combination of metabolic engineering and design of experiments. One hypothesis was that H2 yield could be improved by redirection of Calvin-Benson-Bassham cycle flux to the nitrogenase system which catalyzes the reduction of protons to H2. Thus, a PRK, phosphoribulose kinase, knock out mutant of Rhodobacter capsulatus JP91 was created. Analysis of growth with different carbon sources showed that this mutant could only grow in acetate medium without, however, producing any H2. A spontaneous mutant, YL1, was recovered which retained the original cbbP (encoding PRK) mutation, but which had gained the ability to grow on glucose and produce H2. A study of H2 production under different illumination levels showed that the yield of YL1 was 20-40% greater than the wild type JP91 strain. However, there was no appreciable improvement of the H2 production rate. A kinetic study showed that growth and hydrogen production are strongly linked with electrons from glucose being mostly directed to H2 production and biomass formation. Under low to intermediate light intensities, the production of organic acids was significant, suggesting further improvement of H2 yield is possible by process optimization. In a related series of experiments, another spontaneous mutant, YL2, which has a similar phenotype to YL1, was tested for growth in ammonium-containing media. The results showed that YL2 could only grow with acetate as carbon source, again, without producing any H2. Prolonged incubation in media not supporting growth of YL2 enabled the isolation of two interesting secondary spontaneous mutants, YL3 and YL4. Western blot analysis showed that both strains had constitutive nitrogenase expression under a range of ammonium concentrations. The genomes of YL2, YL3 and YL4 were sequenced in order to find the mutations responsible for this phenomenon. Interestingly, mutations of nifA1 and nifA2 were found in both YL3 and YL4. It is likely that a conformational change of NifA alters the protein-protein interaction between NifA and PII proteins (such as GlnB or GlnK), enabling it to escape regulation by ammonium and thus to be capable of activating nitrogenase transcription in the presence of ammonium. It is not clear how the synthesized nitrogenase is able to maintain its activity since in theory it should also be subject to posttranslational regulation by ammonium. Further evidence could be obtained by studying the transcriptome of YL3 and YL4. An initial study of H2 production by YL3 and YL4 showed that they are capable of much greater hydrogen production than JP91 in ammonium medium, which opens the door for future studies with these strains using ammonium-containing wastes as substrates. Finally, the biological reformation of ethanol to H2 with the photosynthetic bacterium, Rhodopseudomonas palustris CGA009 was examined. Ethanol production with microbial fermentation using renewable resources has been treated as a mature technique. However, most studies of the reformation of ethanol to H2 have focused on chemical steam reforming, which usually requires a high energy input and results in toxic gas emission. Thus biological reformation of ethanol to H2 with photosynthetic bacteria, which can capture light to meet the energy requirement of this reaction, seems to be more promising. A previous study had demonstrated hydrogen production from ethanol, however, the yield or the duration of this reaction were not examined. A RSM (response surface methodology) analysis was carried out in which three key factors, light intensity, ethanol and glutamate concentrations were varied. Our results showed that nearly 2 moles of H2 could be obtained from one mole of ethanol, 33% of what is theoretically possible.

Les machines électriques jouent un rôle très important dans la conversion d'énergie dans plusieurs applications et domaines. Les contraintes thermiques jouent ainsi un rôle indispensable dans la conception des machines électriques de plus en plus petites et performantes. En effet, la performance des machines électriques est limitée par les températures maximales admissibles dans certaines zones critiques telles que le bobinage, les aimants permanents et les roulements. Deux approches principales peuvent être utilisées pour étudier le comportement thermique de la machine: la méthode nodale ou le circuit à constantes localisées ou les modèles numériques. Dans notre étude, nous proposons d'appliquer la méthode nodale sur une machine électrique intégrée dans un environnement mécatronique complexe. Le modèle thermique développé de la machine est ainsi présenté avec ses différents éléments. En effet, un modèle précis dépend fortement de plusieurs paramètres thermiques tels que les coefficients d'échange convectif, les conductances de contact, les conductivités équivalentes du bobinage, et autres paramètres. En conséquence, des techniques d'analyse de sensibilité sont ensuite appliquées sur le modèle thermique pour identifier les paramètres d'influence significative sur les températures de la machine ainsi que pour la réduction de ce modèle. Ensuite, nous appliquons deux méthodologies d'identification des paramètres thermiques incertains sont développées et appliquées afin de recaler le modèle thermique de la machine. Cette étape permet la validation de ce modèle par rapport à des mesures thermiques sur une machine synchrone à aimants permanents internes installée sur un banc de caractérisation de machine électriques. Finalement, nous intégrons le modèle recalé dans une approche système mécatronique comportant les lois de commande de la machine ainsi que son convertisseur. Ceci permettra ainsi d'étudier l'influence de la température d'une machine électrique sur le système mécatronique complet. / Electric machines play an important role in power conversion in several applications and fields. With the increasing demand for designing lighter and more efficient machines and optimizing the existing structures, thermal analysis becomes a necessary; in fact, the performance of electric machines islimited by the allowable temperatures in many critical components like windings, permanent magnetsand bearings. Two main approaches can be employed in order to study the machine thermal behavior : the lumped parameter thermal network (LPTN) or numerical models. Considering low-computationtime-consuming and the possibility to be integrated in a mechatronics system design, the LPTN method is considered in our study. The latter is mainly applied on electric machine integrated in a complex mechatronics environment. The thermal network is presented along with the definition of the principal elements constituting this network. In fact, an accurate and reliable network strongly depends on many critical parameters like heat transfer coefficients, interface gaps, impregnation goodness, among others. For this reason, different sensitivity analysis techniques are carried out in order to, first, identify the significance of uncertainties in the evaluation of these parameters on machine temperatures and second, to reduce the thermal network. Next, we propose two optimization algorithm-based identification methodologies in order to calibrate results of the thermal network with measured temperatures obtained from a test-bench of a permanent magnet based integrated starter-generator machine. The calibrated model is then integrated in a mechatronics system consisting of an electric model of the electric machine, along with its control strategy and the power converter. This final study allows us to evaluate the impact of the machine temperature rise on the mechatronic system.

The nuclear industry has long relied upon bounding parametric analyses in predicting the safety margins of reactor designs undergoing design-basis accidents. These methods have been known to return highly-conservative results, limiting the operating conditions of the reactor. The Best-Estimate Plus Uncertainty (BEPU) method using a modernized version of the Code-Scaling, Applicability, and Uncertainty (CSAU) methodology has been applied to more accurately predict the safety margins of the Oregon State University Advanced Plant Experiment (APEX) facility experiencing a Loss-of-Feedwater Accident (LOFA). The statistical advantages of the Bayesian paradigm of probability was utilized to incorporate prior knowledge when determining the analysis required to justify the safety margins. RELAP5 Mod 3.3 was used to accurately predict the thermal-hydraulics of a primary Feed-and-Bleed response to the accident using assumptions to accompany the lumped-parameter calculation approach. A novel coupling of thermal-hydraulic and statistical software was accomplished using the Symbolic Nuclear Analysis Package (SNAP). Uncertainty in Peak Cladding Temperature (PCT) was calculated at the 95/95 probability/confidence levels under a series of four separate sensitivity studies. / Graduation date: 2013

[ES] El comportamiento acústico de una sala viene determinado, entre otros factores, por el coeficiente de absorción acústica de las soluciones constructivas de las superficies interiores que lo forman. El coeficiente de absorción se halla a través de ensayos de laboratorio o de las propuestas de la literatura científica. En teatros habitualmente el volumen de la caja de escena es equiparable sino superior al volumen de la sala propiamente dicho, y se comunica con la sala a través de la boca de escena. Para calcular el comportamiento acústico de un teatro no se tiene en cuenta el volumen de la caja de escena, sino que éste se sustituye en el modelo por la superficie de la boca de escena. El coeficiente de absorción de la boca de escena se toma de la literatura científica. Siendo la boca de escena un gran vacío, no es posible encontrar sus valores de absorción en laboratorio. Se desconoce cómo los distintos autores que han propuesto valores para el coeficiente de absorción de la boca de escena han llegado a dichos valores. En el presente trabajo se ha hallado el coeficiente de absorción de la boca de escena de seis teatros de diferentes características y épocas. Para ello, se ha recopilado información gráfica y constructiva de los espacios, se han realizado mediciones acústicas normalizadas con la boca de escena abierta y cerrada, y se han elaborado modelos informáticos tridimensionales que han sido calibrados con las mediciones tomadas "in situ". En una primera fase se ha calibrado el modelo con la boca de escena cerrada y en una segunda se ha repetido el proceso con la boca de escena abierta. El ajuste de los modelos virtuales se ha ejecutado mediante el empleo del método de las superficies de respuesta. Este método ha permitido considerar hasta dos soluciones constructivas con comportamiento acústico desconocido. De esta forma se ha podido deducir el coeficiente de absorción de la boca de escena en cada caso. Finalmente, los coeficientes de la boca de escena hallados en cada teatro se han comparado con los propuestos por diversos autores. Además, se ha evaluado la influencia de la absorción de la boca de escena en cada modelo. Constatando que los valores propuestos en las obras de referencia son adecuados en teatros antiguos, no así en los modernos en los que son válidos sólo en frecuencias medias y altas. / [CA] El comportament acústic d'un espai ve determinat, entre altres factors, pel coeficient d'absorció acústica de les solucions constructives de les superfícies interiors que el formen. El coeficient d'absorció és troba mitjançant assajos de laboratori o de les propostes de la literatura científica. En teatres habitualment el volum de la caixa d'escena és equiparable, sinó superior al volum de la sala, i es comunica amb la sala mitjançant la boca d'escena. Per calcular el comportament acústic d'un teatre no es té en compte el volum de la caixa d'escena, sinó que es substitueix al model per la superfície de la boca d'escena. Com que la boca d'escena és un gran buit, no és possible trobar els seus valors d'absorció al laboratori. Perla qual cosa els seus valors es prenen de la literatura científica Es desconeix com els autors que han proposat valors per al coeficient d'absorció de la boca d'escena han arribat a aquests valors. En aquest treball s'ha trobat el coeficient d'absorció de la boca d'escena de sis teatres de característiques i èpoques diferents. Per fer-ho, s'ha recopilat informació gràfica i constructiva dels espais, s'han realitzat mesures acústics normalitzades amb la boca d'escena oberta i tancada, i s'han elaborat models informàtics tridimensionals que han estat calibrats amb les mesures preses "in situ". En una primera fase el model s'ha calibrat amb la boca d'escena tancada i en una segona s'ha repetit el procés amb la boca d'escena oberta. L'ajust dels models virtuals s'ha executat mitjançant la utilització del mètode de les superfícies de resposta. Aquest mètode ha permès considerar fins a dues solucions constructives amb un comportament acústic desconegut. D'aquesta manera, s'ha pogut deduir el coeficient d'absorció de la boca d'escena en cada cas. Finalment, els coeficients de la boca d'escena trobats a cada teatre s'han comparat amb els proposats per diversos autors. A més, s'ha avaluat la influència de l'absorció de la boca d'escena a cada model. Constatant que els valors proposats a les obres de referència són adequats en teatres antics, no així als moderns en què són vàlids només en freqüències mitjanes i altes. / [EN] The acoustic behavior of a room is determined, among other factors, by the acoustic absorption coefficient of the interior surfaces that make it up. The absorption coefficient is found through laboratory tests or proposals from the scientific literature. In theaters, the volume of the stage house is usually equivalent to the volume of the room itself, if not greater; and it is connected to the room through the proscenium opening. To calculate the acoustic behavior of a theater, the volume of the fly tower is not considered, but instead it is replaced in the model by the surface of the stage opening. Since the proscenium opening is a large recess, it is not possible to find its absorption values in the laboratory; that's why they are taken from the scientific literature. It is not known how the different authors who have proposed values for the absorption coefficient of the stage opening have found these values. In the present work, the absorption coefficient of the proscenium opening of six theaters of different characteristics and periods has been found. For this, graphic and constructive information of the spaces has been compiled, standardized acoustic measurements have been made with the stage opening opened and closed, and three-dimensional computer models that have been calibrated with the on-site measurements have been prepared. In the first phase, the model has been calibrated with the stage opening closed and in the second one the process has been repeated with the stage opening opened. The adjustment of the virtual models has been carried out using the response surface method. This method has allowed to consider up to two constructive solutions with unknown acoustic behavior. This way it has been possible to deduce the absorption coefficient of the stage opening in each case. Finally, the coefficients of the proscenium opening found in each theater have been compared with those proposed by several authors. In addition, the influence of the absorption of the stage opening in each model has been evaluated. Noting that the values proposed in the reference works are adequate in old theaters, but not in modern ones, where they are valid only in medium and high frequencies. / Pérez Aguilar, BN. (2023). Revisión de los valores del espectro de absorción de la caja de escena en teatros, mediante la aplicación del método de superficies de respuesta [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/196753