L'objectif de cette thèse est de présenter des critères simples pour l'évaluation des performances d'une ventilation transversale. On définit l'efficacité et le rendement, calculés à partir du flux de déficit de densité créé par l'incendie. Après une étude préliminaire permettant de caler les modèles numériques, l'influence de différents paramètres sur ces valeurs a été évaluée. Dans un premier temps, l'étude a porté sur une seule trappe et a montré que le courant d'air dans le tunnel est le paramètre le plus important. A l'inverse, la forme de la trappe pour une surface donnée n'a que très peu d'importance, sauf dans des cas limites (fente sur toute la largeur du tunnel). L'étude d'un canton à huit trappes confirme l'importance du contrôle du courant d'air. Lorsqu'on diminue le nombre de trappes en conservant la même surface totale d'aspiration, cette sensibilité tend à disparaître, mais l'efficacité diminue. Enfin, l'étude de l'influence de l'encombrement montre une légère amélioration de l'efficacité, due à l'obstruction d'une partie de la section par des camions, qui bloquent les fumées au droit des trappes.

Laser metal deposition is one of the most versatile methods in the expanding field of additive manufacturing. Its outstanding advantage is its capability to process a variety of metallic materials for the freeform fabrication of objects having sound mechanical properties. The process is used in applications of rapid manufacturing, components repair and surface coating. During recent years, modelling has been increasingly used to study and improve the laser metal deposition process. However, most models have focused on analysing individual stages of the deposition process and thus have not thoroughly dealt with the occurrence of mutually-influencing phenomena. This work presents a new numerical model that, starting from the simulation of powder particles in the deposition head, integrates the important phenomena and interactions that govern the dynamics of a powder stream and a deposition melt pool, within a single model for the first time.The resulting model is comprehensive enough to allow the prediction of the morphology of deposited tracks and structures and the heat flows during their creation; as well as the flexibility to simulate, in principle, any deposition shape. The model has been demonstrated using the settings of an actual laser metal deposition system, and has been applied to study clad formation in the deposition of single tracks, layers, walls and simple three-dimensional structures. Moreover, the model has been used to study the formation of irregularities and excessive mass deposition. A new sensor-less deposition control technique based on the simulation and testing of different deposition strategies prior to actual deposition, is proposed. As a demonstration of this control technique, the model has also been used to study the case where excessive deposition develops at intersecting or cornered tracks. Improved deposition strategies have been tested using the model and applied to real deposits. A two fold improvement in layer height control has been achieved in the case of cornered layers.The outcome of the work presented in this thesis can be applied in further studies and prediction of laser deposited shapes for real applications. Furthermore, it can be potentially used for improvement of the laser metal deposition technology through the simulation of deposition strategies prior to actual processing.

Ventilation systems for depositories have certain specifics. Their main objective is to provide safe environment for preserving unique cultural or other valuable objects that are being stored for extensive time periods. The economical aspect of the operation should be taken into ac-count and the ventilation system adjusted accordingly. This project also incorporates ventila-tion of secondary areas. Ventilation system is subsequently assessed in terms of indoor air quality (CFD simulation) and energetic requirements (program TRNSYS). Air quality in depositories is evaluated using age of air parameter. The qualitative and quanti-tative outcomes are obtained. Possible measures are then suggested to improve the air quality. The objective of energy simulation is to evaluate overall energy required for a year of opera-tion of main air handling units. In addition, estimation of energy requirements for heating and cooling are made for the whole building. The results are compared and more simulations are carried out in order to lower overall energy consumption.

Mini-/microchannel components have received attention over the past few decades owing to their compactness and superior thermal performance. Microchannel heat sinks are typically manufactured through traditional manufacturing practices (milling and sawing, electrodischarge machining, and water jet cutting) by changing their components to work in microscale environments or microfabrication techniques (etching and lost wax molding), which have emerged from the semiconductor industry. An extrusion process is used to produce multiport minichannel-based heat exchangers (HXs). However, geometric manufacturing limitations can be considered as drawbacks for all of these techniques. For example, a complex out-of-plane geometry is extremely difficult to fabricate, if not impossible. Such imposed design constraints can be eliminated using additive manufacturing (AM), generally known as three-dimensional (3D) printing. AM is a new and growing technique that has received attention in recent years. The inherent design freedom that it provides to the designer can result in sophisticated geometries that are impossible to produce by traditional technologies and all for the redesign and optimization of existing models. The work presented in this thesis aims to investigate the thermal performance of enhanced minichannel HXs manufactured via metal 3D printing both numerically and experimentally. Rectangular winglet vortex generators (VGs) have been chosen as the thermal enhancement method embedded inside the flat tube. COMSOL Multiphysics, a commercial software package using a finite element method (FEM), has been used as a numerical tool. The influence of the geometric VG parameters on the heat transfer and flow friction characteristics was studied by solving a 3D conjugate heat transfer and laminar flow. The ranges of studied parameters utilized in simulation section were obtained from our previous interaction with various AM technologies including direct metal laser sintering (DMLS) and electron-beam melting (EBM). For the simulation setup, distilled water was chosen as the working fluid with temperaturedependent thermal properties. The minichannel HX was assumed to be made of AlSi10Mg with a hydraulic diameter of 2.86 mm. The minichannel was heated by a constant heat flux of 5 Wcm−2 , and the Reynolds number was varied from 230 to 950. A sensitivity analysis showed that the angle of attack, VG height, VG length, and longitudinal pitch have notable effects on the heat transfer and flow friction characteristics. In contrast, the VG thickness and the distance from the sidewalls do not have a significant influence on the HX performance over the studied range. On the basis of the simulation results, four different prototypes including a smooth channel as a reference were manufactured with AlSi10Mg via DMLS technology owing to the better surface roughness and greater design uniformity. A test rig was developed to test the prototypes. Owing to the experimental facility and working fluid (distilled water), the experiment was categorized as either a simultaneously developing flow or a hydrodynamically developed but thermally developing flow. The Reynolds number ranged from 175 to 1370, and the HX was tested with two different heat fluxes of 1.5 kWm−2 and 3 kWm−2 . The experimental results for the smooth channel were compared to widely accepted correlations in the literature. It was found that 79% of the experimental data were within a range of ±10% of the values from existing correlations developed for the thermal entry length. However, a formula developed for the simultaneously developing flow overpredicted the Nusselt number. Furthermore, the results for the enhanced channels showed that embedding VGs can considerably boost the thermal performance up to three times within the parameters of the printed parts. Finally, the thermal performance of the 3D-printed channel showed that AM is a promising solution for the development of minichannel HXs. The generation of 3D vortices caused by the presence of VGs ii can notably boost the thermal performance, thereby reducing the HX size for a given heat duty.

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Die Verarbeitung von Folien auf Schneid und Wickelmaschinen erzeugt je nach verwendetem Material Schneidstaubpartikel, welche die Produktqualität herabsetzen können. Um eine hohe Qualität sicherzustellen, wird der Schneidstaub in unmittelbarer Nähe zu seiner Entstehung durch spezielle Absaugungsvorrichtungen entfernt. Versuche haben jedoch gezeigt, dass trotz hoher Absaugleistung bei bestimmten Prozessparametern ein Teil der Partikel nicht erfasst wird. Daher wird im Anschluss an eine Erhebung der bestehenden Systemgrößen ein Modell der Absaugdüse mittels numerischer Simulation auf ihre Eignung zur Partikelentfernung untersucht. Die Untersuchung zeigt, dass bei der Auslegung der Düse eine Berücksichtigung der auf der Folie entstehenden Grenzschicht zwingend erforderlich ist. Um eine zuverlässige Absaugung aller Schneidstaubpartikel auch bei extremen Prozesseinstellungen sicherzustellen, werden weitere Untersuchungen und Anpassungen erforderlich.

Silicon Carbide (SiC) has the potential to significantly improve electronics. As a material, it can conduct heat better, carry larger currents and can give faster responses compared to today’s technologies. One way to produce SiC for use in electronics is by growing a thin layer in a CVD-reactor (chemical vapour deposition). A CVD-reactor leads a carrier gas with small parts of active gas into a heated chamber (susceptor). The gas is then rapidly heated to high temperatures and chemical reactions occur. These new chemical substances can then deposit on the substrate surface and grow a SiC layer. This thesis investigates the effect of different opening angles on a susceptor inlet in a SiC horizontal hot-walled CVD-reactor at Linköping University. The susceptor inlet affects both the flow and heat transfer and therefore has an impact on the conditions over the substrate. A fast temperature rise in the gas as close to the substrate as possible is desired. Even temperaturegradients vertically over the substrate and laminar flow is desired. The CVD-reactor is modeled with conjugate heat transfer using CFD simulations for three different angles of the inlet. The results show that the opening angle mainly affects the temperature gradient over the substrate and that a wider opening angle will cause a greater gradient. The opening angle will have little effect on the temperature of the satellite and substrate.

Les poudres alimentaires instantanées (lait, soupe, jus, café) sont habituellement produites par séchage par pulvérisation, suivi d'une étape ultérieure d'agglomération pour augmenter la taille des particules (de 50-100 μm à 250-500 μm) avec une distribution de taille étroite et une structure modifiée (porosité), pour améliorer la manutention et les propriétés instantanées (mouillabilité, dispersibilité, solubilité). L'agglomération est réalisée dans un lit fluidisé intérieur ou extérieur à la chambre de séchage, ou par réinsertion des fines (sèches) dans la chambre. L'agglomération de particules passe par les contacts et l'adhésion entre particules pour créer des liaisons entre elles. Les propriétés collantes de la surface d'une particule dépendent de la présence de constituants capables de développer un comportement collant. Pour les polysaccharides le collage est lié à la transition vitreuse, en relation avec la teneur en eau, l'activité de l'eau et la température, paramètres représentatifs du séchage. Une méthode est développée pour relier l'évolution des propriétés de l'air de séchage au séchage des particules dans la chambre. Les mesures de la température de l'air et de son humidité relative ont permis de calculer l'évolution de la teneur en eau des gouttes dans la chambre, et d'en déduire des conditions opératoires et positions où les particules seraient collantes. Des solutions aqueuses de produits modèles (collants) (maltodextrine DE12 et DE21) ont été séchées dans un séchoir pilote en co-courant, avec turbine de pulvérisation. L'effet de différents paramètres ont été étudiés : le débit liquide (1 à 3,2 kg.h-1 d'eau évaporée), la température d'entrée de l'air (144 à 200°C), le débit d'air (80 - 110 kg. h-1) et la vitesse de rotation de la turbine (22500 à 30000 rpm). Les particules de maltodextrine DE12 sont rapidement séchées en dessous de la température de transition vitreuse, et le collage est envisagé seulement près de l'atomiseur. La maltodextrine DE21 montre un comportement collant dans une large partie de la chambre, dû à de plus faibles températures de transition vitreuse, en particulier pour des forts débits de liquide et des faibles températures de l'air de séchage. La mécanique des fluides numérique (CFD) est aussi utilisée pour simuler le séchage de solutions, et pour prédire l'existence de conditions collantes. Ces conditions ont été testées et validées par des essais d'agglomération réalisés en introduisant de la poudre à différents endroits dans la chambre. Enfin, cette approche expérimentale basée sur la mesure des propriétés de l'air a été appliquée pour interpréter le comportement au séchage d'un produit différent (hydrolysat de protéines) dans un séchoir pilote à plus grande échelle, équipé d'un retour de fines et d'un lit fluidisé interne.

La compréhension de l'aérothermique d'un véhicule durant sa phase de développement est une question essentielle afin d'assurer, d'une part, un bon refroidissement et une bonne efficacité de ses composants et d'autre part de réduire la force de traînée et évidement le rejet des gaz à effet de serre ou la consommation d'essence. Cette thèse porte sur la simulation numérique et la validation expérimentale de l'aérothermique d'un véhicule à trois roues dont deux, en avant et une roue motrice en arrière. La simulation numérique est basée sur la résolution des équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie en utilisant l'approche RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes). Le rayonnement thermique est modélisé grâce à la méthode S2S (Surface to Surface) qui suppose que le milieu séparant les deux surfaces rayonnantes, ici de l'air, ne participe pas au processus du rayonnement. Les radiateurs sont considérés comme des milieux poreux orthotropes où la perte de pression est calculée en fonction de leurs propriétés inertielle et visqueuse; leur dissipation thermique est modélisée par la méthode Dual flow. Une première validation de l'aérodynamique est faite grâce à des essais en soufflerie. Ensuite, une deuxième validation de la thermique est faite grâce à des essais routiers. Un deuxième objectif de la thèse est consacré à la simulation numérique de l'aérodynamique en régime transitoire du véhicule. La simulation est faite à l'aide de l'approche Detached eddy simulation (DES). Une validation expérimentale est faite à partir d'étude en soufflerie grâce à des mesures locales de vitesse à l'aide de sondes cobra.

The purpose of this thesis is to design the key parameters of the high-powered Walkel engine and to design a chamber side on the base of computed parameters so that it enables variable change of the intake and exhaust port geometry. Consequently, to carry out a flow simulation in both ports in designed chamber side in order to find out its flow character and geometry change reaction.