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This research aims to explore new ways of assessing energy performance within housing units. The mainobjective of this work is to propose a heat dynamics model based on monitoring data, to contribute towardsan energy-efficient transition in the building sector. An extensive study on the available mathematical and statistical tools is described in order to determine aholistic solution, found in grey-box models. This model approach offers the possibility of understandingmultivariate systems, which can be applied to a housing-unit heat flow dynamics. Through the iterative process of testing each possible model, this work determines the one with bestexplanatory power, defining the thermal characteristics of the studied housing unit. This method allows thedetection of underperforming dwellings among constructions with high energy-efficiency standards. This investigation reflects the feasibility of employing grey-box models to predict the dynamics of heatrelated systems. Moreover, it sets the basis for new ways of employing the monitoring data of dwellings. / Denna forskning syftar till att utforska nya sätt att bedöma energiprestanda inom bostäder. Huvudsyftetmed detta arbete är att föreslå en värmedynamikmodell baserad på övervakningsdata för att bidra till enenergieffektiv övergång inom byggsektorn. En omfattande studie av tillgängliga matematiska och statistiska verktyg beskrivs för att bestämma enhelhetslösning, som finns i gråboxmodeller. Denna modellstrategi ger möjlighet att förstå multivariatasystem, som kan tillämpas på en hushålls värmedynamik. Genom den iterativa processen att testa varje möjlig modell bestämmer detta arbete den med bästförklarande kraft, och definierar de studerade husenhetens termiska egenskaper. Denna metod gör detmöjligt att upptäcka underpresterande bostäder bland anläggningar med hög energieffektivitetsstandard. Denna undersökning återspeglar möjligheten att använda gråboxmodeller för att förutsäga dynamiken ivärmerelaterade system. Dessutom lägger den grunden för nya sätt att använda övervakningsdata förbostäder.

O presente estudo versa sobre a proposição ou extensão de modelos simples para descrever os seguintes fenômenos envolvendo agregados anfifílicos: i-) Influência de sal na concentração micelar crítica (CMC) e número médio de agregação () de micelas zwitteriônicas. ii-) Influência da interação eletrostática (neste caso, repulsiva) e tamanho de \"domínios\" nas isotermas de monocamadas iônicas insolúveis. iii-) Influência do tamanho e polaridade do \"pool\" aquoso de micelas reversas de AOT na reprotonação de sondas fotoácidas aniônicas. Em i-), foi assumido o formalismo termo-molecular para a energia livre de micelização, necessária nas estimativas da CMC e . A energia livre de micelização foi descrita como aditiva, com termos descrevendo a interação interfacial do agregado com o solvente (no caso, água), a repulsão estérica entre as \"cabeças\" do detergente, empacotamento das \"caudas\" e interação dipolar entre os \"zwitterions\". Embora nos formalismos termo-moleculares convencionais, micelas zwitteriônicas não sejam afetadas por eletrólitos, dados experimentais de supressão de fluorescência, salto de pH com sondas fotoácidas, espalhamento de luz dinâmico e estático e condutividade indicam que micelas zwitteriônicas \"ligam\" íons e \"ligam\" seletivamente. A ligação iônica pode ser tratada como um processo de absorção ou adsorção e muda a interação eletrostática das \"cabeças\". Assim, o formalismo termo-molecular foi estendido para incluir as propriedades elétricas de um capacitor com a casca externa permeável aos íons como modelo de micela zwitteriônica. Em ii-), uma nova expansão para potenciais repulsivos (chamada de expansão y) foi aplicada ao problema da interação entre detergentes iônicos em monocamadas insolúveis e comparada com a expansão virial. A interfase foi modelada como uma mistura de pseudo-fluidos bidimensionais, no nível de descrição de McMillan-Mayer (onde o solvente não aparece explicitamente, ou seja, a pressão calculada é uma pressão osmótica). A interação intermolecular na interfase foi considerada como a soma de um potencial de curto alcance (disco rígido) e um termo de longo alcance (potencial de campo médio). Na transição entre as fases líquido-condensada e líquido-expandida, a pressão do sistema é descrita por uma interpolação entre dois subsistemas na mesma densidade superficial. Finalmente em iii-), um modelo para reprotonação de uma sonda fotoácida residindo no pool aquoso de micelas reversas de AOT foi desenvolvido. A sonda (8-hidroxi-1,3,6-pirenotrisulfonato) foi tratada como uma partícula esférica posicionada no centro de um poro esférico (\"pool\" da micela reversa). A constante de reprotonação no poro foi calculada via equação de Debye-Smoluchowski junto com o potencial de força média calculado segundo a equação de Poisson-Boltzmann. O efeito da constante dielétrica aparente na reprotonação foi explorado. / The present work focus on the proposition or extension of simple models to describe the following phenomena involving amphiphile self-association aggregates: i-) Salt influence on the critical micelle concentration (CMC) and on the averaged association number () of zwitterionic micelles. ii-) Influence of the electrostatic interaction (repulsive, in this case) and of the domain size in the isotherms for ionic insoluble monolayers. iii-) Effect of size and polarity of the aqueous pool of AOT reverse micelles in the reprotonation of anionic photoacid probes. For i-), the thermo-molecular formalism for the micellization free energy, necessary for the estimate of the CMC and was assumed. The micellization free energy was described by the addition of the following terms: the interfacial interaction of the aggregate with the solvent (water, in this situation), the steric repulsion among the surfactant headgroups, the packing of the hydrocarbon tails, and the dipolar interaction among the headgroup dipoles. Although in the conventional thermo-molecular formalism zwitterionic micelles are not affected by electrolytes, experimental data including fluorescence quenching, próton jump of photoacid probes, static and dynamic light scattering, and conductivity demonstrate that these aggregates bind ions and bind selectively. The ionic binding can be treated as an absorption or adsorption process and change the electrostatic interaction among the headgroup. Thus, the thermo-molecular formalism was extended to include the electrical properties of a capacitor having the external shell permeable to ions as model of zwitterionic micelles. For ii-), a new expansion for the repulsive potentials (called y expansion) was applied to the problem of the interaction between surfactants in an insoluble monolayer and compared with the virial expression. The interface was modeled as a mixture of two-dimensional pseudo-fluids in McMillan-Mayer description level where the solvent does not appears explicitly, that is the calculated pressure is an osmotic pressure. The interfacial intermolecular interaction was considered as the sum of a short-range potential (hard disc) and a long-range term (mean field potential). In the condensed liquid and expanded liquid transition, the surface pressure can be described by an interpolation between two subsystems at the same surface density. Finally in iii-), a recombination model for a photoacid probe residing in the aqueous core of AOT reverse micelles was developed. The probe (8-hidroxi-1,3,6-pyrenetrisulfonate) treated as a spherical particle was positioned in the center of a spherical pore (micelle aqueous pool). The reprotonation was calculated by the Debye-Smoluchowski equation added to the potential of mean force derived from the Poisson-Boltzmann equation. The effect of the apparent dielectric constant in the reprotonation was explored.

O presente estudo versa sobre a proposição ou extensão de modelos simples para descrever os seguintes fenômenos envolvendo agregados anfifílicos: i-) Influência de sal na concentração micelar crítica (CMC) e número médio de agregação () de micelas zwitteriônicas. ii-) Influência da interação eletrostática (neste caso, repulsiva) e tamanho de \"domínios\" nas isotermas de monocamadas iônicas insolúveis. iii-) Influência do tamanho e polaridade do \"pool\" aquoso de micelas reversas de AOT na reprotonação de sondas fotoácidas aniônicas. Em i-), foi assumido o formalismo termo-molecular para a energia livre de micelização, necessária nas estimativas da CMC e . A energia livre de micelização foi descrita como aditiva, com termos descrevendo a interação interfacial do agregado com o solvente (no caso, água), a repulsão estérica entre as \"cabeças\" do detergente, empacotamento das \"caudas\" e interação dipolar entre os \"zwitterions\". Embora nos formalismos termo-moleculares convencionais, micelas zwitteriônicas não sejam afetadas por eletrólitos, dados experimentais de supressão de fluorescência, salto de pH com sondas fotoácidas, espalhamento de luz dinâmico e estático e condutividade indicam que micelas zwitteriônicas \"ligam\" íons e \"ligam\" seletivamente. A ligação iônica pode ser tratada como um processo de absorção ou adsorção e muda a interação eletrostática das \"cabeças\". Assim, o formalismo termo-molecular foi estendido para incluir as propriedades elétricas de um capacitor com a casca externa permeável aos íons como modelo de micela zwitteriônica. Em ii-), uma nova expansão para potenciais repulsivos (chamada de expansão y) foi aplicada ao problema da interação entre detergentes iônicos em monocamadas insolúveis e comparada com a expansão virial. A interfase foi modelada como uma mistura de pseudo-fluidos bidimensionais, no nível de descrição de McMillan-Mayer (onde o solvente não aparece explicitamente, ou seja, a pressão calculada é uma pressão osmótica). A interação intermolecular na interfase foi considerada como a soma de um potencial de curto alcance (disco rígido) e um termo de longo alcance (potencial de campo médio). Na transição entre as fases líquido-condensada e líquido-expandida, a pressão do sistema é descrita por uma interpolação entre dois subsistemas na mesma densidade superficial. Finalmente em iii-), um modelo para reprotonação de uma sonda fotoácida residindo no pool aquoso de micelas reversas de AOT foi desenvolvido. A sonda (8-hidroxi-1,3,6-pirenotrisulfonato) foi tratada como uma partícula esférica posicionada no centro de um poro esférico (\"pool\" da micela reversa). A constante de reprotonação no poro foi calculada via equação de Debye-Smoluchowski junto com o potencial de força média calculado segundo a equação de Poisson-Boltzmann. O efeito da constante dielétrica aparente na reprotonação foi explorado. / The present work focus on the proposition or extension of simple models to describe the following phenomena involving amphiphile self-association aggregates: i-) Salt influence on the critical micelle concentration (CMC) and on the averaged association number () of zwitterionic micelles. ii-) Influence of the electrostatic interaction (repulsive, in this case) and of the domain size in the isotherms for ionic insoluble monolayers. iii-) Effect of size and polarity of the aqueous pool of AOT reverse micelles in the reprotonation of anionic photoacid probes. For i-), the thermo-molecular formalism for the micellization free energy, necessary for the estimate of the CMC and was assumed. The micellization free energy was described by the addition of the following terms: the interfacial interaction of the aggregate with the solvent (water, in this situation), the steric repulsion among the surfactant headgroups, the packing of the hydrocarbon tails, and the dipolar interaction among the headgroup dipoles. Although in the conventional thermo-molecular formalism zwitterionic micelles are not affected by electrolytes, experimental data including fluorescence quenching, próton jump of photoacid probes, static and dynamic light scattering, and conductivity demonstrate that these aggregates bind ions and bind selectively. The ionic binding can be treated as an absorption or adsorption process and change the electrostatic interaction among the headgroup. Thus, the thermo-molecular formalism was extended to include the electrical properties of a capacitor having the external shell permeable to ions as model of zwitterionic micelles. For ii-), a new expansion for the repulsive potentials (called y expansion) was applied to the problem of the interaction between surfactants in an insoluble monolayer and compared with the virial expression. The interface was modeled as a mixture of two-dimensional pseudo-fluids in McMillan-Mayer description level where the solvent does not appears explicitly, that is the calculated pressure is an osmotic pressure. The interfacial intermolecular interaction was considered as the sum of a short-range potential (hard disc) and a long-range term (mean field potential). In the condensed liquid and expanded liquid transition, the surface pressure can be described by an interpolation between two subsystems at the same surface density. Finally in iii-), a recombination model for a photoacid probe residing in the aqueous core of AOT reverse micelles was developed. The probe (8-hidroxi-1,3,6-pyrenetrisulfonate) treated as a spherical particle was positioned in the center of a spherical pore (micelle aqueous pool). The reprotonation was calculated by the Debye-Smoluchowski equation added to the potential of mean force derived from the Poisson-Boltzmann equation. The effect of the apparent dielectric constant in the reprotonation was explored.

Les comportements thermiques d'une suspension granulaire en deux dimensions maintenue dans un état stationnaire hors équilibre ont été étudiés expérimentalement. L'analyse de la distribution spatiale des particules a montré qu’il existe une équation d’état reliant la densité de particules et deux autres quantités mesurables que nous interprétons comme une température et une pression granulaire. Cette équation d’état révèle l’existence d’interactions interactions attractives entre les particules. De plus, la dépendance de cette température aux différentes quantités physiques du problème montre qu'il existe deux régimes de fluctuations, que nous interprétons comme des régimes inertiels et visqueux. Dans ce dernier régime, la suspension se comporte de manière additive : il n'existe pas de corrélations à longue portée sur les fluctuations de densité, ce qui est étonnant dans une suspension où les corrélations de vitesses sont connues pour être à longue portée. Deuxièmement, le système exhibe une transition de phase ordre/désordre caractérisée par de grandes fluctuations et des hétérogénéités qui émergent proche du point critique. Ces hétérogénéités sont constituées d'amas de particules localement cristallisées dans une phase fluide désordonnée. L'analyse de la morphologie de ces structures révèlent une invariance d'échelle et a permis d'extraire plusieurs exposants critiques à l'aide d'outils de la théorie de la percolation. Troisièmement, la puissance injectée pour maintenir le système dans un état stationnaire hors équilibre peut être relié simplement à certaines quantités physiques de la suspension, et montre que l'injection de l'énergie se fait de la même manière quelque soit la phase ou le régime de fluctuations de la suspension. / The thermal-like behavior of a two-dimensional granular suspension maintained in an out-of equilibrium steady state is experimentally studied. We uncovered a state equation relating the density of particles and two measureable quantities that we interpret as a pressure and a temperature. The comparison of the equation of state to the hard disks one shows that there is attractive interaction between particles. The dependency of the temperature to the physical quantities of our suspension shows two regimes of fluctuations that we interpret as a viscous and an inertial regime. In the viscous regime, the system is additive: there is no long range correlation on fluctuations of density, which is surprising in a suspension where velocity correlations are usually known to be long ranged. Second, the system is subjected to liquid-to-crystal phase transition characterized by large fluctuations and heterogeneities that rise near the critical point. Heterogeneities are made of many locally crystallized patches of particles surrounded by a disordered fluid phase. The analysis of their morphologies shows scale invariance and allowed to extract several critical exponents using tools of percolation theory. Third, the energy flux which goes through the suspension in order to keep the system in a out of equilibrium steady state can be expressed simply with respect to physical quantities of the system, and shows that the way we inject energy is independent from the phase or the fluctuations regime of the system.

Orientador: Sérgio Kurokawa / Resumo: Sabe-se que existe um modelo de linha bifásica a parâmetros discretos e constantes, desenvolvido diretamente no domínio do tempo. Porém, o fato de considerar os parâmetros longitudinais para uma frequência fixa, faz com que as respostas de corrente e de tensão apresentem um comportamento aproximado. Para melhorar a qualidade das formas de onda, deve-se levar em consideração o efeito da frequência sobre os parâmetros longitudinais. Nesta dissertação foi densenvolvido um modelo de linha de transmissão bifásica a parâmetros discretos, diretamente no domínio do tempo, que leva em consideração o efeito da frequência. A sintetização do mesmo, tanto para as fases quanto para o acoplamento magnético, é representada por meio de uma associação série e paralela de resistores e indutores, onde a quantidade de blocos RL deve ser a necessária para obter o melhor ajuste da resposta em frequência dos parâmetros longitudinais próprios e mútuos. No modelo proposto, as quedas de tensão nas fases produzidas pelo acoplamento magnético, foram calculadas por meio de uma extensão do modelo de Schulze. As equações de corrente e de tensão ao longo da cascata de circuitos π da linha bifásica foram escritas na forma de equação de estado. Tal equação é resolvida utilizando o método de Heun. No processo de validação do modelo proposto, o modelo clássico modal foi utilizado como modelo de referência, tanto para linhas bifásicas que possuem plano de simetria vertical quanto para linhas bifásicas que não pos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: It is know that exist a lumped and constant parameters two-phase line model, desenveloped directly in time domain. However, the fact to considerer the longitudinal parameters for a fixed frequency, it does what current and voltage responses present an approximated behavior. To improve the quality of the waveforms must be taked into consideration the frequency effect on the longitudinal parameters. In this dissertation was desenveloped a lumped parameters two-phase transmission line model, directly in time domain, that takes into consideration the frequency effect. The synthesis of the same, both for the phases and for the magnetic coupling, is represented by a series and parallel association of resistors and inductors, where the quantity of RL-blocks must be the necessary to obtain the best adjustment of the frequency response of the own and mutual longitudinal parameters. In the proposed model, the voltage drops in the phases produced by the magnetic coupling, were calculated by an extension of Schulze’s Model. Current and voltage equations along the cascade of π-circuits of the two-phase line were written in the form of state equation. Such equation is solutioned using Heun’s Method. In the validation process of the proposed model, the classical modal model was used as reference model, both for two-phase lines that possess vertical symmetry plane and for two-phase lines that do not possess vertical symmetry plane. / Mestre

Submitted by MIGUEL ANGEL ESPINOZA CRUZ null (maecuni2006i@gmail.com) on 2018-02-25T13:46:23Z No. of bitstreams: 1 Dissertação.pdf: 5516624 bytes, checksum: a926e8b18f63107cea2ad701b1023b13 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-02-26T13:14:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 espinozacruz_ma_me_ilha.pdf: 5516624 bytes, checksum: a926e8b18f63107cea2ad701b1023b13 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-26T13:14:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 espinozacruz_ma_me_ilha.pdf: 5516624 bytes, checksum: a926e8b18f63107cea2ad701b1023b13 (MD5) Previous issue date: 2018-02-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Sabe-se que existe um modelo de linha bifásica a parâmetros discretos e constantes, desenvolvido diretamente no domínio do tempo. Porém, o fato de considerar os parâmetros longitudinais para uma frequência fixa, faz com que as respostas de corrente e de tensão apresentem um comportamento aproximado. Para melhorar a qualidade das formas de onda, deve-se levar em consideração o efeito da frequência sobre os parâmetros longitudinais. Nesta dissertação foi densenvolvido um modelo de linha de transmissão bifásica a parâmetros discretos, diretamente no domínio do tempo, que leva em consideração o efeito da frequência. A sintetização do mesmo, tanto para as fases quanto para o acoplamento magnético, é representada por meio de uma associação série e paralela de resistores e indutores, onde a quantidade de blocos RL deve ser a necessária para obter o melhor ajuste da resposta em frequência dos parâmetros longitudinais próprios e mútuos. No modelo proposto, as quedas de tensão nas fases produzidas pelo acoplamento magnético, foram calculadas por meio de uma extensão do modelo de Schulze. As equações de corrente e de tensão ao longo da cascata de circuitos π da linha bifásica foram escritas na forma de equação de estado. Tal equação é resolvida utilizando o método de Heun. No processo de validação do modelo proposto, o modelo clássico modal foi utilizado como modelo de referência, tanto para linhas bifásicas que possuem plano de simetria vertical quanto para linhas bifásicas que não possuem plano de simetria vertical. / It is know that exist a lumped and constant parameters two-phase line model, desenveloped directly in time domain. However, the fact to considerer the longitudinal parameters for a fixed frequency, it does what current and voltage responses present an approximated behavior. To improve the quality of the waveforms must be taked into consideration the frequency effect on the longitudinal parameters. In this dissertation was desenveloped a lumped parameters two-phase transmission line model, directly in time domain, that takes into consideration the frequency effect. The synthesis of the same, both for the phases and for the magnetic coupling, is represented by a series and parallel association of resistors and inductors, where the quantity of RL-blocks must be the necessary to obtain the best adjustment of the frequency response of the own and mutual longitudinal parameters. In the proposed model, the voltage drops in the phases produced by the magnetic coupling, were calculated by an extension of Schulze’s Model. Current and voltage equations along the cascade of π-circuits of the two-phase line were written in the form of state equation. Such equation is solutioned using Heun’s Method. In the validation process of the proposed model, the classical modal model was used as reference model, both for two-phase lines that possess vertical symmetry plane and for two-phase lines that do not possess vertical symmetry plane.

Dans cette thèse, tout d’abord, nous faisons l’Analyse Mathématique du modèle exact du chauffage radiatif d’un corps semi-transparent $\Omega$ par une source radiative noire qui l’entoure. Il s’agit donc d’étudier le couplage d’un système d’Equations de Transfert Radiatif avec condition au bord de réflectivité indépendantes avec une équation de conduction de la chaleur non linéaire avec condition limite non linéaire de type Robin. Nous prouvons l’existence et l’unicité de la solution et nous démontrons des bornes uniformes sur la solution et les intensités radiatives dans chaque bande de longueurs d’ondes pour laquelle le corps est semi-transparent, en fonction de bornes sur les données, Deuxièmement, nous considérons le problème du contrôle optimal de la température absolue à l’intérieur du corps semi-transparent $\Omega$ en agissant sur la température absolue de la source radiative noire qui l’entoure. À cet égard, nous introduisons la fonctionnelle coût appropriée et l’ensemble des contrôles admissibles $T_{S}$, pour lesquels nous prouvons l’existence de contrôles optimaux. En introduisant l’espace des états et l’équation d’état, une condition nécessaire de premier ordre pour qu’un contrôle $T_{S}$ : t ! $T_{S}$ (t) soit optimal, est alors dérivée sous la forme d’une inéquation variationnelle en utilisant le théorème des fonctions implicites et le problème adjoint. Ensuite, nous considérons le problème de l’existence et de l’unicité d’une solution faible des équations de la thermoviscoélasticité dans une formulation mixte de type Hellinger- Reissner, la nouveauté par rapport au travail de M.E. Rognes et R. Winther (M3AS, 2010) étant ici l’apparition de la viscosité dans certains coefficients de l’équation constitutive, viscosité qui dépend dans ce contexte de la température absolue T(x, t) et donc en particulier du temps t. Enfin, nous considérons dans ce cadre le problème du contrôle optimal de la déformation du corps semi-transparent $\Omega$, en agissant sur la température absolue de la source radiative noire qui l’entoure. Nous prouvons l’existence d’un contrôle optimal et nous calculons la dérivée Fréchet de la fonctionnelle coût réduite. / This thesis begins with a rigorous mathematical analysis of the radiative heating of a semi-transparent body made of glass, by a black radiative source surrounding it. This requires the study of the coupling between quasi-steady radiative transfer boundary value problems with nonhomogeneous reflectivity boundary conditions (one for each wavelength band in the semi-transparent electromagnetic spectrum of the glass) and a nonlinear heat conduction evolution equation with a nonlinear Robin boundary condition which takes into account those wavelengths for which the glass behaves like an opaque body. We prove existence and uniqueness of the solution, and give also uniform bounds on the solution i.e. on the absolute temperature distribution inside the body and on the radiative intensities. Now, we consider the temperature $T_{S}$ of the black radiative source S surrounding the semi-transparent body $\Omega$ as the control variable. We adjust the absolute temperature distribution (x, t) 7! T(x, t) inside the semi-transparent body near a desired temperature distribution Td(·, ·) during the time interval of radiative heating ]0, tf [ by acting on $T_{S}$. In this respect, we introduce the appropriate cost functional and the set of admissible controls $T_{S}$, for which we prove the existence of optimal controls. Introducing the State Space and the State Equation, a first order necessary condition for a control $T_{S}$ : t 7! $T_{S}$ (t) to be optimal is then derived in the form of a Variational Inequality by using the Implicit Function Theorem and the adjoint problem. We come now to the goal problem which is the deformation of the semi-transparent body $\Omega$ by heating it with a black radiative source surrounding it. We introduce a weak mixed formulation of this thermoviscoelasticity problem and study the existence and uniqueness of its solution, the novelty here with respect to the work of M.E. Rognes et R. Winther (M3AS, 2010) being the apparition of the viscosity in some of the coefficients of the constitutive equation, viscosity which depends on the absolute temperature T(x, t) and thus in particular on the time t. Finally, we state in this setting the related optimal control problem of the deformation of the semi-transparent body $\Omega$, by acting on the absolute temperature of the black radiative source surrounding it. We prove the existence of an optimal control and we compute the Fréchet derivative of the associated reduced cost functional.