Voici une étude exploratoire sur la possibilité d'emboutir une cuve d'évier par procédé d'hydroformage. Premièrement, un état de l'art de l'hydroformage a été effectué suivi d'un choix parmi les différentes méthodes à utiliser. Avant de réaliser les analyses sur les éviers, un modèle mathématique de simulation par élément finis a été validé à l'aide d'expérimentations. Suite à cette validation, les cuves d'éviers fabriquées par Julien ont été analysées à l'aide de règles simples sur l'emboutissage. Puisque les géométries des cuves ne respectaient pas ces règles, une géométrie d'évier commercial a été utilisée pour les simulations. Les résultats des simulations ont permis de démontrer qu'il est techniquement difficile d'hydroformer une cuve d'évier commerciale. Par conséquent, la géométrie de la cuve a été modifiée pour obtenir une forme emboutissable par hydroformage. Diverses conclusions ont été tirées menant à des suggestions quant au design de pièces pouvant être fabriquées par hydroformage.

Ce mémoire présente la conception, la fabrication et la caractérisation d'un système dédié au développement de techniques de génie tissulaire ayant pour objectif la culture de substituts valvulaires aortiques cardiaques. Une revue de littérature a été effectuée, recensant les bioréacteurs existants et les modèles mathématiques décrivant la nature puisée du débit sanguin aortique. Une étude des modèles théoriques Windkessel a permis de comprendre la dynamique des caractéristiques à reproduire. Le bioréacteur a été décomposée en ses principaux éléments, qui regroupés et réarrangés forment une architecture correspondant aux modèles théoriques. Supportée par ces modèles solides et les bioréacteurs les plus performants, l'équipe a étudié et conçu trois bioréacteurs de complexité différente. Les essais expérimentaux ont permis de valider le comportement théorique des architectures étudiées. Nous retenons que l'amélioration de la qualité de la réponse en pression se traduit essentiellement par une augmentation du nombre de composantes et une complexification de l'architecture.

Dans un contexte mondial où l'économie d'énergie semble devenir un problème urgent, il est du devoir des ingénieurs et des chercheurs de faire les efforts nécessaires afin de trouver différentes solutions aux problématiques actuelles. La conception, en partenariat avec le Centre de Réalisation d'Outils Innovateurs (C.R.O.I.), d'un dossier de banc d'autobus fabriqué en aluminium semble aller dans cette direction. En effet, l'objectif principal est de réduire d'au moins 20% le poids du dossier, par rapport à ceux fabriqués en acier, tout en ayant comme caractéristiques principales une ceinture à trois points d'appui et une structure fabriquée en tube d'aluminium hydroformé. Le projet de recherche consiste donc à déterminer la faisabilité en plus de concevoir ce dossier en fonction des normes gouvernementales et selon les différents composants qui devront y être assemblés. La méthodologie du design a été utilisée pour sa conception. Ainsi, le projet a passé par différentes étapes, soit la définition du cahier de charges, la génération de solutions de principes, le design, la fabrication et les essais. Avec les résultats prometteurs des simulations, la fabrication a pu être faite. Les dossiers ainsi fabriqués ont été testés et les résultats ont été plus que satisfaisants.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Le présent mémoire a comme objectif principal de procéder à la simulation d'un aspirateur de turbine existant en utilisant le DES, soit une nouvelle approche de modélisation de la turbulence. Il est postulé que la meilleure représentation de l'écoulement instationnaire qui existe dans cette partie de la machine pourrait faire la lumière sur la discordance entre la courbe de rendement applatie mesurée en centrale et la courbe prédite par les simulations RANS. Afin de procéder à ces simulations avancées, l'approche DES est d'abord testée avec un cas d'écoulement tourbillonnant dans un diffuseur conique pour lequel des données expérimentales sont disponibles. Par la suite, le cas de l'aspirateur réel est traité et plusieurs comparaisons entre les approches RANS, URANS et DES sont dégagées. Les résultats démontrent l'importance d'établir une méthodologie rigoureuse pour appliquer l'approche DES à un écoulement tourbillonnant dans un diffuseur. Principalement, le phénomène néfaste propre au DES de la séparation induite par le maillage (GIS) se manifeste très facilement pour ce type d'écoulement. Il est montré que les modèles qui protègent la couche limite, nommément les modèles DDES SA et DDES SST, sont beaucoup plus polyvalents et mieux adaptés à ces écoulements. Aussi, l'analyse des conditions d'entrée a montré, tant pour le diffuseur que pour l'aspirateur, que le niveau de viscosité tourbillonnaire qui y est prescrit doit être significativement plus faible que celui imposé en RANS. Les résultats finaux montrent une claire supériorité de l'approche DDES sur l'approche URANS pour prédire les instationnarités présentes pour les cas étudiés. Plus particulièrement pour l'aspirateur, le DDES permet de faire une analyse du tourbillon de sortie de roue et de ses caractéristiques associées à la charge. Par rapport à la prédiction de la performance, l'utilisation du DDES ne modifie pas la forme de la courbe de rendement. Il semble que la prédiction de la performance de l'aspirateur soit majoritairement gouvernée par la modélisation RANS en proche paroi et que le plateau dans la courbe de rendement mesurée ne soit pas entièrement attribuable à un phénomène instationnaire prenant place au centre de l'aspirateur.

Les robots sous-actionnés entraînés à l'aide de câbles permettent de combiner les avantages du sous-actionnement (peu d'actionneurs, simplicité) et de l'utilisation des câbles (agilité, légèreté, grand espace de travail) afin de réduire les coûts d'opération des tâches de manipulation et de manutention. Puisqu'il s'agit d'une des premières études sur le sujet, l'objectif de de ce mémoire est d'établir les bases nécessaires à la commande de tels robots à travers un mécanisme simple. Le mécanisme étudié est un robot combinant les aspects d'un pendule double à ceux d'un pendule de longueur variable, possédant trois degrés de liberté et seulement deux actionneurs. Ce dernier peut atteindre différents objectifs (position et orientation) successivement en oscillant tel un enfant sur une balançoire. Les analyses cinématique et dynamique sont d'abord présentées et validées à l'aide de simulations numériques. Puis, les différentes méthodes de planification de trajectoire sont discutées et une planification incluant des trajectoires paramétriques pour les articulations actionnées et un algorithme d'optimisation pour la liaison libre est retenue. La précision et la robustesse de la commande sont finalement démontrées à l'aide d'un robot virtuel et, enfin, d'un prototype. Au meilleur de nos connaissances, il s'agit des premiers travaux présentant la commande en temps réel de tels systèmes.

La présente étude porte sur l'optimisation de systèmes thermiques servant soit à récupérer de la chaleur ou à produire de la chaleur ou du froid. Essentiellement, le travail portera sur les condenseurs de type tubes et calandre, sur les réseaux d'échangeurs de chaleur ainsi que sur les systèmes de production d'eau froide. L'objectif ultime est de développer une méthode permettant de déterminer le design minimisant les coûts reliés à l'achat et à l'opération de ces systèmes thermiques. Pour atteindre cet objectif, on doit d'abord créer un modèle mathématique permettant de calculer les surfaces d'échanges requises et les puissances de pompage requises pour faire fonctionner un échangeur de chaleur. Basé sur des relations analytiques et empiriques, le modèle doit tenir compte des variables design considérées dans le problème, soit une dizaine de paramètres géométriques et le régime d'opération. Il s'agit d'identifier les valeurs à accorder à chacune de ces variables de design afin de faire le meilleur compromis entre la minimisation des surfaces d'échange de chaleur requises et la quantité d'énergie requise pour faire fonctionner les systèmes. Autrement dit, on cherche à minimiser le coût total, constitué du coût d'achat du matériel et des coûts d'opération. Une fois cette démarche réalisée pour le condenseur à tubes et calandre, on applique une méthode similaire pour optimiser une série d'échangeurs de chaleur dans le cas des réseaux d'échangeurs de chaleur et finalement pour un cycle de réfrigération composé de deux échangeurs, un condenseur et un évaporateur, ainsi qu'un compresseur. Étant donné le nombre important de variables de design considéré pour chacun de ces problèmes, le nombre total de design possible est trop élevé pour calculer le coût de chacun d'entre eux et choisir le meilleur. Cela serait trop coûteux en temps de calcul. C'est pourquoi nous ferons appel à l'utilisation d'algorithmes génétiques. Ces derniers nous permettront d'identifier avec une excellente probabilité le design optimal et ce, dans un laps de temps acceptable en pratique. La méthode est finalement validée grâce à des exemples d'application.

L'objectif principal de ce mémoire est de présenter le processus de conception qui a mené à la réalisation d'un prototype expérimental d'hydrogénérateur à ailes oscillantes de 1 kW. Ce dernier a été réalisé de manière à démontrer le potentiel d'extraction d'énergie d'un hydrogénérateur à ailes oscillantes et pour valider certaines prédictions numériques effectuées par le Laboratoire de Mécanique des Fluides Numériques (LMFN) de l'Université Laval. Une revue de littérature présentant tous les hydrogénérateurs à aile(s) oscillante(s) répertoriés dans la littérature et leur principe de fonctionnement est d'abord présentée. Ensuite, la conception et l'expérimentation d'un premier prototype de petite taille est montrée. Des observations pertinentes quant à la conception du prototype de 1 kW sont aussi incluses. Suit alors la description explicite de la conception de l'embarcation motorisée permettant de faire fonctionner le prototype de 1 kW, la présentation du choix de la topologie de mécanisme et son processus d'optimisation et une description détaillée du prototype de 1 kW lui-même. Les résultats expérimentaux obtenus avec le prototype de 1 kW sont présentés de façon sommaire. Une analyse approfondie de ces derniers sera effectuée par Kinsey ([1]).

Il a été noté que les approches de planification forestière au niveau stratégique ont traditionnellement ignoré l'interaction avec le reste de la chaîne de valeur [57]. En effet, bien que les décisions prises à ce niveau soient à l'heure actuelle supportées par des modèles d'approvisionnement forestier, elles portent peu d'attention à la valeur et aux coûts des produits forestiers, aux capacités de transformation et à la localisation des usines et des marchés [27]. Afin de faciliter l'intégration de ces éléments dans la planification forestière, ce mémoire propose un formalisme de représentation et de description des unités d'affaires, des produits, des flux de matière, des processus et des marchés. Le modèle proposé dans ce mémoire a comme objectif de supporter la planification stratégique dans l'industrie forestière.

La maîtrise effectuée au laboratoire de Combustion de l'Université Laval s'est inscrite dans un projet de conception d'un nouveau système de combustion pour de petites turbines à gaz, intégrant un atomiseur rotatif dénommé atomiseur fronde ou plus communément slinger. Ce projet est proposé et en partie financé par Pratt & Whitney Canada (P&WC). L'objectif final est de fournir un système d'injection de carburant simple, peu coûteux, léger et efficace, grâce à la suppression - permise par l'atomiseur rotatif centrifuge - de la pompe à carburant à haute pression. La maîtrise se situant dans la première phase du projet, les travaux réalisés se sont donc concentrés au niveau de la section interne de l'atomiseur où le carburant est encore sous forme de jet puis de film liquide, c'est-à-dire avant sa désintégration dans la zone primaire de la chambre de combustion. Les objectifs propres à cette maîtrise comprenaient : (1) la modélisation analytique du système d'alimentation du carburant dans la cavité au regard des phénomènes physiques s'y déroulant (chute de pression, écoulement transversal), (2) la modélisation par Mécanique des Fluides Numérique (MFN) du film liquide sur la paroi de l'atomiseur en rotation dans le but d'évaluer l'épaisseur de film (paramètre influençant directement la qualité de Tatomisation et dès lors la future combustion) avant Tatomisation. Concernant le système d'alimentation en carburant, une configuration optimale en termes de nombre, de diamètre et de forme de trous a été déterminée en garantissant théoriquement un jet jusqu'à impact sur l'atomiseur. Quant aux simulations numériques exécutées avec le code de calcul FLUENTMD, elles ont abouti à la validation du code vis-à-vis de la prédiction de l'épaisseur de film liquide se développant sur un disque plat rotatif. Une légère sous-estimation systématique a été observée due à la non prise en compte de l'effet de glissement dans le code. Enfin, diverses simulations sur la géométrie réelle simplifiée proposée par P&WC ont servi à déceler certaines limitations du code, reliées à l'effort numérique conséquent imposé par le modèle multiphase Volume de Fluide (VOF ou Volume of Fluid). Le présent mémoire se termine sur une série de recommandations pour les futures recherches, dans l'optique d'obtenir à terme un outil numérique fiable à l'égard de la prédiction de l'épaisseur de film liquide sur la surface rotative de l'atomiseur fronde.

Dans ce travail de maîtrise, nous avons exploité l'approche de modélisation et de simulation proposée par la Dynamique des Systèmes (DS). La DS définit tout système complexe comme une structure, dont les composants sont interconnectés par des relations de causalité. Les modèles de la DS sont basés sur les concepts d'interaction, de rétroaction et de complexité. Cette méthodologie permet de comprendre et de simuler le comportement dynamique d'un système complexe et de mettre en évidence les facteurs structurels ayant un impact sur les performances et la résilience de ce dernier. Elle permet ainsi de comprendre le pourquoi et le comment de l'évolution de ce système dans le temps en vue de modifier et d'améliorer son fonctionnement. La DS permet également d'analyser l'impact d'une prise de décision sur l'évolution du système permettant ainsi d'étudier divers scénarios et stratégies organisationnels. Dans ce mémoire, nous avons utilisé la DS comme approche de modélisation et de simulation à l'amélioration des processus de prise de décision dans le cadre des aides à la mobilité et notamment au projet ± d'attribution, de valorisation et de maintenance des fauteuils roulants ¿ pour le compte de l'Institut de Réadaptation en Déficience Physique de Québec (IRDPQ). Nous avons ainsi analysé le cycle de vie d'une aide à la mobilité, proposé un modèle de simulation qui tient compte de la maintenance préventive. Dans ce modèle, nous avons également analysé l'évolution du stock de fauteuils roulants et avons présenté l'évolution de ce flux en termes de défauts par semaine afin de montrer l'incidence de la stratégie de maintenance adoptée à la réduction du nombre de pannes et par conséquent, à l'amélioration de la fiabilité de ces équipements. Notre étude a notamment montré que la fiabilité des équipements peut être améliorée tout en réduisant les actions de maintenance inutiles par la prise en compte d'une maintenance intelligente qui permettra de réduire la fréquence des pannes.