Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Bibliogr.: f. 61-76. Publié aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.) -- Université Laval, 1997. / Bibliogr.: f. 57-73. Publié aussi en version électronique.

Th.--Minéral. exp. et thermodiffusion--Toulouse 3, 1982. N°: 1049.

L'influence de l'électrolyte dans le phénomène d'emballement thermique des batteries Li-ion a été étudiée à travers le rôle des additifs et du sel de lithium. L'analyse du comportement thermique de l'interface graphite lithié/électrolyte a été effectuée grâce à l'utilisation combinée de la DSC et de techniques analytiques (IR, GC/MS…). Parmi les différents additifs commerciaux "Renforceurs de la SEI" testés (VC, FEC, VEC, 1,3-PS, SA), ceux menant à la formation d'un polymère (VC, FEC) se sont avérés être les plus efficaces tant d'un point de vue de la stabilité thermique du graphite lithié que des performances électrochimiques à 45°C. Une nouvelle famille d'additifs, les dicyanokétènes, a également été étudiée et s'est montrée bénéfique sur la sécurité et la cyclabilité. Le sel LiFSI, introduit dans un électrolyte à base de LiPF6 à hauteur de 33% permet, d'une part, une utilisation jusqu'à 4,2 V et d'autre part, une amélioration du comportement thermique du graphite lithié en présence de VC. Des tests de stabilité thermique de prototypes NMC/graphite de faible capacité (~600 mAh) ont permis de confirmer les effets observés à l'échelle de l'électrode négative. De plus, la forte contribution de l'électrode positive dans le phénomène d'emballement thermique a été mise en évidence ainsi que le rôle clé exercé par la contre pression / The electrolyte influence on the Li-ion batteries thermal runaway was studied through the role of additives and lithium salt. The thermal behavior analysis of lithiated graphite/electrolyte interface was performed using DSC along with other analytical techniques (IR, GC/MS…). Among tested commercial "SEI forming improver" additives (VC, FEC, VEC, 1,3-PS, SA), those leading to the formation of polymers (VC, FEC) were found to be the most efficient on both lithiated graphite thermal stability and electrochemical performances at 45°C. A new additives family, named dicyanoketene, was also investigated and showed beneficial effect on the safety and cyclability. The 0.33 M LiFSI and 0.66 M LiPF6 salt ratio can be used until 4.2 V without facing aluminum corrosion and it was found to improve the thermal behavior of lithiated graphite/electrolyte in presence of VC. Thermal stability tests on low capacity (~600 mAh) NMC/graphite prototypes allowed to confirm the effects observed at the negative electrode scale. Moreover, the strong contribution of the positive electrode in the thermal runaway phenomenon was highlighted as well as the key role of back pressure

Les presses hydrauliques à compression sont utilisées afin de mettre en oeuvre des thermoplastiques. La maîtrise des champs thermiques à la surface des plateaux de presse est essentielle pour garantir une transformation de qualité des matériaux. La mise en forme des composites dits « haute performance » met en jeu d’importants transferts thermiques au niveau du plateau : montée en température jusqu’à 450 °C par résistances électriques, puis refroidissement par écoulement d’eau au sein de canaux cylindriques. L’apparition de phénomènes d’ébullition convective liés aux niveaux de température mis en jeu rend délicate la maîtrise des vitesses de refroidissement lors du procédé. L’objectif des travaux présentés dans ce manuscrit est d’étudier la phase de refroidissement à l’eau de plateaux de presse, dans des conditions représentatives du procédé industriel. Deux configurations expérimentales sont retenues. Dans un premier temps, l’étude se concentre sur l’analyse de l’écoulement diphasique eau-vapeur dans un canal horizontal. Une caméra rapide permet d’observer les régimes d’écoulements apparaissant dans un canal en quartz. Puis, l’évolution des champs thermiques le long d’un canal en acier inoxydable est menée, à l’aide d’une instrumentation thermique fine, dont notamment un capteur intrusif mobile spécialement conçu pour mesurer la température au coeur de l’écoulement. Dans un deuxième temps, l’étude est menée sur un élément de plateau de presse, système plus représentatif de la réalité industrielle. Plusieurs essais expérimentaux sont menés afin de quantifier l’influence du débit d’eau et de la température initiale sur la vitesse de refroidissement. Un modèle numérique vient en appui de l’analyse des résultats expérimentaux pour aider à la compréhension des phénomènes. Enfin, le montage expérimental est modifié, afin d’optimiser le refroidissement du plateau et respecter une vitesse de descente en surface de 25 °C.min-1 et ouvrir des perspectives en terme de régulation du procédé. / Hydraulic press are used to develop thermoplastic materials. The control of the thermal fields at the surface of the press platens are essential to ensure a good-quality transformation. The forming of “high performance” composites is realized within high temperature levels : heating to 450°C, with electrical cartridge ; cooling, with a water flow inside cylindrical channels. The incipience of flow boiling, due to high temperature, makes the control of cooling rate difficult during the process. The goal of the works presented here is to study the cooling process of the platen, in industrial conditions. Two experimental setups are tested. On the one hand, the study focuses on the analysis of the two-phase flow boiling. A high-speed camera enables the different flow regimes to be observed in a quartz channel. Then, the evolution of the thermal fields along a stainless steel channel is led, thanks to a fine thermal instrumentation, including an intrusive mobile sensor which has been especially made to measure the flow temperature. On the other hand, the study focuses on a single part of a platen, which is more representative of the industrial conditions. Several tests are led in order to quantify the influence of the water flowrate and the initial temperature level on the cooling rate. In parallel, a numerical model is developed to comprehensively understand the phenomenon. Finally, the experimental test bench is modified to improve the cooling of the platen and to control a 25°C.min-1 cooling rate, in the purpose of finding some perspectives concerning the process regulation.

L’objectif de ce travail est la prédiction numérique d’écoulements turbulents avec transfert thermique dans des cavités ventilées à l’aide d’un modèle à relaxation elliptique. Cette approche dite v² -f a été intuitivement proposée pour la modélisation de la turbulence en proche paroi. Pour mener à bien cette étude, les investigations numériques ont été mise en oeuvre sur trois configurations et validées en s’appuyant sur les résultats expérimentaux disponibles et des résultats numériques issus des modèles k -[epsilon] RNG de Yakhot & Orszag, le modèle k -[omega] SST de Menter et le modèle à contraintes de Reynolds (RSM). L’analyse et la confrontation des résultats obtenus permettent de constater que le modèle de relaxation elliptique présente une meilleure prédiction pour les champs thermique et aéraulique avec un temps de calcul raisonnable. Ensuite, les comparaisons des indices du confort thermique entre les modèles de turbulence et l’expérience nous confortent dans l’idée que le modèle v² -f est un bon candidat pour la prédiction du confort thermique dans les cavités ventilées. / The aim of this work is to predict numerically turbulent airflow with heat transfer in indoor environment using an elliptic relaxation model. This approach named v² -f has been proposed for modelling near-wall turbulence. In this study, numerical investigations have been carried out in three configurations and validated on available experimental data and numerical results from the models considered, k -[epsilon]RNG model of Yakhot & Orszag, k -[omega] SST model of Menter and Reynolds stress model. The analysis and comparison of results obtained shows that the v² -f model provides a better prediction for the velocity fields and temperature fields with a reasonable computational time. All comparisons of thermal comfort indices suggest that

Les petites protéines de stress/Small heat shock proteins (sHsps) sont des chaperons moléculaires ATP-indépendants ubiquitaires retrouvées chez les procaryotes et eucaryotes. Elles sont dynamiques structurellement et la majorité d’entre elles possèdent la capacité de former de gros complexes oligomériques. Également, elles protègent les cellules du stress protéotoxique causé par divers facteurs de stress abiotiques en prévenant l’agrégation des protéines dénaturées et en promouvant leur repliement par les chaperons moléculaires ATP dépendants tels que Hsp70/DnaK. Récemment, la présence de gènes de sHsp (HspSP-ShM2) chez des virus marins et plus précisément chez des cyanophages infectant le genre Synechococcus sp. et Prochlorococcus sp ont été caractérisés in silico. Au niveau de sa séquence, la sHsp de 18 kDa de Synechococcus sp. montre un domaine alpha crystallin de 92 acides aminés hautement conservé au sein des sHsps, une région C-terminale contenant le motif CAM canonique de type (L-X-I/L/V) et une région N-terminale relativement courte. Nous avons établi grâce à la chromatographie par exclusion stérique (SEC) et le système de Fast Protein Liquid Chromatography (FPLC) sa capacité à former des complexes oligomériques de haut poids moléculaires (600 kDa et 200kDa). De plus, nous avons démontré qu’elle prévient l’agrégation de la citrate synthase, la malate dehydrogenase et la luciférase en condition de stress thermique suggérant qu’elle possède une faible spécificité et un large spectre de protéines clientes/substrats. La prévention complète de l’agrégation a été obtenue à différents ratios (sHsp:substrat) selon le substrat, ce qui indique qu’il y aurait possiblement des interactions différentes et uniques avec chacun d’eux. Nous avons ensuite mis en évidence la formation d’hétéro-oligomères stables et solubles entre HspSP-ShM2 et son substrat dans les mêmes conditions, ce qui est en accord avec les caractéristiques des sHsps en général. Quant à elle, la sHsp de la cyanobactérie Synechococcus WH7803 (HspS-WH7803) possède un poids moléculaire de 15 kDa et montre une capacité à former des tétramères (60 kDa) sur essai de SEC par FPLC en présence de Triton™X-100 pour le maintien de sa solubilité. Contrairement à HspS-ShM2, HspS-WH7803 ne démontre aucune activité protectrice sur l’agrégation des substrats mentionnés précédement à différents ratios molaires. Finalement, des analyses par SEC/FPLC suggèrent la formation de complexes hétéro-oligomériques entre HspSP-ShM2 et celle de son hôte, HspS-WH7803 de Synechococcus WH7803. Cette interaction entre les sHsps pourrait soit optimiser ou inhiber l’activité de chaperon moléculaire et la réponse au stress de son hôte dans le but de favoriser le cycle viral. / Small heat shock proteins (sHsps) are ubiquitous ATP-independent molecular chaperones found in prokaryotes and eukaryotes. They are structurally dynamic and most of them have the ability to form large oligomeric complexes and to protect cells from proteotoxic stresses by preventing aggregation of non-native proteins and promoting their refolding via ATP-dependent chaperones such as Hsp70/DnaK. Recently, the presence of a sHsp gene (HspSP-ShM2) in marine viruses has been reported using bioinformatics tools. More precisely, the gene has been found in cyanophages infecting cyanobacteria of the genre Synechococcus sp. and Prochlorococcus sp. The Synechococcus phage sHSP has a MW of 18 kDa and shows the highly conserved core alpha crystalline domain of 92 amino acids and relatively short N- and C-terminal arms, the later containing the classical CAM domain (L-X-I/L/V). We established its oligomeric profile using a size exclusion chromatography (SEC) and Fast Protein Liquid Chromatography (FPLC) system and demonstrated its ability to form large oligomeric complexes in native conditions (600 kDa and 200kDa). Furthermore, we report its capacity to prevent the aggregation of citrate synthase, malate dehydrogenase and luciferase suggesting that it has a weak specificity and wide range of protein substrates. The complete prevention of aggregation was achieved at different ratios (sHsp:substrate) depending on the substrate indicating that the sHSP may have different and unique interactions with each of its clients. We also showed the formation of a stable and soluble hetero-oligomeric complex of the phage sHSP and its substrates under heat stress, which is in accordance with the characteristics of sHSP in general. The cyanobacteria Synechococcus WH7803 15 kDa sHSP (HspS-WH7803) shows the ability to form tetramers in the presence of Triton™X-100 for the maintenance of its solubility using the SEC/FPLC method. For its capability to prevent the aggregation of different substrates, HspS-WH7803 demonstrates no chaperon like activity in all the assays and molar ratios used. Finally, SEC/FPLC results indicate the possible formation of a hetero-oligomeric complex between the sHSP of the phage and the one from its host Synechococcus WH7803 (HspS-WH7803). This interaction could either optimize the chaperone activity and the stress response of its host or inhibit the host sHSP to facilitate the viral life cycle.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Ce mémoire de maitrise présente les résultats de la diffusivité thermique de matériaux composites et le calcul de la température pyrométrique d'une plaque d'acier et d'un matériau composite. L'introduction donne les enjeux et objectifs du travail ainsi qu'un bref survol du corps du mémoire. Le chapitre 2 présente le premier article scientifique intitulé "Thermal Diffusivity Measurements With Flash Method at Different Depths In a Burned Composite Material". On mesure dans ce chapitre la diffusivité thermique à la température de la pièce de matériaux composites avant et après attaque d'une flamme d'un brûleur au propane. Les diffusivités thermiques obtenues varient entre 1.23e-07 m²/s à 3.14e-07 m²/s pour le premier échantillon de composite et entre 2.10e-07 m²/s et 3.14e-07 m²/s pour d'autres échantillons. On y présente également dans l'annexe A la diffusivité thermique en fonction de la profondeur d'un échantillon de composite brûlé pendant 15 secondes. Dans la partie brûlée de l'échantillon, on observe une convergence de la diffusivité thermique vers sa valeur initiale de 4.25 e-07 m²/s, lorsque non brûlée. Cette convergence en fonction de la profondeur suit une tendance polynomiale d'ordre 2. Le chapitre 3 présente le deuxième article scientifique intitulé "Temperature Calculation of a Steel Plate under Kerosene Flame Attack Using Two-Color Pyrometry". On mesure la température d'une plaque d'acier à l'aide d'une caméra infrarouge contenant deux filtres "transparents à la flamme" à 3 800 nm et 3 950 nm. Ces mesures avec la caméra infrarouge sont non-intrusives. Les températures pyrométriques calculées atteignent 600°C en régime permanent et sont en concordance avec des thermocouples préalablement incrustés dans la plaque. L'annexe B donne la température pyrométrique pour un échantillon de composite. La conclusion générale revient sur les points saillants des différents chapitres et donne une perspective pour de futurs travaux. / This master's thesis presents the results of the thermal diffusivity of composite materials and the calculation of the pyrometric temperature of a steel plate and a composite material. The introduction gives the challenges and objectives of the work as well as a brief overview of the body of the dissertation. Chapter 2 presents the first scientific article entitled "Thermal Diffusivity Measurements With Flash Method at Different Depths In a Burned Composite Material". In this chapter, we measure the thermal diffusivity at room temperature of composite materials before and after attack by a flame from a propane burner. The thermal diffusivities obtained vary between 1.23e-07 m²/s to 3.14e-07m²/s for the first sample of composite and between 2.10e-07 m²/s and 3.14e-07 m²/s for other samples. The Annex A also presents the thermal diffusivity as a function of the depth of a sample of composite burnt for 15 seconds. In the burnt part of the sample, we observe a convergence of thermal diffusivity towards its initial value of 4.25 e-07 m²/s when unburned. This convergence as a function of depth follows a polynomial trend of order 2. Chapter 3 presents the second scientific article entitled "Temperature Calculation of a Steel Plate under Kerosene Flame Attack Using Two-Color Pyrometry". The temperature of a steel plate is measured without touching the material using an infrared camera containing two "flame-transparent" filters at 3 800 nm and 3 950 nm. The calculated pyrometric temperatures reach 600°C in steady state and agree with thermocouples previously embedded in the plate. Annex B gives the pyrometric temperature for a composite sample. The conclusion returns to the salient points of the different chapters and gives a perspective for future work.

L’élévation de la température est l’un des principaux paramètres limitant la puissance nominale des machines électriques. La température atteinte au niveau des bobinages, peut avoir de graves conséquences sur le système d’isolation des enroulements et peut ainsi réduire la durée de vie des machines électriques. Le travail de recherche effectué dans cette thèse s’attache à l’extraction de modèles thermiques simplifiés permettant la prédiction des niveaux d’échauffement. Nous avons alors mis en place une démarche basée sur une méthode numérique (Finite Intgeration Technique) qui permet une identification naturelle des grandeurs du modèle thermique. Cette démarche nécessite d’homogénéiser le bobinage en le remplaçant par un seul matériau homogène équivalent permettant de reproduire le même comportement thermique du cas réel du bobinage. Pour ce faire, plusieurs techniques d’homogénéisation ont été employées. Nous nous sommes également intéressés aux différentes configurations des conducteurs dans l’encoche en vue d’obtenir une meilleure évacuation de la chaleur dans le bobinage des machines électriques. La démarche proposée dans ce travail a pout objectif d’obtenir des modèles thermiques simplifiés qui peuvent être réduit à un seul nœud pour calculer la température du point chaud. La validité des modèles est évaluée par comparaison aux éléments finis en considérant deux formes géométriques de l’encoche : une encoche simple puis une encoche de géométrie plus complexe que l’on retrouve dans une machine à commutation de flux. / The temperature rise is one of the main parameters limiting the power of electrical machine. In fact in the stator windings the temperature rise decreases the performances of its insulation system and it can reduce the life time of the motors and it may even lead to the motor failure. Appropriate models of the windings are necessary to find the hot spot of the machine. The work proposed in this thesis focuses on the extraction of simplified thermal models in order to evaluate the temperature distribution. An approach based on a numerical method (Finite Integration Technique) has been developed allowing the identification of the thermal model parameters. As a first step the homogenization of the winding is necessary to obtain the thermal model of the stator slot which has a complex heterogeneous structure requiring careful modeling. The objective is then to replace the conductors and the resin by one homogenous material that reproduces a similar thermal behavior. Several homogenization techniques are used to determine the effective thermal conductivity of the composite material. We are also interested to study different configurations or distributions of the conductors in the slot to limit heat dissipation in the windings of electrical machines. The second part of this thesis presents a method, based on the Finite Integration Technique (FIT) for the discretization that gives us an equivalent thermal model allowing the evaluation of transient temperature evolutions in the slot with low calculation cost.