Scheduling problems may be encountered in many situations in everyday life. Organizing daily activities and planning a travel itinerary are both examples of small optimization problems that we try to solve every day without realizing it. However, when these problems take on larger instances, their resolution becomes a difficult task to handle due to prohibitive computations that generated. This dissertation deals with the Two-Stage Flow-shop problem that consists of three machines and in which we have two sets of jobs. The first set has to be processed, in this order, by machine M± and then by machine M2. Whereas, the second set of jobs has to be processed, in this order, by machine M± and then by machine M3. As we can see, machine M1 is a shared machine, and the other two machines are dedicated to each of the two subsets of jobs. This problem is known to be strongly NP-Hard. This means there is a little hope that it can be solved by an exact method in polynomial time. So, special cases, heuristic, and meta-heuristic methods are well justified for its resolution. We thus started in this thesis to present special cases of the considered problem and showed their resolution in polynomial time. In the approximation front, we solved the considered problem with heuristic and meta-heuristic algorithms. In the former approach, we designed two heuristic algorithms. The first one is based on Johnson's rule, whereas the second one is based on Nawez, Enscore, and Ham algorithm. The experimental study we have undertaken shows that the efficiency and the quality of the solutions produced by these two heuristic algorithms are high. In the latter approach, we designed a Particle Swarm Optimization algorithm. This method is known to be popular because of its easy implementation. However, this algorithm has many natural shortcomings. We thus combined it with the tabu search algorithm to compensate the negative effects. The experimental study shows that the new hybrid algorithm outperforms by far not only the standard Particle Swarm Optimization, but also the tabu search method we also designed for this problem.

Atmospheric icing affects a wide variety of man-made structures in many countries. It is generally well known to occur in countries like Japan, Canada, Iceland, Russia as well as China. When the power transmission lines are subject to icing, huge corona loss due to corona discharge or rupture of transmission lines may be caused because of the ice load. In the worst-case scenario, it would lead to power outage and collapse of tower. The objective of this study is to investigate the effects of electric field and corona discharge on ice accreted on high-voltage conductor. The research was approached by two methods, experiments and simulations. To achieve this objective, experiments were carried out by means of a corona cage in a climate room at CIGELE laboratories, University of Quebec in Chicoutimi (UQAC) and the simulations were performed by a finite element software. Rime and glaze were considered in the present study as they are thought to be the most adverse conditions for power transmission lines. The experimental results showed that the electric field has a significant influence on ice formation. Under both rime and glaze ice conditions, the weight of ice accreted on the surface of the conductor increased with electric field strength up to 20 kVrms/cm and then decreased as it is increased further. Without voltage applied on the conductor, about half of the total weight of glaze ice can be contributed by the icicle accretion. In the presence of electric field, the weight percentage of icicles could be lowered to 14%. When the water film was freezed right after they reached the bottom of the conductor, the icicle spacing was independent of electric field. If developed water pedants were formed before they were freezed, the icicle spacing decreased with an increase of electric field. Due to the repulsion force of the pendant drops at the icicle tip, the presence of electric field can result in an angle between adjacent icicles accreted on the conductor. This angle increased with an increase of conductor surface electric field. The corona loss was mainly contributed by the fundamental component. The contribution of other harmonic components on corona loss can be neglected, except for the harmonic component which was already significant in the applied voltage. The power factor of the 3rd harmonics can be used to determine whether the conductor is running below or above its corona onset voltage. If it was close to 0.5, the conductor was running near its corona onset voltage. If it was higher than 0.5, it can be expected that the conductor was operated beyond its corona onset voltage. According to the simulated results, it was found that when the electric field is no higher than 20 kVrms/cm, the ice accretion model works well. However, with the electric field increased further, the results diverged because of the generation of corona wind. Le givrage atmosphérique affecte un éventail de structures dans beaucoup de pays, tels que le Japon, le Canada, l’Islande, la Russie et également la Chine. Les lignes de transport de l’énergie électrique soumises aux accumulations de glace peuvent subir d’importantes pertes d’énergie à la suite de décharges couronne ou de rupture des conducteurs. Dans le pire des cas, ceci peut dégénérer en coupures de courant et dans l’effondrement de pylônes. L’objectif poursuivi par ce travail est l’étude des effets du champ électrique et des décharges couronne sur la glace accumulée sur les conducteurs à haute tension. Deux approches ont été utilisées dans cette recherche : l’approche expérimentale et la simulation numérique. Pour atteindre cet objectif, des expériences pratiques ont été effectuées en utilisant une configuration cylindrique montée dans une chambre climatique aux laboratoires de la CIGELE à l’université du Québec à Chicoutimi (UQAC). Quant aux simulations numériques, elles ont été réalisées par la méthode des éléments finis. Le givre lourd et le verglas ont été utilisés dans cette étude, car ces types de glace sont considérés comme les plus dangereuses pour les lignes de transport d’énergie électrique. Les résultats expérimentaux ont montré que le champ électrique a un effet significatif sur la formation de la glace. Dans des conditions de givre ou de verglas, le poids de la glace accumulée à la surface du conducteur augmente avec l’intensité du champ électrique jusqu’à 20 kVrms/cm, pour ensuite diminuer si cette intensité augmente davantage. En l’absence de tension appliquée au conducteur, environ la moitié du poids total de verglas est attribuable à l’accumulation de glaçons. En présence d’un champ électrique, le pourcentage en poids des glaçons peut diminuer jusqu’à 14%. Lorsque le film d’eau gèle immédiatement après avoir atteint la surface inférieure du conducteur, l’espacement entre les glaçons devient indépendant du champ électrique. À cause de la force de répulsion des gouttes d’eau en suspension au bout des glaçons, la présence d’un champ électrique peut résulter en la formation d’un angle entre les glaçons adjacents accumulés sur le conducteur. Cet angle augmente avec l’accroissement du champ électrique à la surface du conducteur. La perte en énergie due à l’effet couronne provient principalement de la composante fondamentale. La contribution des autres composantes harmoniques sur la perte couronne est négligeable, sauf pour la composante harmonique, qui était déjà significative dans la tension appliquée. Le facteur de puissance relatif à la 3e harmonique peut être utilisé pour déterminer si le conducteur est alimenté par une tension électrique plus basse ou plus élevé que la tension de seuil de l’effet couronne. Si le facteur de puissance est de 0.5, le conducteur est sous une tension près de la tension de seuil de l’effet couronne. S’il est supérieur à 0.5, on peut supposer que le conducteur est alimenté par une tension plus élevé que la tension de seuil de l’effet couronne. En se basant sur les résultats de la simulation, il a été observé que lorsque le champ électrique à surface du conducteur ne dépasse pas 20 kVrms/cm, le modèle d’accumulation de glace fonctionne adéquatement. Toutefois, si le champ électrique augmente davantage, les résultats divergent à cause de la génération de vent électrique.

RÉSUMÉ La présente étude vise la modélisation et la simulation du four Riedhammer pour la cuisson des cathodes. On retrouve trois principales sections. La première section décrit le fonctionnement et la géométrie du four Riedhammer utilisé au Centre des Produits Cathodiques de l'usine d'Arvida. La seconde section explique en détail la théorie du modèle dynamique et les équations s'y rattachant. On détaille entre autres les hypothèses simplificatrices, les équations de bilan d'énergie et de quantité de mouvement, le calcul du coefficient de transfert de chaleur, la méthode de résolution par différences finies "Hopscotch", la méthode de calcul des températures initiales de solide et la méthode utilisée pour les chambres en feu. Finalement, dans la dernière section, on simule des cycles de permutation de 28, 56 et 112 heures, puis on étudie les résultats obtenus.

Grâce à l'ère informatique, la modélisation mathématique fait l'objet d'une meilleure utilisation pour prédire le comportement d'une ou de plusieurs composantes d'un système dans un temps de plus en plus réduit. Ainsi, les grandes industries utilisant des combustibles fossiles comme source d'énergie, et s'intéressant aux différents phénomènes en jeu qui s'établissent dans leurs fournaises, n'ont cessé, avec l'aide de l'ordinateur, d'utiliser des méthodes numériques, pour solutionner le problème complexe et dominant de transfert de chaleur par rayonnement. La méthode de zones qui permet de résoudre le problème d'échange de chaleur par rayonnement existe depuis trois décennies. La complexité de l'utilisation des, principes de base et la difficulté qui en résulte pour la combiner avec d'autres méthodes indispensables à une prédiction adéquate des autres phénomènes en jeu dans le système, nous ont amené à développer une technique plus simplifiée, "MÉTHODE DES PLANS IMAGINAIRES", en visant une réduction de temps. La validité des résultats s'est avérée excellente autant pour les gaz réels que pour les gaz gris. Le temps de calcul est réduit, dépassant le facteur 20 pour certains maillages.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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