[ES] La micromovilidad abarca dispositivos compactos, ligeros y de baja velocidad diseñados para viajes urbanos cortos, ya sean personales o compartidos. Se están integrando en las calles como parte de una transición hacia diseños urbanos más amigables para peatones y menos centrados en automóviles. Sin embargo, esta integración ha generado riesgos de seguridad debido a las diferencias en velocidad y masa entre los vehículos de micromovilidad y el tráfico motorizado. Para mitigar estos riesgos, los diseñadores urbanos implementan medidas como carriles protegidos y separaciones de altura para crear espacios entre los carriles para bicicletas y las calzadas más transitadas. A pesar de estas mejoras, las curvas en los carriles para bicicletas presentan desafíos importantes, ya que su diseño puede influir en el comportamiento de los usuarios, generando conflictos con otros ciclistas y peatones, así como caídas frecuentes. Muchos de estos incidentes no se informan, aunque los riesgos permanecen, especialmente en situaciones graves.El objetivo de esta tesis es identificar posibles conflictos en las curvas de los carriles para bicicletas mediante la introducción de un nuevo indicador de seguridad, el "Radio Ajustado Efectivo", y una metodología dinámica para evaluar la seguridad de los ciclistas y usuarios de patinetes en dichas curvas. La metodología propuesta incluye seis pasos: (i) selección de la ubicación, (ii) recopilación de datos geométricos, (iii) grabación de video, (iv) extracción de trayectorias y velocidad, (v) visualización y (vi) análisis. Para el estudio, se recopilaron datos de video naturalistas de 900 usuarios en nueve localizaciones de curvas con geometrías variadas, dividiendo cada curva en tres secciones: Punto de Curvatura (PC), Punto Medio (PM) y Punto de Tangencia (PT). Además, se definieron cuatro áreas de interés para capturar la posición lateral y la velocidad de los usuarios.Los resultados se visualizaron mediante Python para analizar trayectorias ajustadas, mapas de calor de violación de carriles y patrones de velocidad. Posteriormente, se calculó el Radio Ajustado Efectivo a partir de curvas circulares ajustadas, y se realizó un Análisis de Varianza (ANOVA) unidireccional para comparar los valores medios. Los gráficos revelaron diferencias significativas en el Radio Ajustado Efectivo entre los giros a la derecha y a la izquierda, especialmente en curvas con radios más pequeños. Los usuarios, independientemente del tipo de vehículo, tendieron a cortar las curvas durante los giros a la izquierda, resultando en un Radio Ajustado Efectivo menor y una mayor violación de los carriles. En las curvas más grandes (22 y 78 metros), los usuarios que giraban a la derecha mantuvieron patrones similares a los observados en curvas más pequeñas, mientras que los que giraban a la izquierda seguían la geometría de la curva, reduciendo las violaciones de carril. Para los patinetes, los valores del Radio Ajustado Efectivo se acercaron más al radio real en las curvas más pequeñas.El análisis de velocidad destacó conflictos potenciales y una capacidad de manejo reducida en usuarios que infringían los límites de los carriles. En conclusión, el Radio Ajustado Efectivo se presenta como un valioso indicador para identificar comportamientos de riesgo entre los usuarios de micromovilidad, lo que podría aumentar el riesgo de conflictos frontales, de cruce y de ángulo lateral. Esta tesis contribuye al avance en el diseño de infraestructuras para micromovilidad mediante la introducción del Radio Ajustado Efectivo como una nueva medida de seguridad basada en el movimiento, proporcionando un análisis detallado del riesgo espacial y abordando limitaciones en los métodos actuales de análisis de trayectorias en alta resolución. / [CA] La micromobilitat es refereix a dispositius compactes, lleugers i de baixa velocitat per a viatges curts en entorns urbans, ja siguin personals o compartits. Aquests dispositius s'estan integrant en els carrers com a part d'una transició cap a dissenys urbans més orientats als vianants. Tanmateix, aquesta integració ha generat riscos de seguretat i incomoditats tant per als usuaris de micromobilitat com per al trànsit motoritzat, a causa de les grans diferències en velocitat i massa. Per a abordar aquests riscos, els dissenyadors urbans han implementat mesures com carrils protegits i carrils amb separació d'altura per a crear espai entre els carrils bici i les calçades transitades. En aquest context, les transicions de recta a corba o corbes aïllades són segments crítics pel que fa a la seguretat. El disseny d'aquestes corbes pot influir en el comportament dels usuaris, causant conflictes amb altres ciclistes i vianants, així com caigudes freqüents. Tot i que molts d'aquests incidents no es reporten, el risc persisteix en situacions greus. L'objectiu principal d'aquesta tesi és identificar situacions potencials de conflicte mitjançant la introducció d'un nou indicador de seguretat, el "Radi Ajustat Efectiu", i una metodologia dinàmica per a avaluar la seguretat dels usuaris de micromobilitat (ciclistes i patinets) en corbes aïllades de carrils bici. Aquesta metodologia consta de sis components: (i) selecció de la localització, (ii) recopilació de dades geomètriques, (iii) gravació de vídeo, (iv) extracció de trajectòries i velocitat, (v) visualització i (vi) anàlisi. Es van recollir dades de vídeo naturalistes de 900 usuaris de carrils bici en nou localitzacions amb corbes de geometria variada per a analitzar els seus patrons de moviment espaciotemporals. Les corbes es van dividir en tres seccions: Punt de Curvatura (PC), Punt Mitjà (PM) i Punt de Tangència (PT), i es van definir quatre àrees d'interès per a capturar la posició lateral i la velocitat. Els resultats es van visualitzar amb Python per a analitzar les trajectòries ajustades, mapes de calor de violació de carrils i patrons de velocitat. Es va calcular el Radi Ajustat Efectiu a partir de corbes circulars ajustades, i es va realitzar una Anàlisi de Variància (ANOVA) unidireccional per a comparar els valors mitjans. Els gràfics resultants van mostrar diferències significatives en el Radi Ajustat Efectiu entre girs a la dreta i a l'esquerra, especialment en corbes amb radis més petits. Independentment del tipus d'usuari, aquests tendien a tallar la corba durant els girs a l'esquerra, reduint així el Radi Ajustat Efectiu i incrementant les violacions dels carrils. Els mapes de calor van confirmar que els usuaris que giraven a l'esquerra sovint infringien els carrils dedicats, augmentant el risc de col·lisions. En corbes més grans (22 i 78 metres), els usuaris que giraven a la dreta mantenien patrons similars, mentre que els que giraven a l'esquerra seguien la geometria de la corba, reduint les violacions. En el cas dels patinets, els valors del Radi Ajustat Efectiu eren més pròxims al radi real en corbes més petites. L'anàlisi de velocitat va subratllar possibles conflictes i una capacitat de maneig reduïda en usuaris que infringien els límits dels carrils. En conclusió, el Radi Ajustat Efectiu es presenta com un indicador valuós per a identificar patrons de comportament arriscat entre usuaris de micromobilitat, amb un augment potencial del risc de conflictes frontals, d'encreuament i d'angle lateral. Aquesta tesi aporta una contribució significativa al disseny d'infraestructures de micromobilitat en introduir el Radi Ajustat Efectiu com una nova mesura de seguretat basada en el moviment, oferint un anàlisi detallat del risc espacial i abordant limitacions en els mètodes actuals d'extracció de dades i d'anàlisi de trajectòries a alta resolució. / [EN] Micromobility refers to compact, low-mass, low-speed devices for short-distance urban travel, either personal or shared. They are being integrated into busy streets as part of a shift from auto-centric to slower, more pedestrian-friendly city designs. However, the integration has created safety risks and discomfort for both micromobility users and motor traffic due to large differences in speed and mass. To address this, urban designers implement measures such as protected lanes, lanes with differential heights, and buffered lanes to create space between bike lanes and roads on busier streets. Through this dedicated infrastructure, tangent-to-curve transitions or isolated curves are the most critical segments of bike lane when considering safety measures. Their design can significantly influence user behavior, often leading to conflicts with other bike lane users, pedestrians, and frequent fall incidents. Unfortunately, many of these incidents on a bike lane go underreported, but the risk persists in serious scenarios. The primary aim of this thesis is to identify potential conflict situations by introducing a novel safety indicator, the "Effective Fitted Radius", and a dynamic tracking methodology to assess the safety of micromobility users (cyclists and e-scooters) on isolated bike lane curves. This methodology comprises six key components: (i) site selection, (ii) geometric data collection, (iii) video recording, (iv) speed and position extraction, (v) visualization, and (vi) analysis. Naturalistic video data from 900 bike lane users at nine curve sites with varied geometry were collected to examine their spatio-temporal movement patterns. For this purpose, each curve was divided into three sections -Point of Curvature (PC), Midpoint (MP), and Point of Tangency (PT)-, and four areas of interest were defined to capture lateral position and speed. Subsequently, the outcomes were visualized using Python to analyze fitted trajectories, lane violation heat maps, and speed patterns. The Effective Fitted Radius was then computed from fitted circular curves, and one-way Analysis of Variance (ANOVA) was conducted to compare mean values. The resulting raincloud plots revealed significant variations in Effective Fitted Radius between right-turn and left-turn movements, particularly in smaller curve radii. Users, irrespective of their type, tended to cut the curve and generate smaller Effective Fitted Radius values during left-turns. Lateral displacement heat maps further confirmed that left-turn users often violated dedicated lanes, posing collision risks. In larger curve radii (22 and 78 meters), right-turn users maintain similar patterns observed in smaller radii, while left-turn users follow the curve geometry, reducing lane violations. For e-scooters, Effective Fitted Radius values cluster more closely around the actual radius in smaller radii. Speed analysis underscored potential conflicts and reduced handling capabilities for users breaching lane boundaries. In conclusion, the Effective Fitted Radius emerges as a valuable indicator for assessing and identifying risky behavioral patterns among micromobility users, many of which could escalate the risk of head-on, crossing, and side-angled conflicts between users. This thesis advances the understanding and methodology of micromobility infrastructure design by introducing the Effective Fitted Radius (EFR) as a novel movement-based surrogate measure of safety, offering a detailed spatial risk analysis and addressing critical limitations in current motion data extraction and trajectory analysis methods in high resolution. / Hossein Sabbaghian, M. (2024). Developing a comprehensive methodology to improve geometric design and safety in Micromobility infrastructure [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/212521

[ES] La creación de conocimiento no solo es el núcleo del crecimiento económico, sino también la base del bienestar social. La cocreación de conocimiento hoy en día depende de una amplia colaboración entre diversos sectores de la sociedad, especialmente en los esfuerzos colaborativos entre universidades e industrias. Investigar la dinámica de la cocreación de conocimiento y su impacto es esencial, especialmente en un contexto donde las empresas están se han convertido en actores clave de la innovación. Este nivel de participación en I+D presenta varios beneficios, pero también plantea dudas sobre el impacto científico y la calidad de la investigación impulsada por empresas. El objetivo principal de esta tesis doctoral es abordar tres preguntas de investigación. Primero, investigar la influencia del crecimiento económico en los resultados de la cocreación de conocimiento científico de las empresas y su impacto científico. Segundo, examinar el papel de diferentes tipos de canales de transferencia de conocimiento, los canales formales, informales y cocreativos, en la relación entre crecimiento económico y su impacto científico. Tercero, explorar el aumento de las motivaciones centradas en el equipo para colaborar con la industria de los cocreadores en el contexto de las prácticas de gestión universitaria y la cultura de evaluación (lo que denominamos gerencialismo de la academia). El contexto del estudio es la cocreación de conocimiento en España. Durante el período de estudio, de 2000 a 2016, varias condiciones institucionales y socioeconómicas han cambiado la dinámica de la cocreación entre universidades e industria. El análisis empírico utiliza tres fuentes de datos. Primero, datos cualitativos de entrevistas semiestructuradas con investigadores universitarios e industriales. Segundo, un conjunto de datos de publicaciones de 15,500 empresas españolas que abarcan desde 2000 hasta 2016. Tercero, una encuesta realizada a los 3,338 autores correspondientes de estas publicaciones. En general, esta tesis explora cómo los aspectos de la cocreación universidad-industria y su impacto responden a los cambios en las condiciones institucionales y socioeconómicas. Primero, se proporciona evidencia empírica para confirmar una teoría del ciclo, que postula que el crecimiento económico mantiene una relación curvilínea con la cocreación de conocimiento científico de las empresas con las universidades y con su impacto científico. Segundo, muestra un efecto negativo de los canales informales sobre el impacto científico de la ciencia colaborativa, y un efecto moderador positivo de los canales informales y cocreativos en la relación entre el crecimiento económico y el impacto científico. Tercero, ilustra el impacto del gerencialismo académico en la evolución de motivaciones individuales hacia motivaciones centradas en el equipo para colaborar con la industria entre los cocreadores universitarios. Estos hallazgos sugieren que la creación de conocimiento y el impacto científico de las empresas españolas son vulnerables a las fluctuaciones económicas, lo que resulta en cierta inestabilidad para cocrear conocimiento científico de alta calidad. Por otro lado, esta tesis destaca la importancia del papel de los programas de colaboración impulsados por el gobierno en el avance de la ciencia empresarial. Al confirmar un efecto positivo de los canales cocreativos, muestra que los proyectos conjuntos financiados con fondos públicos apoyan la ciencia colaborativa y potencian los efectos del crecimiento económico en el impacto científico. Finalmente, al explorar las motivaciones en el contexto del gerencialismo académico, la tesis reflexiona sobre los riesgos de un control y una performatividad excesivos en ciertas condiciones laborales dentro de las universidades, que influyen en las motivaciones de los académicos para colaborar con las industrias. / [CA] La creació de coneixement no només és el nucli del creixement econòmic, sinó també la base del benestar social. La cocreació de coneixement avui dia depèn d'una àmplia col·laboració entre diversos sectors de la societat, amb un èmfasi predominant en els esforços col·laboratius entre universitats i indústries. Investigar la dinàmica de la cocreació de coneixement i el seu impacte és essencial, especialment en un context on les corporacions estan progressivament convertint-se en actors clau en el panorama de la innovació, i la seva implicació planteja dubtes sobre l'impacte científic i la qualitat de la investigació impulsada per empreses. Aquest nivell de participació en R+D presenta diversos beneficis, però també planteja dubtes sobre l'impacte científic i la qualitat de la investigació impulsada per empreses. L'objectiu principal d'aquesta tesi doctoral és abordar tres conjunts de preguntes d'investigació. Primer, investigar la influència del creixement econòmic en els resultats de la cocreació de coneixement científic de les empreses i el seu impacte científic. Segon, examinar el paper de diferents tipus de canals de transferència de coneixement en la relació entre creixement econòmic i impacte científic. Es prova el paper dels canals formals, informals i cocreatius en particular. Tercer, explorar l'augment de les motivacions centrades en l'equip per col·laborar amb la indústria dels cocreadors en el context de les pràctiques de gestió universitària i la cultura d'avaluació (el que anomenem managerialisme de l'acadèmia). El context de l'estudi és la cocreació de coneixement a Espanya. Durant el període d'estudi, del 2000 al 2016, diverses condicions institucionals i socioeconòmiques han canviat la dinàmica de la cocreació entre universitats i indústria. L'anàlisi empíric es basa en tres fonts principals de dades. Primer, dades qualitatives d'entrevistes semiestructurades amb investigadors universitaris i industrials. Segon, un conjunt de dades de publicacions de 15.500 empreses espanyoles que abasten des del 2000 fins al 2016. Tercer, una enquesta realitzada als 3.338 autors corresponents d'aquestes publicacions. En general, aquesta tesi compleix el seu objectiu d'explorar com els aspectes de la cocreació universitat-indústria i el seu impacte en la ciència empresarial responen als canvis en les condicions institucionals i socioeconòmiques. Primer, aquesta tesi proporciona evidència empírica per confirmar una teoria del cicle universitat-indústria, que postula que el creixement econòmic manté una relació curvilínia amb la cocreació de coneixement científic de les empreses amb les universitats i el seu impacte científic. Segon, mostra un efecte negatiu dels canals informals sobre l'impacte científic de la ciència col·laborativa, i un efecte moderador positiu dels canals informals i cocreatius en la relació entre creixement econòmic i impacte científic. Tercer, il·lustra l'impacte del managerialisme acadèmic en l'evolució de motivacions autocentrades cap a motivacions centrades en l'equip per col·laborar. Aquests resultats suggereixen que la creació de coneixement i l'impacte científic de les empreses espanyoles són vulnerables a les fluctuacions econòmiques, resultant en una capacitat inestable per cocrear coneixement científic d'alta qualitat. D'altra banda, aquesta tesi destaca la importància del paper dels programes de col·laboració impulsats pel govern en l'avenç de la ciència empresarial. En confirmar un efecte positiu dels canals cocreatius, mostra que els projectes conjunts finançats amb fons públics donen suport a la ciència col·laborativa i potencien els efectes del creixement econòmic en l'impacte científic. Finalment, en explorar les motivacions en el context del managerialisme acadèmic, la tesi reflexiona sobre els riscos d'un control i una performativitat excessius en certes condicions laborals dins les universitats, que influeixen en les motivacions dels acadèmics per col·laborar amb les indústries. / [EN] Knowledge creation is not only the core of economic growth, but also the basis of social welfare. Knowledge co-creation nowadays relies on extensive collaboration across diverse sectors of society, with a predominant emphasis on collaborative endeavours between universities and industries. Investigating the dynamics of knowledge co-creation and its impact is essential, particularly within a context where corporations are progressively becoming pivotal players in the innovation landscape and its involvement raises doubts regarding business scientific impact and its quality. This level of involvement in R&D present several benefits, but also raises doubts regarding the scientific impact and quality of business-driven research. The primary objective of this doctoral thesis is to address three sets of research questions. First, to investigate the influence economic growth on firms' scientific knowledge co-creation outputs and its scientific impact. Second, to examine the role of different types of knowledge transfer channels in the relationship of economic growth and scientific impact. The role of formal channels, informal channels, and cocreative channels in particular, is tested. Third, to explore the rise of team-centred motivations to collaborate with industry of co-creators in the context of university management practices, and assessment culture (what we denominate as managerialism of academia). The context of the study is Spanish co-creation of knowledge. Over the period of study from 2000 to 2016, several institutional and socio-economic conditions have changed the dynamics of co-creation between universities and industry. The empirical analysis relies on three main data sources. First, qualitative data from semi-structured interviews with university and industry researchers. Second, a dataset of publications from 15,500 Spanish firms spanning 2000 to 2016. Third, a survey conducted to the 3,338 corresponding authors of these publications. In general, this thesis fulfils its objective of exploring how aspects of university-industry co-creation and its impact on business science respond to changes in institutional and socio-economic conditions. First, this thesis provides empirical evidence to confirm a university-industry cycle theory, positing that economic growth maintains a curvilinear relationship with firms' co-creation of scientific knowledge with universities and its scientific impact. Second, it shows a negative effect of informal channels on the scientific impact of collaborative science, and a positive moderating effect of informal and cocreative channels on the relationship between economic growth and scientific impact. Third, it illustrates the impact of academic managerialism on the evolution of self-centred towards team-centred motivations to collaborate with industry among university co-creators. These findings suggest that knowledge creation and the scientific impact of Spanish firms are vulnerable to economic fluctuations, resulting in an unstable capacity to co-create high-quality scientific knowledge. On the other hand, this thesis highlights the importance of the role of government-driven collaboration programmes in advancing business science. By confirming a positive effect of co-creative channels, it shows that informal channels and joint projects financed by public funds support collaborative science and boost the effects of economic growth on scientific impact. Finally, when exploring the motivations within the context of academic managerialism, the thesis reflects on the risks of excessive control and performativity in certain working conditions within universities, which influence academics' motivations to collaborate with industries. The conclusions of this thesis offer valuable insights for policymakers and practitioners aiming to optimize strategies for promoting innovation and scientific impact of collaborative research. / This thesis received funding from the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities, through Project CSO2016-79045-C2-2-R of the Spanish National R&D&I Plan. The Spanish Ministry of Economy and Competitiveness funded a pre-doctoral contract, BES-2017-082285, to develop the thesis within the framework of the same project / Gómez Aguayo, AM. (2024). Dynamics of University-Industry Knowledge Co-creation: Coping with Economic Swings and Academic Managerialism [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213303

[ES] El proyecto ESTiMatE nace con el objetivo de mejorar la precisión de las predicciones de hollín para la reducción de emisiones y una mayor sostenibilidad ambiental en la aviación. Para ello es crucial comprender a fondo fenómenos que influyen en la formación de hollín, incluyendo atomización del combustible, mezcla, combustión y formación de emisiones. La presente tesis, como parte del proyecto, se centra en el primer paso para caracterizar las spray flames, el proceso de atomización del líquido. Existen modelos empíricos para ello, pero el objetivo de este trabajo es desarrollar un nuevo modelo fenomenológico a través de simulaciones de alta fidelidad. Se propone acoplar este modelo a los códigos PRECISE-UNS y Alya para inyectar gotas en simulaciones Lagrangianas, reproduciendo de forma efectiva las características clave de atomización primaria en la formación del spray. Realizar estudios sobre la configuración anular de atomizadores prefilming airblast es un gran desafío, por lo que los esfuerzos se han enfocado en la configuración plana como alternativa que proporciona información valiosa. El KIT ha hecho contribuciones notables en este sentido al desarrollar un banco de pruebas de configuración plana, generando una base de datos extensa con resultados que abarcan diversos fluidos de trabajo y condiciones de operación para validar los cálculos. Esta tesis investiga la atomización primaria en estos dispositivos con un enfoque computacional a través de simulaciones eDNS con el código PARIS Simulator. Se utilizan simulaciones VOF-DNS del borde del atomizador para obtener información, y simulaciones LES monofásicas precursoras que permiten tener en cuenta la turbulencia del gas en la entrada. No obstante, se han propuesto dos metodologías derivadas a partir de eDNS, extendiéndola con simulaciones LES bifásicas adicionales. La primera de ellas impone un espesor y velocidad constantes para la película líquida en la entrada, pero sus valores medios se obtienen procesando las nuevas simulaciones LES bifásicas. Esta metodología ha sido validada para una condición de operación de referencia, representativa del reencendido en altitud. La segunda, introduce un espesor y velocidad variables de la película líquida, constituyendo una condición de contorno más realista. Se han realizado dos estudios diferentes. Por un lado, utilizando la primera metodología, se realizó un estudio paramétrico para investigar el impacto de la velocidad media del gas y las propiedades del fluido en la formación de estructuras líquidas. Al variar estos parámetros se observan diferencias en los mecanismos de ruptura basadas en M como en la literatura. La base para un modelo fenomenológico se ha establecido utilizando estos resultados y puede extenderse con más condiciones de operación siguiendo la metodología descrita. Por otra parte, se ha realizado una comparación entre ambas metodologías para considerar la influencia de la historia de la película de combustible en la atomización primaria. En este estudio, al mejorar las condiciones de contorno a la entrada, se ha reproducido con éxito la fenomenología presente en los experimentos, al contrario que con la eDNS estándar. Se ha propuesto una nueva técnica de postprocesado para caracterizar las estructuras líquidas. Los métodos habituales detectan gotas en un dominio 3D, pero solamente detectan ligamentos en una proyección 2D utilizando optimización de funciones algebraicas. Sin embargo, este nuevo método es capaz de encontrar gotas y ligamentos en 3D mediante OpenCV. También ha sido validado con resultados de la literatura. Con todo, la tesis ha sentado las bases para el desarrollo de modelos específicos de atomización airblast mediante simulaciones de alta fidelidad, contribuyendo a una mejor predicción de los fenómenos de inyección, atomización, evaporación, mezcla y combustión de aeromotores que permita realizar un diseño más eficiente de éstos hacia una movilidad aérea sostenible. / [CA] El projecte ESTiMatE naix amb l'objectiu de millorar la precisió de les prediccions de sutge per a la reducció d'emissions i una major sostenibilitat ambiental en l'aviació. Per això, és crucial comprendre a fons fenòmens que influeixen en la formació de sutge, incloent atomització del combustible, mescla, combustió i formació d'emissions. La present tesi, com a part del projecte, se centra en el primer pas per caracteritzar les spray flames, el procés d'atomització del líquid. Existeixen alguns models empírics per això, però l'objectiu d'aquest treball és desenvolupar un nou model fenomenològic a través de simulacions d'alta fildelitat. Es proposa acoblar aquest model als codis PRECISE-UNS i Alya per injectar gotes en simulacions Lagrangianes, reproduint de manera efectiva les característiques clau d'atomització primària en la formació de l'spray. Realitzar estudis sobre la configuració anul·lar d'atomitzadors prefilming airblast és un gran desafiament, per la qual cosa els investigadors han enfocat els seus esforços en la configuració plana com alternativa que proporciona informació valuosa. El KIT ha fet contribucions notables en aquest sentit en desenvolupar un banc de proves de configuració plana, generant una base de dades extensa amb resultats que abasten diversos fluids de treball i condicions d'operació per a validar els càlculs. Esta tesi investiga l'atomització primària en aquests dispositius amb un enfocament computacional a través de simulacions eDNS emprant el codi PARIS Simulator. S'utilitzen simulacions VOF-DNS de la vora de l'atomitzador per a obtindre informació, i simulacions LES monofàsiques precursores que permeten tindre en compte la turbulència del gas a l'entrada. No obstant això, s'han proposat dues noves metodologies derivades a partir de eDNS, estenent-la amb simulacions LES bifàsiques addicionals. La primera d'elles imposa una grossària i velocitat constants per a la pel·lícula líquida en l'entrada, però els seus valors mitjans s'obtenen processant les noves simulacions LES bifàsiques. Aquesta metodologia ha sigut validada per a una condició d'operació de referència, representativa de la reencesa en altitud. La segona, introduïx una grossària i velocitat variables de la pel·lícula líquida, constituint una condició de contorn més realista. S'han realitzat dos estudis diferents. D'una banda, utilitzant la primera metodologia, es va realitzar un estudi paramètric per a investigar l'impacte de la velocitat mitjana del gas i les propietats del fluid en la formació d'estructures líquides. En variar estos paràmetres s'observen diferènciesen els mecanismes de ruptura basades en M com a la literatura. La base per a un model fenomenològic s'ha establit utilitzant aquests resultats i pot estendre's amb més condicions d'operació seguint la metodologia descrita. D'altra banda, s'ha realitzat en paral·lel una comparació entre totes dues metodologies per a considerar la influència de la història de la pel·lícula de combustible en l'atomització primària. En aquest estudi, en millorar les condicionsde contorn a l'entrada, s'ha reproduït amb èxit la fenomenologia present en els experiments, al contrari que amb la eDNS estàndard. S'ha proposat una nova tècnica de postprocessament per a caracteritzar les estructures líquides. Els mètodes habituals detecten gotes en un domini 3D, però solament detecten lligaments en una projecció 2D utilitzant optimització de funcions algebraiques. No obstant això, aquest nou mètode és capaç de trobar gotes i lligaments en 3D mitjançant la llibrería OpenCV. També ha sigut validat amb resultats de la literatura. Amb tot, la tesi ha establit les bases per al desenvolupament de models específics d'atomització airblast mitjançant simulacions d'alta fidelitat, contribuïnt a una millor predicció dels fenòmens d'injecció, atomització, evaporació, mescla i combustió dels aeromotors que permeta realitzar un disseny més eficient dels mateixos cap a una mobilitat aèria sostenible. / [EN] The project ESTiMatE emerges aiming to enhance the precision of soot predictions leading to reduced emissions and improved environmental sustainability in aviation. To achieve this, it is crucial to thoroughly understand various phenomena that influence soot formation, including fuel atomization, mixing, combustion, and subsequent emissions formation. The present thesis, as part of the project, focuses in the first step to characterize spray flames, the liquid atomization process. There exist some empirical models to characterize atomization, but the objective of this specific work package is to develop a new phenomenological model through high-fidelity simulations instead of empirical results. This model is proposed to be coupled to the PRECISE-UNS and Alya codes to inject droplets in Lagrangian simulations, effectively reproducing the key features of the primary atomization process on the spray formation. Conducting fundamental studies on the annular configuration of prefilming airblast atomizers is challenging, so researchers have directed their attention towards planar configurations as an alternative that can provide valuable insights. The KIT has made notable contributions in this regard by developing a dedicated planar test rig, generating a substantial database of results encompassing various working fluids and operating conditions for validation. This thesis investigates primary atomization in these devices with a computational approach using eDNS within the PARIS Simulator code. VOF-DNS simulations of the atomizing Edge are performed to obtain useful data, and precursor one-phase LES simulations in order to account for gas inflow turbulence at the DNS inlet. Nevertheless, two methodologies have been derived from eDNS, extending it with additional precursor two-phase LES simulations. The first one, imposes constant liquid film thickness and velocity at the DNS inlet, but their mean values are obtained processing the new two-phase LES simulations. It has been validated for a reference operating condition, representative of altitude relight. The second one, introduces variable liquid film thickness and velocity instead, constituting a more realistic boundary condition for the DNS. Two different studies have been conducted in this regard. On the one hand, using the former methodology, a parametric study was performed to investigate the impact of mean gas velocity and fluid properties on the formation of liquid structures. By varying these parameters differences on the breakup mechanisms are observed based on M as found in the literature. The basis for a phenomenological model has been established using these results, and it can be extended with more operating conditions following the described methodology. On the other hand, a comparison between both methodologies has been carried out in parallel, in order to account for the influence of film history on the primary atomization process. In this study, by improving the inlet boundary conditions, the phenomenology observed in the experiments has been succesfully reproduced, unlike with the standard eDNS. A novel post-processing technique for characterizing liquid structures has been proposed. Usual post-processing methods detect droplets in a 3D domain, but only detect ligaments in a top view 2D projection of it using algebraic functions optimization. However, this new method is able to find both droplets and ligaments as well as its 3D properties using the Open Computer Vision Library (OpenCV) instead. It has been also validated with the results in the literature. Overall, the thesis has laid the foundations for the development of specific airblast atomization models through the use of high-fidelity simulations,contributing to a better prediction of the injection, atomization, evaporation, mixing and combustion phenomena in aero engines, enabling a more efficient design towards sustainable air mobility. / Moreno Montagud, C. (2024). Computational Modelling of the Primary Atomization in Aero Engine Airblast Atomizers through a DNS Approach [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/211359

[ES] La investigación realizada como parte de este doctorado industrial en COMET Ingeniería y la Universitat Politècnica de València aborda el problema crítico de las cargas vibroacústicas durante la fase de despegue de los lanzadores espaciales. Estas son una amenaza para la integridad de la carga de pago. El enfoque es mejorar el comportamiento vibroacústico de los vehículos de lanzamiento mediante el desarrollo de tecnologías de mitigación y una metodología de predicción numérica. Se han identificado dos fases: predecir la generación y propagación del ruido aeroacústico y diseñar sistemas de mitigación del ruido. El objetivo en la predicción aeroacústica es doble: abordar la predicción imprecisa de la carga acústica durante el lanzamiento y comprender los mecanismos que modifican el campo acústico. Las condiciones hostiles de este entorno limitan la medición del ruido emitido por un vehículo de lanzamiento. Por tanto, hemos propuesto un método numérico basado en las mismas ecuaciones para resolver la generación y propagación del ruido con CFD. La primera estrategia que proponemos es un modelo de URANS, que ofrece factibilidad computacional con la capacidad de calcular campos de flujo promediados en conjunto mientras retiene el término transitorio. La segunda estrategia es una LES, que proporciona mayor precisión en un código diseñado para una eficiente computación con GPU. El estudio simula el entorno acústico durante el lanzamiento de un cohete VEGA con ambas estrategias. Los modelos CFD se han validado utilizando datos de lanzamientos reales, demostrando su eficacia en predecir ondas de choque, flujo turbulento y propagación del campo acústico. El estudio también explora el impacto de los deflectores en las cargas acústicas, enfatizando la importancia de la elección y forma del deflector. Además del campo cercano del chorro del cohete, se estudia el campo de presión en la cofia como novedad en este trabajo. Para la mitigación del ruido, la investigación se centra en metamateriales acústicos basados en resonadores de Helmholtz. Esta solución puede proporcionar una absorción casi perfecta dentro de la gama de sub-longitudes de onda y es totalmente sintonizable. El enfoque propuesto se basa en dos etapas para reducir el campo acústico que ingresa a la cofia. En primer lugar, se reduce el ruido en el camino de propagación en la plataforma, lo que disminuye el ruido de banda ancha hacia la cofia. En segundo lugar, se aumenta la TL de la carcasa de la cofia, lo que reduce el SPL que ingresa, y se maximiza la absorción interna para atenuar la reverberación. Se han realizado tres diseños de metamateriales: RTA para la plataforma de lanzamiento, SRA para el carenado y CHAR para aplicaciones multifuncionales en el carenado. Campañas experimentales validan la eficacia de estos metamateriales en la reducción del ruido, con logros destacados en coeficientes de absorción y pérdida de transmisión. La combinación de RTA y SRA en el lanzador VEGA resulta en una reducción del OASPL de 7.8 dB. Además, el CHAR ha sido diseñado para incorporar resonadores de Helmholtz en la estructura compuesta tipo sándwich de la cofia, con el objetivo de mejorar tanto las propiedades estructurales como la absorción de energía acústica al tiempo que proporciona un material ligero. Se exploran dos tipos de núcleos, siendo el diseño hexagonal el más eficiente en términos de masa y rendimiento estructural. Los hallazgos presentan una técnica innovadora de dos etapas para disminuir las cargas acústicas que llegan al carenado durante el despegue, reduciendo el riesgo de fallas técnicas. La solución propuesta supera a los materiales existentes de reducción de ruido, ofreciendo opciones de diseño personalizables adaptadas a entornos acústicos específicos. Además, los metamateriales exhiben una capacidad única para una absorción casi perfecta en frecuencias específicas, mostrando su potencial para aplicaciones prácticas en la industria aeroespacial. / [CA] La investigació realitzada com a part d'este doctorat industrial en *COMET Enginyeria i la Universitat Politècnica de València aborda el problema crític de les càrregues *vibroacústicas durant la fase d'enlairament dels llançadors espacials. Estes són una amenaça per a la integritat de la càrrega de pagament. L'enfocament és millorar el comportament *vibroacústico dels vehicles de llançament mitjançant el desenvolupament de tecnologies de mitigació i una metodologia de predicció numèrica. S'han identificat dos fases: predir la generació i propagació del soroll *aeroacústico i dissenyar sistemes de mitigació del soroll. L'objectiu en la predicció *aeroacústica és doble: abordar la predicció imprecisa de la càrrega acústica durant el llançament i comprendre els mecanismes que modifiquen el camp acústic. Les condicions hostils d'este entorn limiten el mesurament del soroll emés per un vehicle de llançament. Per tant, hem proposat un mètode numèric basat en les mateixes equacions per a resoldre la generació i propagació del soroll amb *CFD. La primera estratègia que proposem és un model de *URANS, que oferix factibilitat computacional amb la capacitat de calcular camps de flux fets una mitjana d'en conjunt mentres reté el terme transitori. La segona estratègia és una ELS, que proporciona major precisió en un codi dissenyat per a una eficient computació amb *GPU. L'estudi simula l'entorn acústic durant el llançament d'un coet VEGA amb totes dues estratègies. Els models *CFD s'han validat utilitzant dades de llançaments reals, demostrant la seua eficàcia a predir ones de xoc, flux turbulent i propagació del camp acústic. L'estudi també explora l'impacte dels deflectors en les càrregues acústiques, emfatitzant la importància de l'elecció i forma del deflector. A més del camp pròxim del doll del coet, s'estudia el camp de pressió en la còfia com a novetat en este treball. Per a la mitigació del soroll, la investigació se centra en *metamateriales acústics basats en ressonadors de *Helmholtz. Esta solució pot proporcionar una absorció quasi perfecta dins de la gamma de *sub-longituds d'ona i és totalment sintonitzable. L'enfocament proposat es basa en dos etapes per a reduir el camp acústic que ingressa a la còfia. En primer lloc, es reduïx el soroll en el camí de propagació en la plataforma, la qual cosa disminuïx el soroll de banda ampla cap a la còfia. En segon lloc, s'augmenta la *TL de la carcassa de la còfia, la qual cosa reduïx el *SPL que ingressa, i es maximitza l'absorció interna per a atenuar la reverberació. S'han realitzat tres dissenys de *metamateriales: *RTA per a la plataforma de llançament, *SRA per al carenat i *CHAR per a aplicacions multifuncionals en el carenat. Campanyes experimentals validen l'eficàcia d'estos *metamateriales en la reducció del soroll, amb assoliments destacats en coeficients d'absorció i pèrdua de transmissió. La combinació de *RTA i *SRA en el llançador VEGA resulta en una reducció del *OASPL de 7.8 dB. A més, el *CHAR ha sigut dissenyat per a incorporar ressonadors de *Helmholtz en l'estructura composta tipus sàndwitx de la còfia, amb l'objectiu de millorar tant les propietats estructurals com l'absorció d'energia acústica al mateix temps que proporciona un material lleuger. S'exploren dos tipus de nuclis, sent el disseny hexagonal el més eficient en termes de massa i rendiment estructural. Les troballes presenten una tècnica innovadora de dos etapes per a disminuir les càrregues acústiques que arriben al carenat durant l'enlairament, reduint el risc de falles tècniques. La solució proposada supera als materials existents de reducció de soroll, oferint opcions de disseny personalitzables adaptades a entorns acústics específics. A més, els *metamateriales exhibixen una capacitat única per a una absorció quasi perfecta en freqüències específiques, mostrant el seu potencial per a aplicacions pràctiques en la indústria aeroespacial. / [EN] The research carried out as part of this industrial doctorate at COMET Ingeniería and the Universitat Politècnica de València addresses the critical problem of vibro-acoustic loads during the liftoff phase of space launchers. These are a threat to the integrity of the payload. The approach is to improve the vibroacoustic behaviour of launch vehicles by developing mitigation technologies and a numerical prediction methodology. Two phases have been identified: predicting the generation and propagation of aeroacoustic noise and designing noise mitigation systems. The objective in aeroacoustic prediction is twofold: to address the inaccurate prediction of the acoustic load during launch and to understand the mechanisms that modify the acoustic field. The hostile conditions of this environment limit the measurement of the noise emitted by a launch vehicle. Therefore, we have proposed a numerical method based on the same equations to solve the noise generation and propagation with CFD. The first strategy we propose is a URANS model, which offers computational feasibility with the ability to compute ensemble-averaged flow fields while retaining the transient term. The second strategy is an LES, which provides higher accuracy in a code designed for efficient GPU computing. The study simulates the acoustic environment during the launch of a VEGA rocket with both strategies. The CFD models have been validated using data from real launches, demonstrating their effectiveness in predicting shock waves, turbulent flow and acoustic field propagation. The study also explores the impact of baffles on acoustic loads, emphasising the importance of baffle choice and shape. In addition to the near-field of the rocket jet, the pressure field in the cowling is studied as a novelty in this work. For noise mitigation, the research focuses on acoustic metamaterials based on Helmholtz resonators. This solution can provide near-perfect absorption within the sub-wavelength range and is fully tunable. The proposed approach is based on two steps to reduce the acoustic field entering the coping. First, the noise in the propagation path on the platform is reduced, which decreases the broadband noise towards the coping. Secondly, the TL of the coping shell is increased, which reduces the incoming SPL, and internal absorption is maximised to attenuate reverberation. Three metamaterial designs have been realised: RTA for the launch pad, SRA for the fairing and CHAR for multifunctional applications in the fairing. Experimental campaigns validate the effectiveness of these metamaterials in noise reduction, with outstanding achievements in absorption coefficients and transmission loss. The combination of RTA and SRA in the VEGA launcher results in an OASPL reduction of 7.8 dB. In addition, CHAR has been designed to incorporate Helmholtz resonators into the sandwich composite structure of the shell, with the aim of improving both structural properties and acoustic energy absorption while providing a lightweight material. Two types of cores are explored, with the hexagonal design being the most efficient in terms of mass and structural performance. The findings present an innovative two-stage technique to decrease the acoustic loads reaching the fairing during take-off, reducing the risk of technical failure. The proposed solution outperforms existing noise reduction materials, offering customisable design options tailored to specific acoustic environments. In addition, the metamaterials exhibit a unique capability for near-perfect absorption at specific frequencies, showing their potential for practical applications in the aerospace industry. / Escartí Guillem, MS. (2024). Aeroacoustic Improvements during Lift-off of Launch Vehicles [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204805

[ES] En los últimos años, se ha vuelto a considerar a la industria como un factor clave del impulso de la economía nacional y de la competitividad de los territorios. Esta apuesta por la reindustrialización supone un reto también de índole territorial que la investigación urbanística y las administraciones deben poder asumir y saber afrontar. Esto nos obliga a mirar hacia el espacio en el que se han desarrollado tradicionalmente las actividades económicas: los polígonos industriales. Unos lugares que han ido evolucionando a lo largo del tiempo hacia nuevas Áreas de Actividad Económica (AAE), en las que no sólo se desarrollan procesos productivos y una creciente actividad logística, sino que también han ido albergando actividades terciarias y empresariales. Sin embargo, la insuficiente planificación territorial de estas áreas ha configurado un tejido urbano escasamente planificado, con asentamientos que no siguen unos criterios mínimos de ordenación y equilibrio territorial. La gran cantidad de suelo industrial, su estado de obsolescencia y abandono en muchos casos no hacen más que poner de manifiesto la necesidad de modelos de transformación ágiles y ambiciosos. La evolución de la actividad económica y sus retos actuales requieren desde la Urbanística una reflexión profunda, considerando nuevos compromisos ambientales y desde perspectivas más amplias, de escala metropolitana. Esta investigación plantea la necesidad de abordar un estudio sobre la situación actual del suelo destinado a actividades económicas, asumiendo que es parte importante de la complejidad de una ciudad y de su territorio. Analizar la situación actual de las AAE del Área Metropolitana de Valencia nos va a permitir detectar y reconocer cuestiones que pueden llegar a ser determinantes para comprender su propia especificidad y potencialidades. Y también nos va a permitir comprender aspectos generales sobre los temas tratados, con el objetivo de avanzar en la búsqueda de visiones renovadas desde la disciplina urbanística para acometer la regeneración de estas áreas. / [CA] En els últims anys, s'ha tornat a considerar a la indústria com un factor clau de l'impuls de l'economia nacional i de la competitivitat dels territoris. Esta aposta per la reindustrialització suposa un repte també d'índole territorial que la investigació urbanística i les administracions han de poder assumir i saber afrontar. Això ens obliga a mirar cap a l'espai en el qual s'han desenvolupat tradicionalment les activitats econòmiques: els polígons industrials. Uns llocs que han anat evolucionant al llarg del temps cap a noves Àrees d'Activitat Econòmica (AAE), en les quals no sols es desenvolupen processos productius i una creixent activitat logística, sinó que també han anat albergant activitats terciàries i empresarials. No obstant això, la insuficient planificació territorial d'estes àrees ha configurat un teixit urbà escassament planificat, amb assentaments que no seguixen uns criteris mínims d'ordenació i equilibri territorial. La gran quantitat de sòl industrial, el seu estat d'obsolescència i el seu abandó en molts casos no fan més que posar de manifest la necessitat de models de transformació àgils i ambiciosos. L'evolució de l'activitat econòmica i els seus reptes actuals requerixen des de la Urbanística una reflexió profunda, considerant nous compromisos ambientals i des de perspectives més àmplies, d'escala metropolitana. Esta investigació planteja la necessitat d'abordar un estudi sobre la situació actual del sòl destinat a activitats econòmiques, assumint que és part important de la complexitat d'una ciutat i del seu territori. Analitzar la situació actual de les AAE de l'Àrea Metropolitana de València ens permetrà detectar i reconéixer qüestions que poden arribar a ser determinants per a comprendre la seua pròpia especificitat i potencialitats. I també ens permetrà comprendre aspectes generals sobre els temes tractats, amb l'objectiu d'avançar en la cerca de visions renovades des de la disciplina urbanística per a afrontarla regeneració d'estes àrees. / [EN] In recent years, industry has once again been considered a key factor in driving the national economy and territorial competitiveness. This commitment to reindustrialisation is also a territorial challenge that urban planning and public administrations must be able to take on and be able to deal with. This forces us to look at the spaces where economic activities have traditionally taken place: industrial estates. Areas that have evolved over time into new Areas of Economic Activity (AEA), in which not only productive processes and growing logistical activity take place, but also tertiary and business activities. However, the insufficient territorial planning of these areas has led to a poorly planned urban fabric, with settlements that do not meet the minimum standards of territorial balance and planning. The large quantity of industrial land, and in many cases, its state of obsolescence and abandonment clearly demonstrate the need for transformation models that are agile and ambitious. The evolution of economic activity and its current challenges require an in-depth reflection from the urban planning discipline, considering new environmental commitments and broader perspectives from a metropolitan scale. This research proposes the need to undertake a study on the current state of land allocated for economic activities, on the assumption that it plays an important role in the complexity of a city and its territory. Analysing the current state of AEA in the Metropolitan Area of Valencia will allow us to detect and recognise issues that may be decisive in understanding their own specificity and potential. And it will also allow us to understand general aspects of the issues dealt with, with the aim of advancing the search for renewed visions of urban planning to undertake the regeneration of these areas. / Gascón Hernández, AM. (2024). Las áreas de actividad económica ante los nuevos retos territoriales. Revisión y cambio en las estrategias de intervención [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/205223

[ES] La formación de hollín en los motores de inyección directa de gasolina se rige por complejas interacciones entre procesos físicos, que varían en función del modo de funcionamiento del motor. Con la aplicación de normativas cada vez más estrictas, junto con ensayos de homologación más rigurosos, el reto de cumplir los límites de emisión de partículas se ha vuelto excepcionalmente exigente. En consecuencia, los fabricantes han recurrido a métodos de post-tratamiento de partículas a la salida del motor, como los filtros de partículas de gasolina, aunque a costa del rendimiento del motor y del consumo de combustible. Además, existe una creciente preocupación por la calidad del aire ambiente debido a las emisiones de partículas de los vehículos, con estudios que indican potenciales riesgos cancerígenos para la salud humana. Las herramientas de modelización ofrecen la ventaja de disminuir la necesidad de costosos ensayos de calibración experimental destinados a encontrar la estrategia óptima para mitigar las emisiones de partículas dentro de unos límites aceptables. En esta Tesis, se desarrolla un marco de modelización exhaustivo que aborda tres fuentes principales de formación de hollín: la mezcla inadecuada que da lugar a zonas ricas, las películas de combustible en las puntas de los inyectores y las películas de combustible en las paredes de la cámara de combustión debido al impacto del chorro. Al incorporar submodelos físicos para abordar estas vías de formación de hollín, se consigue una descripción completa de la distribución del tamaño de las partículas, teniendo en cuenta que las distintas fuentes contribuyen de forma diferente a las emisiones totales de partículas. El número, la masa y el tamaño de las partículas se determinan mediante la utilización de un mecanismo de reacción detallado para resolver las reacciones químicas que se producen en las regiones ricas definidas por el modelo multizona que se integra con un solucionador estocástico de partículas. El enfoque se complementó con simulaciones CFD tridimensional no reactivo para validar las formulaciones de los diversos submodelos. A continuación, se utilizaron ensayos experimentales realizados en un banco de pruebas de motores para evaluar las predicciones del modelo y también sirvieron como herramienta de validación para determinados submodelos en los casos en los que surgían ambigüedades en las simulaciones CFD. Además, se utilizaron ensayos ópticos realizados en un motor distinto del considerado en este estudio para obtener más información sobre los fenómenos en el cilindro que conducen a la formación de hollín. La herramienta ha demostrado su capacidad para predecir con exactitud la distribución del tamaño de las partículas en distintas condiciones de funcionamiento, captando eficazmente los cambios en la configuración de los parámetros del motor y las condiciones termodinámicas. Se identificó que las principales fuentes que contribuían a las emisiones de partículas procedían de la disminución de la calidad de la mezcla, especialmente evidente en cargas más elevadas debido al enriquecimiento del combustible, y de la humectación de la punta del inyector, que se manifestaba en todas las condiciones. Por consiguiente, el modelo de mezcla, basado en los parámetros de mezcla pertinentes, resultó eficaz para generar distribuciones de dosados, mientras que el modelo de evaporación de la película del inyector calculó la masa de la película de combustible en la punta de forma satisfactoria. Al integrar estos aspectos con un enfoque de postprocesamiento exhaustivo, que incorpora la eficiencia del recuento de partículas y consideraciones sobre el volumen de escape, se logró un alto grado de concordancia entre las predicciones numéricas y los datos de partículas medidos. Como resultado, la herramienta puede aprovecharse para simular las emisiones de partículas en condiciones transitorias de conducción, facilitando así el desarrollo de motores en el futuro próximo. / [CA] La formació de sutge en els motors d'injecció directa de gasolina es regeix per complexes interaccions entre processos físics, que varien en funció de la manera de funcionament del motor. Amb l'aplicació de reglaments cada vegada més estrictes i normes d'assaig més rigoroses, el repte de complir els límits d'emissió de partícules s'ha tornat excepcionalment exigent. En conseqüència, els fabricants han recorregut a mètodes de tractament de partícules posteriors a l'eixida del motor, com els filtres de partícules de gasolina, encara que a costa del rendiment del motor i del consum de combustible. A més, existeix una creixent preocupació per la qualitat de l'aire ambient degut a les emissions de partícules dels vehicles, amb estudis que indiquen riscos cancerígens potencials per a la salut humana. Les eines de modelització ofereixen l'avantatge de disminuir la necessitat de costosos assajos de calibratge experimental destinats a trobar l'estratègia òptima per a mitigar les emissions de partícules dins d'uns límits acceptables. En aquesta Tesi, es desenvolupa un marc de modelització exhaustiu que aborda tres fonts principals de formació de sutge: la mescla inadequada que dona lloc a zones riques, les pel·lícules de combustible en les puntes dels injectors i les pel·lícules de combustible en les parets de la cambra de combustió a causa de l'impacte del doll. En incorporar submodels físics per a abordar aquestes vies de formació de sutge, s'aconsegueix una descripció completa de la distribució de la grandària de les partícules, tenint en compte que les diferents fonts contribueixen de manera diferent a les emissions totals de partícules. El número, la massa i la grandària de les partícules es determinen mitjançant la utilització d'un mecanisme de reacció detallat per a resoldre les reaccions químiques que es produeixen a les regions riques definides pel model multizona que s'integra amb un solucionador estocàstic de partícules. L'enfocament es va complementar amb simulacions CFD tridimensional no reactiu per a validar les formulacions dels diversos submodels associats a les diferents vies. A continuació, es van utilitzar assajos experimentals realitzats en un banc de proves de motors per a avaluar les prediccions del model i també van servir com a eina de validació per a determinats submodels en els casos en els quals sorgien ambigüitats en les simulacions CFD. A més, es van utilitzar assajos òptics realitzats en un motor diferent del considerat en aquest estudi per a obtenir més informació sobre els fenòmens en el cilindre que condueixen a la formació de sutge. L'eina de modelització ha demostrat la seua capacitat per a predir amb exactitud la distribució de la grandària de les partícules en diferents condicions de funcionament, captant eficaçment els canvis en la configuració dels paràmetres del motor i les condicions termodinàmiques. Es va identificar que les principals fonts que contribuïen a les emissions de partícules procedien de la disminució de la qualitat de la mescla, especialment evident en càrregues més elevades a causa de l'enriquiment del combustible, i de la humectació de la punta de l'injector, que es manifestava en totes les condicions. Per consegüent, el model de mescla, basat en els paràmetres de mescla pertinents, va resultar eficaç per a generar distribucions de dosatges, mentre que el model d'evaporació de la pel·lícula de l'injector va calcular la massa de la pel·lícula de combustible en la punta de manera satisfactòria. En integrar aquests aspectes amb un enfocament de postprocessament exhaustiu, que incorpora l'eficiència del recompte de partícules i consideracions sobre el volum de fuita, es va aconseguir un alt grau de concordança entre les prediccions numèriques i les dades de partícules mesurades. Com a resultat, l'eina pot aprofitar-se per a simular les emissions de partícules en condicions transitòries de conducció, facilitant així el desenvolupament de motors en el futur pròxim. / [EN] Soot formation in gasoline direct injection engines is governed by complex interactions among physical processes, which vary depending on the engine operating mode. With the implementation of increasingly stringent regulations and more rigorous testing standards, the challenge of meeting particle emission limits has become exceptionally demanding. Consequently, manufacturers have resorted to post-engine outlet particle treatment methods, such as gasoline particulate filters, albeit at the expense of engine performance and fuel consumption. Moreover, there is a growing concern regarding environmental air quality due to vehicle particle emissions, with studies indicating potential cancerous risks to human health. Modeling tools offer the benefit of diminishing the need for expensive experimental calibration campaigns aimed at finding the optimal strategy for mitigating particle emissions within acceptable limits. In this Thesis, a comprehensive modeling framework is developed that addresses three primary sources of soot formation: inadequate mixing resulting in rich pockets, fuel films on injector tips, and fuel films on combustion chamber walls due to spray impingement. By incorporating physical sub-models to address these pathways of soot formation, a comprehensive depiction of the particle size distribution becomes achievable, considering that the various sources contribute differently to overall particle emissions. Particle number, mass, and size are determined through the utilization of a detailed reaction mechanism to solve the chemical reactions occurring in rich regions defined by the multi-zone model that is integrated with a stochastic particle solver. The approach was complemented by non-reactive 3D CFD simulations to validate the formulations of the various sub-models associated with different pathways. Experimental measurements conducted on an engine test bench were then utilized to evaluate the model predictions and also served as a validation tool for certain sub-models in cases where ambiguity arose in the 3D CFD simulations. Furthermore, optical engine experiments conducted on a different engine from the one considered in this study were employed to gain further insights into the in-cylinder phenomena driving soot formation. The modeling tool has demonstrated its capability to accurately predict the particle size distribution across various operating conditions, effectively capturing changes in engine parameter settings and thermodynamic conditions. The primary sources contributing to particle emissions stemmed from diminished mixture quality, particularly evident at higher loads due to fuel enrichment, and injector tip wetting, which manifested across all conditions. Therefore, the mixing model, based on pertinent mixing parameters proved effective in generating equivalence ratio distributions, while the injector film evaporation model computed fuel film mass on the injector tip in a commendable way. By integrating these aspects with a thorough post-processing approach, incorporating particle counting efficiency and exhaust volume considerations, a high degree of agreement was achieved between numerical predictions and measured particle data. As a result, the tool can be leveraged to simulate particle emissions under transient driving conditions, thereby facilitating engine development in the foreseeable future. / Abboud, R. (2024). A Comprehensive Modeling Toolchain for Particle Emissions in GDI Engines [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207344

[ES] Esta tesis doctoral tiene como reto la mejora de precisión de un sistema de localización en interiores cuya aplicación principal es el entorno hospitalario. Se apuesta por una novedosa técnica importada recientemente a la tecnología y especificación Bluetooth denominada AoA, con la que se pretende cubrir todos los casos de uso a los que tecnologías existentes no pueden abordar debido a su limitación en la precisión. Gracias a la combinación de esta nueva técnica de posicionamiento junto con sus predecesoras, la solución puede llegar a cubrir otros escenarios de manera precisa y eficiente como la ubicación a nivel de cama, sillón o consulta, gracias al trabajo realizado en el marco de esta tesis, donde se ha mejorado la plataforma de localización de manera holística en los distintos elementos que la componen, buscando una relación coste-efectividad óptima: electrónica, radiofrecuencia y telemática. / [CA] Aquesta tesi doctoral té com a repte la millora de precisió d'un sistema de localització en interiors l'aplicació principal dels quals és l'entorn hospitalari. S'aposta per una nova tècnica importada recentment a la tecnologia i especificació Bluetooth denominada AoA, amb la qual es pretén cobrir tots els casos d'ús als quals tecnologies existents no poden abordar a causa de la seua limitació en la precisió. Gràcies a la combinació d'aquesta nova tècnica de posicionament juntament amb les seues predecessores, la solució pot arribar a cobrir altres escenaris de manera precisa i eficient com la ubicació a nivell de llit, butaca o consulta, gràcies al treball realitzat en el marc d'aquesta tesi, on s'ha millorat la plataforma de localització de manera holística en els diferents elements que la componen, buscant una relació cost-efectivitat òptima: electrònica, radiofreqüència i telemàtica. / [EN] The challenge of this doctoral thesis is to improve the precision of an indoor location system whose main application is the hospital environment. Work has been done on a new technique recently imported into Bluetooth technology and specification called AoA, which is intended to cover all use cases that existing technologies cannot solve due to their limitation in precision. Thanks to the combination of this new positioning technique together with its predecessors, the solution can cover other scenarios with precision and efficiency such as location at the bed, chair or box, thanks to the work carried out within the framework of this thesis, where the location platform has been improved holistically in the different elements that make it up, looking for an optimal cost-effectiveness relationship: electronics, radio frequency and telematics. / Casanova Murillo, M. (2024). Sistemas de localización en interiores en banda UHF [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207553

Tesis por compendio / [ES] Añadir prebióticos al zumo de naranja es una forma innovadora de estimular el mercado de los zumos de frutas. La maltodextrina resistente (RMD) ha demostrado beneficios para la salud en ensayos clínicos, pero su impacto en los alimentos no ha sido suficientemente estudiado. Este trabajo explora la adición de RMD al zumo de naranja antes de la pasteurización, utilizando zumo con y sin pulpa (2,5%) y diferentes concentraciones de RMD: 0, 2,5, 5 y 7,5%. Primero, se estudió el impacto de la RMD en las propiedades fisicoquímicas del zumo pasteurizado. La RMD, debido a su buena solubilidad en agua, afectó propiedades como ºBrix, acidez, densidad, turbidez, reología y color, siendo los cambios más notorios con concentraciones más altas. Esto demostró la viabilidad de agregar RMD en varias concentraciones al zumo. Luego, se investigó el efecto de la RMD en los compuestos bioactivos y su bioaccesibilidad in vitro. La RMD protegió compuestos como fenoles, carotenoides y vitamina C de la degradación térmica, con mayor protección a niveles más altos de RMD. Las muestras con pulpa presentaron valores más altos de compuestos bioactivos y mejoraron la capacidad antioxidante del zumo. La RMD aumentó la bioaccesibilidad de fenoles y vitamina C, pero la disminuyó para carotenoides y ácido ascórbico. La pulpa aumentó la bioaccesibilidad del ácido ascórbico y la vitamina C, pero la redujo para fenoles y carotenoides. La adición de RMD y pulpa disminuyó ligeramente la capacidad antioxidante bioaccesible del zumo, aunque la cantidad total de compuestos bioactivos disponibles fue mayor en muestras con pulpa y RMD. Además del efecto prebiótico, la RMD podría tener aplicaciones interesantes en la tecnología alimentaria. Se realizó una evaluación sensorial con panelistas expertos y análisis de propiedades fisicoquímicas y del perfil aromático de las muestras. La RMD mejoró casi todos los atributos sensoriales, obteniendo puntuaciones más altas que las muestras sin RMD. La adición de RMD no alteró significativamente el perfil aromático del zumo, mientras que la pulpa aumentó compuestos como 1-terpinen-4-ol, octanal, nonanal, decanal y ¿-pineno, y disminuyó limoneno y ß-mirceno. La RMD podría mejorar la aceptabilidad organoléptica del zumo. Finalmente, se evaluó la estabilidad de los compuestos bioactivos y la capacidad antioxidante del zumo pasteurizado con RMD durante el almacenamiento. Se realizaron determinaciones en los días 0, 15, 45, 75, 105 y 170. Inicialmente, la RMD protegió todos los compuestos bioactivos, especialmente fenoles y carotenoides. Aunque añadir pulpa aumentó los compuestos bioactivos, las muestras sin pulpa mostraron mayor capacidad antioxidante. Sin embargo, a lo largo del tiempo, el efecto protector de la RMD fue más pronunciado en muestras con pulpa, sugiriendo una interacción entre RMD y pulpa. Esto ilustra el potencial de la RMD para preservar compuestos saludables en alimentos tratados térmicamente. Estos estudios demuestran el papel de la RMD en aumentar los beneficios saludables y la aceptabilidad organoléptica del zumo de naranja. Al explorar las interacciones entre RMD, zumo y pulpa de naranja, este trabajo muestra un camino prometedor para innovar en el mercado de zumos. La incorporación de prebióticos como la RMD en la tecnología alimentaria podría establecer un nuevo estándar para bebidas funcionales. / [CA] Afegir prebiòtics al suc de taronja és una forma innovadora d'estimular el mercat dels sucs de fruites. La maltodextrina resistent (RMD) ha demostrat beneficis per a la salut en assajos clínics, però el seu impacte en els aliments no ha sigut prou estudiat. Este treball explora l'addició de RMD al suc de taronja abans de la pasteurització, utilitzant suc amb i sense polpa (2,5%) i diferents concentracions de *RMD: 0, 2,5, 5 i 7,5%. Primer, es va estudiar l'impacte de la RMD en les propietats fisicoquímiques del suc pasteuritzat. La RMD, a causa de la seua bona solubilitat en aigua, va afectar propietats com ºBrix, acidesa, densitat, terbolesa, reologia i color, sent els canvis més notoris amb concentracions més altes. Això va demostrar la viabilitat d'agregar RMD en diverses concentracions al suc. Després, es va investigar l'efecte de la RMD en els compostos bioactius i el seu bioaccesibilitat in vitro. La RMD va protegir compostos com a fenols, carotenoides i vitamina C de la degradació tèrmica, amb major protecció a nivells més alts de RMD. Les mostres amb polpa van presentar valors més alts de compostos bioactius i van millorar la capacitat antioxidant del suc. La RMD va augmentar la bioaccesibilitat de fenols i vitamina C, però la va disminuir per a carotenoides i àcid ascòrbic. La polpa va augmentar la bioaccesibilitat de l'àcid ascòrbic i la vitamina C, però la va reduir per a fenols i carotenoides. L'addició de RMD i polpa va disminuir lleugerament la capacitat antioxidant bioaccesible del suc, encara que la quantitat total de compostos bioactius disponibles va ser major en mostres amb polpa i RMD. A més de l'efecte prebiòtic, la RMD podria tindre aplicacions interessants en la tecnologia alimentària. Es va realitzar una avaluació sensorial amb panelistes experts i anàlisis de propietats fisicoquímiques i del perfil aromàtic de les mostres. La RMD va millorar quasi tots els atributs sensorials, obtenint puntuacions més altes que les mostres sense RMD. L'addició de RMD no va alterar significativament el perfil aromàtic del suc, mentres que la polpa va augmentar compostos com 1-terpinen-4-*ol, octanal, nonanal, decanal i ¿-pineno, i va disminuir limoneno i ß-mirceno. La RMD podria millorar l'acceptabilitat organolèptica del suc. Finalment, es va avaluar l'estabilitat dels compostos bioactius i la capacitat antioxidant del suc pasteuritzat amb RMD durant l'emmagatzematge. Es van realitzar determinacions en els dies 0, 15, 45, 75, 105 i 170. Inicialment, la RMD va protegir tots els compostos bioactius, especialment fenols i carotenoides. Encara que afegir polpa va augmentar els compostos bioactius, les mostres sense polpa van mostrar major capacitat antioxidant. No obstant això, al llarg del temps, l'efecte protector de la RMD va ser més pronunciat en mostres amb polpa, suggerint una interacció entre RMD i polpa. Això il·lustra el potencial de la RMD per a preservar compostos saludables en aliments tractats tèrmicament. Estos estudis demostren el paper de la RMD a augmentar els beneficis saludables i l'acceptabilitat organolèptica del suc de taronja. En explorar les interaccions entre RMD, suc i polpa de taronja, este treball mostra un camí prometedor per a innovar en el mercat de sucs. La incorporació de prebiòtics com la RMD en la tecnologia alimentària podria establir un nou estàndard per a begudes funcionals. / [EN] Adding prebiotics to orange juice is an innovative way to stimulate the fruit juice market. Resistant maltodextrin (RMD) has demonstrated health benefits in clinical trials, but its impact on food has not been sufficiently studied. This work explores the addition of RMD to orange juice before pasteurization, using juice with and without pulp (2.5%) and different RMD concentrations: 0, 2.5, 5, and 7.5%. First, the impact of RMD on the physicochemical properties of pasteurized juice was studied. Due to its good solubility in water, RMD affected properties such as ºBrix, acidity, density, turbidity, rheology, and color, with more noticeable changes at higher concentrations. This demonstrated the feasibility of adding RMD at various concentrations to the juice. Next, the effect of RMD on bioactive compounds and their in vitro bioaccessibility was investigated. RMD protected compounds such as phenols, carotenoids, and vitamin C from thermal degradation, with greater protection at higher RMD levels. Samples with pulp had higher values of bioactive compounds and improved the antioxidant capacity of the juice. RMD increased the bioaccessibility of phenols and vitamin C, but decreased it for carotenoids and ascorbic acid. Pulp increased the bioaccessibility of ascorbic acid and vitamin C, but reduced it for phenols and carotenoids. The addition of RMD and pulp slightly decreased the bioaccessible antioxidant capacity of the juice, although the total amount of bioactive compounds available was higher in samples with pulp and RMD. Besides the prebiotic effect, RMD could have interesting applications in food technology. A sensory evaluation was conducted with expert panelists, and the physicochemical properties and aromatic profile of the samples were analyzed. RMD improved almost all sensory attributes, resulting in higher overall scores than samples without RMD. Adding RMD did not significantly alter the aromatic profile of the juice, while pulp increased compounds such as 1-terpinen-4-ol, octanal, nonanal, decanal, and ¿-pinene, and decreased limonene and ß-myrcene. RMD could improve the organoleptic acceptability of the juice. Finally, the stability of bioactive compounds and the antioxidant capacity of pasteurized juice with RMD during storage were evaluated. Determinations were made on days 0, 15, 45, 75, 105, and 170. Initially, RMD protected all bioactive compounds, especially phenols and carotenoids. Although adding pulp increased bioactive compounds, samples without pulp showed higher antioxidant capacity. However, over time, the protective effect of RMD was more pronounced in samples with pulp, suggesting an interaction between RMD and pulp. This illustrates the potential of RMD to better preserve healthy compounds in thermally treated foods. These studies collectively demonstrate the role of RMD in enhancing the health benefits and organoleptic acceptability of orange juice. By exploring the interactions between RMD, juice, and orange pulp, this work shows a promising path for innovation in the juice market. The strategic incorporation of prebiotics like RMD in food technology could set a new standard for the development of functional beverages. / Arilla Codoñer, E. (2024). Aplicación de maltodextrina resistente en zumo de naranja pasteurizado: análisis de propiedades fisicoquímicas, compuestos bioactivos, digestión in vitro e impacto sensorial [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207950 / Compendio

[ES] Las aleaciones biomédicas de alta entropía (Bio-HEA) con propiedades no tóxicas, sintetizadas mediante métodos de pulvimetalurgia, han recibido una atención limitada a pesar de su potencial para un rendimiento mecánico y biológico favorable. Este estudio tuvo como objetivo investigar sistemáticamente las características microestructurales, mecánicas, electroquímicas y de liberación de iones de distintas composiciones de aleaciones porosas organizadas en tres grupos. El grupo uno consta de cuatro aleaciones porosas de TNZT EB con distintas proporciones de Ti/Ta, mientras que el grupo dos consta de dos aleaciones porosas de TNZTM EB con diferentes proporciones de Ti/Mo. Por último, el grupo tres incluye dos aleaciones más densas de TNZT SPS con diferentes proporciones de Ti/Ta. En el análisis de la microestructura de las aleaciones TNZT EB, es evidente la presencia de fase (matriz) BCC semiequiaxial y micrométrica con un pequeño contenido de fase HCP. Propiedades mecánicas, que abarcan módulos elásticos (83-100 GPa), dureza (373-430 HVN), flexión máxima (225-476 MPa), resistencia a la tracción (120-256 MPa) y compresión (713-1410 MPa); además, la velocidad de corrosión electroquímica (4,5-9,6 ¿m año-1) y la liberación de iones (toxicidad, 0,04-1,1 ¿m año-1), se encuentran dentro de los límites aceptables para los biomateriales de implantes. Sorprendentemente, aumentar el contenido de Ti (y disminuir Ta) muestra ventajas en la mejora de la resistencia mecánica y reduce el módulo elástico. La microestructura del grupo dos, específicamente las aleaciones Ti20 EB TNZTM, exhibe fases (matriz) BCC semiequiaxiales y micrométricas con proporciones disminuidas de fases Zr FCC y HCP. Por el contrario, en Ti25 EB TNZTM, la microestructura comprende fases FCC (matriz) micrométricas y semiequiaxiales con cantidades reducidas de fases HCP y BCC. Es digno de mención subrayar el desafío de la débil homogeneidad que conduce a una heterogeneidad evidente en las aleaciones TNZTM EB. Las propiedades mecánicas, incluidos módulos elásticos (78-80 GPa), dureza (257-294 HVN), flexión máxima (186-210 MPa), resistencia a la tracción (121-144 MPa), compresión (661-774 MPa), corrosión electroquímica. (5-6,6 ¿m año-1) y la liberación de iones (toxicidad, 0,3-0,8 ¿m año-1) están también dentro de rangos aceptables para biomateriales de implantes. La reducción ventajosa del módulo elástico y la liberación de iones se logra disminuyendo el contenido de Ti (y aumentando el Mo), mientras que la mejora del fortalecimiento mecánico se facilita al aumentar el contenido de Ti (y disminuyendo el Mo). El grupo tres, aleaciones TNZT SPS, exhibe una microestructura con fases BCC (matriz) micrométricas y semiequiaxiales y un menor contenido de fases HCP y FCC. Los módulos elásticos (85-88 GPa), dureza (268-349 HVN), flexión máxima (225-476 MPa) y corrosión electroquímica (4,7-5,1 ¿m año-1) resultan ligeramente inferiores que en las aleaciones de polvos elementales. El aumento del contenido de Ti (y la disminución de Ta) muestran ventajas en cuanto a la reducción del módulo elástico y mejoran la dureza. El valor moderado del módulo elástico tiene beneficios potenciales para aliviar el efecto de apantallamiento de tensiones entre los implantes y el tejido orgánico. Sin embargo, en el caso del grupo uno (TNZT EB), la velocidad de corrosión mostró una tendencia ascendente, mientras que la liberación de iones metálicos disminuyó con el aumento del contenido de Ti. Por el contrario, para el grupo dos (TNZTM EB), tanto la velocidad de corrosión como la liberación de iones metálicos disminuyeron en respuesta al aumento del contenido de Ti. Dentro del grupo tres (TNZT SPS) hubo un aumento en la velocidad de corrosión a medida que aumentaba el contenido de Ti. Con base en lo anterior, las aleaciones porosas de TNZT EB con contenidos de Ti medios y altos (Ti30 EB y Ti35 EB) resultan los candidatos más prometedores para aplicaciones de implantes biomédicos. / [CA] Els aliatges biomèdics d'alta entropia (Bio-HEA) amb propietats no tòxiques, sintetitzats mitjançant mètodes de pulvimetal·lúrgia, han rebut una atenció limitada malgrat el seu potencial per a un rendiment mecànic i biològic favorable. Aquest estudi te com a objectiu investigar sistemàticament les característiques microestructurals, mecàniques, electroquímiques i d'alliberament d'ions de diferents composicions d'aliatges porosos organitzats en tres grups. El grup u consta de quatre aliatges porosos de TNZT EB amb diferents proporcions de Ti/Ta, mentre que el grup dos consta de dos aliatges porosos de TNZTM EB amb diferents proporcions de Ti/Mo. Finalment, el grup tres inclou dos aliatges més denses de TNZT SPS amb diferents proporcions de Ti/Ta. A l'anàlisi de la microestructura dels aliatges TNZT EB, és evident la presència de fase (matriu) BCC semiequiaxial i micromètrica amb un petit contingut de fase HCP. Propietats mecàniques, que abasten mòduls elàstics (83-100 GPa), duresa (373-430 HVN), flexió màxima (225-476 MPa), resistència a la tracció (120-256 MPa) i compressió (713-1410 MPa); a més, la velocitat de corrosió electroquímica (4.5-9.6 ¿m any-1) i l'alliberament d'ions (toxicitat, 0.04-1.1 ¿m any-1), es troben dins dels límits acceptables per als biomaterials d'implants. Sorprenentment, augmentar el contingut de Ti (i disminuir Ta) mostra avantatges en la millora de la resistència mecànica i redueix el mòdul elàstic. La microestructura del grup dos, específicament els aliatges Ti20 EB TNZTM, exhibeix fases (matriu) BCC semiequiaxials i micromètriques amb proporcions disminuïdes de fases Zr FCC i HCP. Per contra, a Ti25 EB TNZTM, la microestructura comprèn fases FCC (matriu) micromètriques i semiequiaxials amb quantitats reduïdes de fases HCP i BCC. És digne de menció subratllar el desafiament de la feble homogeneïtat que condueix a una heterogeneïtat química evident en els aliatges TNZTM EB. Les propietats mecàniques, inclosos mòduls elàstics (78-80 GPa), duresa (257-294 HVN), flexió màxima (186-210 MPa), resistència a la tracció (121-144 MPa), compressió (661-774 MPa), corrosió electroquímica. (5-6.6 ¿m any-1) i l'alliberament d'ions (toxicitat, 0,3-0,8 ¿m any-1) estan també dins de rangs acceptables per a biomaterials d'implants. La reducció avantatjosa del mòdul elàstic i l'alliberament d'ions s'aconsegueix disminuint el contingut de Ti (i augmentant el Mo), mentre que la millora de l'enfortiment mecànic es facilita en augmentar el contingut de Ti (i disminuint el Mo). El grup tres, aliatges TNZT SPS, exhibeix una microestructura amb fases BCC (matriu) micromètriques i semiequiaxials i un menor contingut de fases HCP i FCC. Els mòduls elàstics (85-88 GPa), duresa (268-349 HVN), flexió màxima (225-476 MPa) i corrosió electroquímica (4.7-5.1 ¿m any-1) resulten lleugerament inferiors que en els aliatges de pols elementals. L'augment del contingut de Ti (i la disminució de Ta) mostren avantatges quant a la reducció del mòdul elàstic i milloren la duresa. El valor moderat del mòdul elàstic té beneficis potencials per alleujar l'efecte d'apantallament de tensions entre els implants i el teixit orgànic. Tot i això, en el cas del grup u (TNZT EB), la velocitat de corrosió va mostrar una tendència ascendent, mentre que l'alliberament d'ions metàl·lics va disminuir amb l'augment del contingut de Ti. Per contra, per al grup dos (TNZTM EB), tant la velocitat de corrosió com l'alliberament d'ions metàl·lics van disminuir en resposta a l'augment del contingut de Ti. Dins el grup tres (TNZT SPS) hi va haver un augment en la velocitat de corrosió a mesura que augmentava el contingut de Ti. Amb base a això, els aliatges porosos de TNZT EB amb continguts de Ti mitjans i alts (Ti30 EB i Ti35 EB) resulten els candidats més prometedors per a aplicacions d'implants biomèdics. / [EN] Biomedical high entropy alloys (Bio-HEAs) with non-toxic properties, synthesized through powder metallurgy methods, have received limited attention despite their potential for favorable mechanical and biological performance. This study aimed to systematically investigate the microstructural, mechanical, electrochemical, and ion release features of distinct porous alloy compositions organized into three groups. Group one consisted of four porous TNZT EB alloys with varied Ti/Ta ratios, while group two comprised two porous TNZTM EB alloys with different Ti/Mo ratios. Lastly, group three included two porous TNZT SPS alloys with varying Ti/Ta ratios. In the microstructure analysis of TNZT EB alloys, the presence of semi-equiaxed and micrometric BCC phases (matrix) with lower HCP phase content was evident. Mechanical properties, encompassing elastic moduli (83-100 GPa), hardness (373-430 HVN), ultimate bending (225-476 MPa), tensile (120-256 MPa) strength, and compression (713-1410 MPa), in addition to electrochemical corrosion (4.5-9.6 ¿m year-1) and ion release (toxicity, 0.04-1.1 ¿m year-1), fell within acceptable limits for implant biomaterials. Remarkably, augmenting the Ti content (and decreasing Ta) exhibited advantages in improving mechanical strength and reducing the elastic modulus. The microstructure of group two, specifically the Ti20 EB TNZTM alloys, exhibited semi-equiaxed and micrometric BCC phases (matrix) with diminished proportions of FCC and HCP phases. Conversely, in Ti25 EB TNZTM, the microstructure comprised semi-equiaxed and micrometric FCC-phases (matrix) with reduced quantities of HCP and BCC phases. It is noteworthy to underscore the challenge of weak homogeneity leading to evident heterogeneity in TNZTM EB alloys. The mechanical properties, including elastic moduli (78-80 GPa), hardness (257-294 HVN), ultimate bending (186-210 MPa), tensile (121-144 MPa) strength, compression (661-774 MPa), electrochemical corrosion (5-6.6 ¿m year-1), and ion release (toxicity, 0.3-0.8 ¿m year-1), fell within acceptable ranges for implant biomaterials. The advantageous reduction of elastic modulus and ion releases was achieved by decreasing the Ti content (and increasing Mo), whereas enhancing mechanical strengthening was facilitated by increasing the Ti content (and decreasing Mo). Group three, TNZT SPS alloys, exhibited a microstructure with semi-equiaxed and micrometric BCC-phases (matrix) and lower HCP and FCC phase content. The elastic moduli (85-88 GPa), hardness (268-349 HVN), and ultimate bending (225-476 MPa), and electrochemical corrosion (4.7-5.1 ¿m year-1). Increasing Ti content (and decreasing Ta) were advantageous for reducing the elastic modulus and improving hardness. The moderate elastic modulus value holds potential benefits in alleviating the mechanical incongruence between the implant and organic tissue. Nevertheless, in the case of group one (TNZT EB), the corrosion rate exhibited an upward trend, while the metallic ion release declined with increasing Ti content. In contrast, for group two (TNZTM EB), both the corrosion rate and metallic ion release diminished in response to escalating Ti content. Within group three (TNZT SPS) there was increase in the corrosion rate as the Ti content escalated. Based on the above, porous TNZT EB alloys with medium and highest Ti contents (Ti30 EB and Ti35 EB) emerged as promising candidates for biomedical implant applications / Kamel Mohammad Al-Hawajreh, G. (2024). Performance Effect of the Content of Alloying Elements in the Development of High Entropy Alloys of the Ti-Nb-Zr-Ta-Mo Family for Biomedical Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/208235

[ES] El escenario actual de las comunicaciones inalámbricas está definido por el progresivo despliegue del 5G que ha establecido altos estándares en tasas binarias, fiabilidad, eficiencia, número de conexiones y latencia. El despliegue inicial del 5G se ha producido en las bandas denominadas sub-6 GHz debido a su compatibilidad con la infraestructura ya desplegada. Una de las novedades del 5G es la subdivisión en pequeñas celdas que requerirá la instalación de puntos de acceso interiores mediante antenas de múltiples puertos, altamente eficientes y compatibles con la tecnología MIMO. Como consecuencia, la necesidad de este tipo de antenas ha experimentado un crecimiento en su demanda. El diseño de este tipo de antenas resulta complejo y requiere de muchos recursos computacionales cuando el número de puertos es elevado. Esta tesis aborda el diseño y análisis de antenas respaldadas por cavidades con alimentación múltiple con la novedad de introducir nuevas metodologías basadas en el análisis de modos característicos (CMA) para el diseño sistemático de este tipo de soluciones para simplificar el proceso de diseño y simulación. Además, todas las soluciones se analizan desde la perspectiva de canal para su evaluación en un entorno real de un sistema con tecnología MIMO. Otro desafío que ha supuesto el sistema 5G es el crecimiento exponencial en la demanda de pequeñas antenas para su integración en dispositivos de tamaño reducido debido al desarrollo de nuevas aplicaciones para el Internet de las Cosas (IoT). En particular, las bandas ISM de 433 MHz, 868/915 MHz y 2.4 GHz son las que más atención han recibido para albergar estas aplicaciones. Las técnicas de miniaturización se vuelven imprescindibles cuando el espacio es tan limitado y considerando que el dispositivo puede ser incluso entre 10 y 20 veces más pequeño que la longitud de onda de la frecuencia de la banda utilizada. Los fabricantes de antenas han introducido antenas cerámicas conocidas como chip antenas que se instalan en placas de circuito impreso (PCB) como solución a esta problemática. Junto con las antenas chip, se proporcionan unas pautas de instalación genéricas en las que falta información del funcionamiento físico de la antena. En esta tesis, varias antenas tipo chip se han diseñado y fabricado con tecnología LTCC para proporcionar más información sobre sus propiedades de radiación y su localización óptima para excitar los modos deseados de la PCB donde se instalan. Un nuevo parámetro basado en CMA se ha propuesto mediante la correlación entre los campos totales y modales para proporcionar información física sobre esta temática. / [CA] L'escenari actual de les comunicacions sense fils està definit pel progressiu desplegament del 5G que ha establit alts estàndards en taxes binàries, fiabilitat, eficiència, nombre de connexions i latència. El desplegament inicial del 5G s'ha produït en les bandes denominades sub-6 GHz a causa de la seua compatibilitat amb la infraestructura ja desplegada. Una de les novetats del 5G és la subdivisió en xicotetes cèl·lules que requerirà la instal·lació de punts d'accés interiors que requeriran antenes de múltiples ports altament eficients compatibles amb la tecnologia MIMO. Com a consequencia, la necessitat d'este tipus d'antenes ha experimentat un creixement en la seua demanda. El disseny d'estes antenes es torna complex i requerix molts recursos computacionals quan s'augmenta el nombre de ports. Esta tesi aborda el disseny i anàlisi de solucions recolzades per cavitats amb alimentació múltiple amb la novetat d'introduir noves metodologies basades en l'anàlisi de modes característics (CMA) per simplificar el procés de disseny i simulació de estes antenes. A més, totes les solucions s'analitzen des de la perspectiva de canal per a la seua avaluació en un entorn real de sistema MIMO. Un altre desafiament que ha suposat el sistema 5G és el creixement exponencial en la demanda d'integració de xicotetes antenes en dispositius de tamany reduït i el desenvolupament de noves aplicacions per a la Internet de les Coses (IoT). En particular, les bandes ISM que operen a 433 MHz, 868/915 MHz i 2.4 GHz són les mes demandades per a estes aplicacions. Les tècniques de miniaturització es tornen imprescindibles quan l'espai és tan limitat i considerant que el dispositiu pot ser fins i tot entre 10 i 20 vegades més xicotet que la longitud d'ona de la banda de freqüència utilitzada. Els fabricants d'antenes han introduït antenes tipus xip ceràmiques instal·lades en plaques de circuit imprés (PCB) com a solució a esta problematica. Juntament amb les antenes xip, es proporcionen unes pautes d'instal·lació genèriques sense cap justificació física adicional. En esta tesi, diverses antenes tipus xip s'han dissenyat i fabricat internament amb tecnologia LTCC per a proporcionar més informació sobre les seues propietats de radiació i la seua localització òptima per a excitar els modes desitjats de la PCB on s'instal·len. Un nou paràmetre basat en CMA s'ha proposat mitjançant la correlació entre els camps totals i modals per a proporcionar informació física sobre esta temàtica. / [EN] The current wireless communication scenario is defined by the progressive deployment of the 5$^{th}$ generation (5G) wireless communication system, which has established high standards in data rate, reliability, efficiency, number of connections, and latency. The early deployment of the 5G has taken place in the so-called sub-6 GHz bands due to its compatibility with the previously deployed infrastructure. One of the novelties of the 5G is the subdivision into small cell coverage areas, which will require the installation of indoor access points requiring multiple port antennas with high efficiency compatible with the Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) technology. As a result, the need for this kind of antenna has increased. The design of these antennas becomes complex and time-demanding when the number of ports is increased. This thesis deals with the design and analysis of multiple-fed cavity-backed solutions with the novelty of introducing new characteristic modes analysis (CMA) based methodologies for the systematic design of this kind of solution, which simplifies the design and calculation process. In addition, all the solutions are analyzed regarding the channel perspective for their evaluation in a real MIMO system environment. Another challenge that brings the 5G system is the exponential growth in the demand for the integration of small antennas in size-limited devices introduced by the all-connected concept and the development of new applications for the Internet of Things (IoT). In particular, the 433 MHz, 868/915 MHz, and 2.4 GHz ISM bands are mainly used for these applications. Miniaturization techniques become imperative in such a limited space, considering that the device can be even 10-20 times smaller than the wavelength of the operating band. Antenna manufacturers have introduced ceramic chip antennas installed in printed circuit boards (PCBs) as the solution for this scenario. They are provided with generic installation guidelines without further physical insight. In this thesis, low-temperature co-fired ceramic (LTCC) chip antennas have been designed and fabricated in-house to provide more information about their radiation performance and optimum allocation to excite the desired modes on the installed PCB. A novel CMA parameter based on the correlation between total and modal fields is introduced to provide physical insight into this topic. / Molins Benlliure, J. (2024). Design and Analysis of 5G/IoT Antennas for sub-6 GHz Applications using Characteristic Modes Analysis [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/213673