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Le travail effectué pour ce projet avait pour objectif la réalisation de tiges microscopiques suspendues dans le but de les utiliser ultérieurement pour la fabrication d'un micromoteur MEMS nouveau genre. Cette recherche visait aussi à fonder les bases de la réalisation de microsystèmes mécaniques à l'Université de Sherbrooke pour réaliser, dans un futur proche, une panoplie de microdispositifs. Une nouvelle géométrie de moteur électrostatique a été présentée ainsi que ses différents modes de fonctionnements. Plusieurs méthodes de fabrication ont été montrées pour la réalisation de tiges suspendues avec leurs avantages et inconvénients. La caractérisation de plusieurs résines photosensibles a été faite dont la SU8. Des électrodépositions de nickel ont été faites avec un grand taux de déposition, une précontrainte contrôlable ainsi qu'une température de déposition très faible. Des tiges suspendues faites de nickel électrodéposé ont été fabriquées avec succès. La méthode développée permet de réaliser des microstructures mobiles en peu d'étapes tout en évitant les problèmes reliés à la stiction. Ces tiges ont ensuite été fléchies par des forces électrostatiques. Le fléchissement statique des tiges a été validé avec un logiciel de simulation. Finalement, un nouveau précédé de fabrication du moteur utilisant la nouvelle méthode est proposé ainsi que quelques applications qui pourraient être réalisées.

Parallèlement à l'augmentation constante des coûts et l'épuisement des énergies fossiles et aux considérations environnementales, les progrès technologiques permettent maintenant de considérer l'énergie éolienne comme une alternative économique et fiable par rapport aux ressources conventionnelles. Le développement et la validation d'outils pour l'étude de sites d'implantation d'éoliennes, ainsi qu'une meilleure compréhension de la variabilité du vent est devenu un domaine de recherche en plein essor. Le vent est un phénomène aléatoire qui a de grandes variabilités autant temporelles que spatiales. Il faut donc caractériser ces variations à l'aide de lois ou modèles et essayer de déterminer l'influence des caractéristiques extérieures. Différentes lois statistiques caractérisant ce phénomène ont été étudiées. On trouve, entre autres, une caractérisation temporelle de variabilité du vent à l'aide de la loi de Weibull qui décrit la distribution statistique des fréquences de vitesses de vent et une caractérisation spatiale à l'aide de la loi de cisaillement vertical qui décrit la variabilité du vent pour différentes hauteurs. Nous avons essayé, à travers cette recherche, de mettre en évidence des corrélations permettant de déterminer les caractéristiques d'un site ne possédant pas de données de vent en le comparant à un site de référence. De plus, à l'aide de ces données et d'une étude de caractérisation topographique du site (hauteur, rugosité,...), un logiciel a été conçu. Celui-ci, fondé sur une étude des spectres de fréquence, permet de générer des vitesses numériques de vent à différentes fréquences, et même à des fréquences plus élevées que celles des données réelles issues du site étudié. Il permet également de générer des vitesses de vent pour un site pour lequel aucune donnée réelle n'est disponible, simplement à l'aide de ses caractéristiques physiques : latitude, hauteur et rugosité. Les données de vent générées pourront alors être utilisées comme entrée pour un banc d'essai éolien de 35kW. Celui-ci a pour principaux objectifs de mieux comprendre et identifier le fonctionnement d'une éolienne face à différents régimes de vent puis de dégager des améliorations en vue d'une meilleure performance des éoliennes en fonction du site sur lequel elles seront installées.

Les images sont de plus en plus utilisées dans de nombreuses disciplines (télédétection, médecine, etc.) car elles fournissent des informations précieuses sur les scènes ou les objets filmés. En médecine, depuis quelques années, les images sont devenues des éléments indispensables à l'établissement d'un bon diagnostic. Quelquefois, il apparaît qu'une image brute ne fournit pas tous les détails nécessaires à une bonne analyse, elle doit être retouchée de diverses manières : c'est le traitement des images. De nombreux algorithmes ont été mis au point pour effectuer des traitements d'images; certains présentent une complexité algorithmique élevée, ce qui fait que le temps de calcul pour traiter une image peut vite devenir exorbitant (cas des filtres, redimensionnement) dans les architectures monoprocesseurs. Afin d'accélérer le travail des radiologues dans l'analyse des images, nous avons recours au calcul parallèle. Les FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) sont des circuits électroniques parallèles qui permettent aujourd'hui de développer des applications de plus en plus performantes en vitesse d'exécution et gourmandes en ressources matérielles. Dans le cadre de notre travail de recherche, nous mettons en ?uvre, sur FPGA, quelques algorithmes de traitement d'images et nous étudions la faisabilité des traitements en temps réel (idéalement, 20 traitements par seconde ou 1 image toutes les 50 ms). Le langage de programmation que nous utilisons dans notre étude est psC. Nos travaux permettent de tester la puissance de ce langage dans le déploiement d'applications sur FPGA et ils contribuent à son amélioration.

L'objectif principal de cette recherche est d'étudier la distribution du potentiel et du champ électrique autour d'un isolateur de poste standard recouvert d'une couche semi-conductrice à fréquence industrielle, en présence de chocs de foudre et de manoeuvre sous des conditions givrantes. Les distributions sont calculées numériquement en utilisant la méthode des éléments finis (FEM), L'influence des épaisseurs et de la conductivité de la couche semi-conductrice, de la couche de glace et du film d'eau a été étudiée afin d'améliorer la performance électrique des isolateurs recouverts de glace. La minceur de la couche semi-conductrice exige un très grand nombre de mailles en raison de la frontière ouverte autour de l'isolateur. Pour réduire le nombre d'éléments, la frontière ouverte est simulée en utilisant une forme de la transformation de Kelvin. Le temps de calcul est comparé à celui avec la frontière artificielle. On observe une économie considérable de temps dans le cas de la transformation de Kelvin appliquée à un isolateur avec couche semi-conductrice recouvert de glace humide. Les résultats de simulation ont été confirmés par des expériences de laboratoire, et on a trouvé que le choc de man?uvre est le facteur limite dans la conception des isolateurs de couche semi-conductrice pour des conditions de glace, contrairement à des conditions propres (sans la présence de glace sur les isolateurs et où le facteur limite est le choc de foudre). La glace humide accumulée sur l'isolateur a très peu d'effet sur la distribution du champ électrique quand cet isolateur est soumis aux chocs de foudre. Toutefois, s'il est soumis aux chocs de man?uvre, la glace accumulée a un effet important sur la distribution du champ électrique et, par conséquent, sur le comportement diélectrique de l'isolateur. Sous chocs de foudre, l'instant du contournement se produit après la crête de l'onde de tension aussi bien pour un isolateur propre que pour un isolateur recouvert de glace humide; sous chocs de man?uvre. Par contre, cet instant se produit avant la crête de l'onde de tension pour un isolateur propre, et après celle-ci pour un isolateur recouvert de glace.

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Dans les pays nordiques comme le Canada, les pluies verglaçantes ont des effets nocifs sur les équipements des réseaux électriques. La réduction de ces effets requiert une recherche en laboratoire tout comme une analyse théorique suivie d'une simulation sur ordinateur. C'est dans cette optique que s'inscrit notre travail de recherche dont le but est de développer un modèle en 3-D de l'accumulation de glace sur un cylindre fixe représentant un conducteur de ligne. Ce modèle tente de prédire la forme de l'accumulation, car cette forme affecte le taux de collection des pluies verglaçantes d'où l'augmentation de la charge gravitationnelle. Elle affecte aussi la charge de vent sur le conducteur en considérant l'angle d'impact des gouttelettes. Le modèle émule l'écoulement du film d'eau non gelée à la surface du conducteur givré. Cette émulation se fait par la méthode du «cheminement aléatoire» qui se traduit par un cheminement aléatoire de particules liquides issues d'une discrétisation du film d'eau non gelée. Durant ce cheminement, les particules liquides gèlent ou quittent la structure par délestage. La probabilité de congélation, le paramètre de délestage et les probabilités de mouvement sont les paramètres du modèle. Les conditions atmosphériques macroscopiques qui commandent l'accumulation de glace sont l'échange de chaleur avec l'air, le taux de précipitation, l'inclinaison du conducteur de ligne, et l'angle d'impact des gouttelettes d'eau en surfusion. Une nouvelle approche, qui prend en compte la flexibilité du conducteur a été développée. L'expression des paramètres du modèle en fonction des variables macroscopiques est l'un des points forts de cette méthode. Cependant, elle possède d'autres avantages, à savoir, simuler des caractéristiques réalistes telles la rugosité de l'accumulation, la formation de glaçons.

Les lignes aériennes de transport d'énergie électrique, parcourent de longues distances et traversent en général des régions très différentes de par leur relief (topographie du terrain, altitude, etc.), leur climat (température, pression, vent, etc.), leur environnement (zones industrielles, régions côtières, etc.). De ce fait, les équipements de transport d'énergie électrique sont exposés à diverses formes et degrés de contraintes. Parmi celles-ci, la pollution et le givrage atmosphérique des isolateurs sont reconnues comme étant les facteurs majeurs à l'origine des défauts enregistrés sur les lignes aériennes. Dans ce contexte, l'amélioration de la connaissance des processus physiques fondamentaux à l'origine de l'initiation de l'arc électrique est nécessaire si l'on veut augmenter la fiabilité du transport d'énergie électrique par voie aérienne dans les régions froides. Ces investigations contribueront à la conception et à la fabrication appropriée d'isolateurs adaptées aux régions froides. Dans le cadre de cette étude, un modèle dynamique auto cohérant en courant alternatif sera présenté et discuté dans le but de simuler et de prédire le comportement de l'arc électrique à la surface d'isolateurs recouverts de glace. Ce modèle considère l'arc comme une impédance variable dans le temps, constituée d'une résistance en série avec une inductance. La résistance de l'arc durant la période de propagation, est déterminée en utilisant l'équation de Mayr. La couche résiduelle de glace non encore franchie par l'arc est remplacée par une résistance équivalente dont la conductivité surfacique est calculée en tenant compte de l'effet de l'eau de fonte. Un organigramme exhaustif a été établi pour modéliser les deux dernières étapes de la propagation de l'arc, à savoir l'établissement d'un arc partiel suivi de sa propagation. Cet organigramme incorpore une tentative d'explication du phénomène de contournement des isolateurs recouverts de glace. Le modèle répond à la variation d'un certain nombre de paramètres principaux, à savoir, la longueur de l'isolateur, la conductivité de l'eau de congélation appliquée, et le diamètre de isolateur. Plusieurs expériences ont été effectuées sur un modèle cylindrique simplifié, ainsi que sur une unité d'isolateur de poste standard, afin de corroborer les résultats de simulation. Plusieurs longueurs d'isolateur et conductivités d'eau de congélation ont été considérées au cours des expériences. Le modèle en question a été comparé aux résultats expérimentaux, et les résultats simulés reflètent d'une façon cohérente les effets de tous les paramètres principaux. Le modèle s'est avéré fiable en prévoyant les variables principales du phénomène de propagation d'arc telles que la tension critique de contournement, le courant d'arc, et la vitesse de propagation dans une certaine marge des paramètres.