[EN] ABSTRACT Alternaria brown spot (ABS), caused by the 'tangerine' pathotype of Alternaria alternata, (Fr.) Keissl. is a serious disease in several mandarin cultivars such as 'Fortune', 'Nova' and other hybrids. Although the disease is widespread in the Mediterranean Basin, the epidemiology of the disease in semi-arid conditions is unknown. Epidemiological studies were conducted during two consecutive years in Spain. The presence of inoculum was studies on leaves, twigs and fruit on affected trees, as well as weeds and leaf litter was determined. The dynamics of airborne conidia of Alternaria were studied with a spore trap and by exposing plates of the semi-selective medium ARSA. The effect of environmental factors in the incidence of ABS was studied through exposure of trap plants. Conidia of Alternaria were continuously detected throughout the period of study and pathogenic isolates were obtained in all sampling dates. Affected leaves and shoots were considered the main source of inoculum, with 15-76% of pathogenic isolates. Pathogenic isolates were also found in leaf litter and weeds of the genus Sonchus. The pathogen survived in fallen immature leaves for up to 76 days. In contrast to humid areas, infections occurred mainly in spring and autumn, on weeks with rainfall >2.5 mm and average temperature >12.5°C. The infection efficiency of the pathogen was studied by inoculating plants of 'Fortune' and 'Nova' under different combinations of temperature (8-35°C) and wetness durations (8-48 hours). Disease incidence significantly increased with leaf wetness duration over 16 hours, decreased with temperatures below 12°C or above 27°C. No infections were observed at 35ºC. The incidence did not increase after a dry period of one hour in 'Fortune' and two hours in 'Nova'. Post-infection temperature had a significant effect in the incubation period of the pathogen. The two infection models obtained, the Alter-Rater model and a simple rule system (SRS) based on temperature and rainfall were evaluated using independent infection data obtained from trap plants exposed weekly in three orchards during 2011 to 2013. Model evaluation was performed using ROC curve analysis. None of the models evaluated was appropriate to predict infections in 'Fortune', in the case of 'Nova', the SRS model had a sensitivity of 0.93 and a specificity of 0.84. This model is currently implemented in the online platform 'gipcitricos' for the integrated management of ABS in Spain. Some studies indicate that flood irrigation could increase leaf wetness duration and the subsequent risk of infection, but there are no specific studies in citrus. Values of soil moisture content, leaf wetness duration, relative humidity, temperature and rainfall were recorded in three mandarin plots with flood irrigation and three plots with drip irrigation during 2012 and 2013. The average daily leaf wetness duration was 4-8 hours with a maximum of 20-23 hours. The dynamics of leaf wetness duration was analyzed by time series ARIMA model (1,1,1). The MAE of the models was 3.17 to 3.91 hours. The increase of leaf wetness duration was not associated with flood irrigations neither in graphical analysis of the residuals and tests or interventions. The increase in leaf wetness duration was associated only with some rain events. / [ES] RESUMEN La mancha marrón causada por un patotipo del hongo Alternaria alternata (Fr.) Keissl. es un factor limitante para algunas variedades de mandarina como 'Fortune', 'Nova' y otros híbridos. La información existente sobre la epidemiologia de la enfermedad procede de las regiones húmedas de Florida, y no puede extrapolarse a las zonas semi-áridas. Por ello se inició un estudio para caracterizar la epidemiología de la mancha marrón en las condiciones de España durante dos años consecutivos. Se determinó la presencia de inóculo en las hojas, brotes y frutos de los árboles afectados, en la hojarasca del suelo y las malas hierbas. Para ello se siguió la dinámica de las conidias de Alternaria en el aire con un capturador y se realizaron exposiciones de placas con medio semi-selectivo ARSA. Se estudió también el efecto de diversos factores ambientales en la incidencia de la enfermedad a través de exposición de plantas trampa. Las hojas y brotes afectados constituyeron la principal fuente de inoculo, con 15-76% de aislados patógenos. Se detectaron también aislados patógenos en la hojarasca y en malas hierbas del género Sonchus. El patógeno sobrevivió en hojas inmaduras caídas al suelo hasta los 76 días. Se detectaron conidias de Alternaria en el aíre de forma continua. Se identificaron colonias patógenas en todas las exposiciones de medio semi-selectivo. Las infecciones de las plantas trampa se observaron principalmente en primavera y otoño, en semanas con precipitaciones >2.5 mm y temperatura media >12.5°C. Se estudió la eficiencia infectiva del patógeno mediante la inoculación de plantas de 'Fortune' y 'Nova' bajo diferentes combinaciones de temperatura (8-35°C) y duraciones de humectación foliar (8-48 horas). Se estudió el efecto de los períodos interrumpidos de humectación foliar sobre la infección y también la influencia de la temperatura en la duración del período de incubación. La incidencia de la enfermedad se incrementó con humectaciones foliares superiores a 16 horas, descendió de con temperaturas inferiores a 12ºC y 27ºC, apenas se detectaron infecciones a 35ºC. La incidencia se detuvo con un período seco de una hora en 'Fortune' y dos horas en 'Nova'. La temperatura tuvo un efecto significativo en la duración del periodo de incubación. Se evaluaron los modelos Alter-Rater y un modelo empírico simple (SRS) basado en temperatura y pluviometría con datos obtenidos en exposiciones de plantas trampa durante los años 2011 a 2013. La evaluación de los modelos se realizó mediante análisis de curvas ROC. Ninguno de los modelos evaluados se consideró adecuado para predecir las infecciones en 'Fortune'. En 'Nova', el modelo SRS permitió predecir los periodos semanales de infección con una sensibilidad de 0,93 y una especificidad de 0,84. Este modelo se ha implementado en la web 'gipcitricos' del IVIA para la gestión integrada de la mancha marrón en cítricos. Algunos estudios indican que el riego por inundación podría incrementar la duración de la humectación foliar y el riesgo de infección, pero no existe ninguna referencia específica en cítricos. Se realizó un estudio durante los años 2012 y 2013 en tres parcelas de mandarina con riego por inundación y otras tres con riego localizado. En cada parcela se registraron los valores del contenido de humedad del suelo, duración de humectación foliar, humedad relativa, temperatura y pluviometría. El promedio de la duración de la humectación foliar diaria fue de 4-8 horas y la máxima de 20-23 horas. La dinámica de la duración de la humectación foliar se analizó mediante un modelo de series temporales ARIMA (1,1,1). En los análisis gráficos de los residuos no se detectó ninguna asociación entre los riegos por inundación y la duración de humectación foliar. / [CA] RESUM La taca marró causada per un patotip del fong Alternaria alternata (Fr.) Keissl. es un factor limitant per a algunes varietats de mandarina com 'Fortune', 'Nova' i altres híbrids. La informació existent sobre l'epidemiologia de la malaltia procedix de les regions humides de Florida, i no pot extrapolar-se a les zones semi-áridas. Per això es va iniciar un estudi per a caracteritzar l'epidemiologia de la taca marró en les condicions d'Espanya durant dos anys consecutius. Es va determinar la presència d'inòcul en les fulles, brots i fruits dels arbres afectats, en la fullaraca del sòl i les males herbes. Es va seguir la dinàmica de les conidies d'Alternaria en l'aire amb un capturador i es van realitzar exposicions de plaques amb medi semi-selectiu ARSA. Es va estudiar també l'efecte de diversos factors ambientals en la incidència de la malaltia mitjançant l'exposició de plantes trampa. Les fulles i brots afectats van constituir la principal font d'inòcul, amb el 15-76% d'aïllats patògens. Es van detectar també aïllats patògens en la fullaraca i en males herbes del gènere Sonchus. El patogen va sobreviure en fulles immadures caigudes a terra fins als 76 dies. Es van detectar conidies d'Alternaria en l'aire de forma contínua. Es van identificar colònies patògenes en totes les exposicions de medi semi-selectiu. Les infeccions de les plantes trampa es van observar principalment a la primavera i tardor, coincidint en setmanes amb precipitacions >2.5 mm i temperatura mitjana >12.5°C. Es va estudiar l'eficiència infectiva del patogen mitjançant la inoculació de plantes de 'Fortune' i 'Nova' amb diferents combinacions de temperatura (8-35°C) i duracions d'humectació foliar (8-48 hores). Es va estudiar l'efecte dels períodes interromputs d'humectació foliar sobre la infecció i també la influència de la temperatura en la duració del període d'incubació. La incidència de la malaltia es va incrementar amb humectacions foliars superiors a 16 hores, va descendir de amb temperatures inferiors a 12ºC y 27ºC, a penes es van detectar infeccions a 35ºC. La incidència es va detindre amb un període sec d'una hora en 'Fortune' i dos hores en 'Nova'. La temperatura va tindre un efecte significatiu en la duració del període d'incubació. Es van avaluar les models Alter-Rater i un model empíric simple (SRS) basat en temperatura i pluviometria amb dades obtinguts en exposicions de plantes trampa realitzades en tres parcel·les durant els anys 2011 al 2013. L'avaluació dels models es va realitzar amb anàlisi de corbes ROC. Cap dels models avaluats es va considerar adequat per a predir les infeccions en 'Fortune', en 'Nova', el model SRS va permetre predir els períodes setmanals d'infecció amb una sensibilitat de 0,93 i una especificitat de 0,84. Este model s'ha implementat en la web 'gipcitricos' de l'IVIA per a la gestió integrada de la taca marró en cítrics. Alguns estudis indiquen que el reg per inundació podria incrementar la duració de la humectació foliar i el risc d'infecció, però no hi ha cap referència específica en cítrics. Es va realitzar un estudi durant els anys 2012 i 2013 en tres parcel.les de mandarina amb reg per inundació i altres tres amb reg localitzat. En cada parcel.la es van registrar els valors del contingut d'humitat del sòl, duració d'humectació foliar, humitat relativa, temperatura i pluviometria. La mitjana de la duració de la humectació foliar diària va ser de 4-8 hores i la màxima de 20-23 hores. La dinàmica de la duració de la humectació foliar es va analitzar per mitjà d'un model de sèries temporals ARIMA (1,1,1). El MAE dels models va ser de 3,17-3,91 hores. En les anàlisis gràfics dels residus no es va detectar cap associació entre els regs per inundació i la duració d'humectació foliar. Els augments en la duració de la humectació foliar es van relacionar únicament amb alguns esdeveniments de pluja. / Bassimba, DDM. (2015). Epidemiología de la mancha marrón de las mandarinas causada por Alternaria alternata. Desarrollo de estrategias de control eficientes [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54111

[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