The heat transfer characteristics through arrays of pin fins were studied for the further development of internal cooling methods for turbine airfoils. Low aspect ratio pin fin arrays were tested through a range of Reynolds numbers between 5000 and 30,000 to determine the effects of pin spacing as well as aspect ratio on pin and endwall heat transfer. Experiments were also conducted to determine the independent effects of pin spacing and aspect ratio on arrays with different flow incidence angles. The pin Nusselt numbers showed almost no dependence on pin spacing or flow incidence angle. Using an infrared thermogaphy technique, spatially-resolved Nusselt numbers were measured along the endwalls of each array. The endwall results showed that streamwise spacing had a larger effect than spanwise spacing on array-averaged Nusselt numbers. Endwall heat transfer patterns showed that arrays with flow incidence angles experienced less wake interaction between pins than arrays with perpendicular flow, which caused a slight decrease in heat transfer in arrays with flow incidence angles. The effect of flow incidence angle on array-average Nusselt number was greater at tighter pin spacings. Even though the pin Nusselt number was independent of pin spacing, the ratio of pin-to-endwall Nusselt number was dependent on flow conditions as well as pin spacing. The pin aspect ratio had little effect on the array-average Nusselt number for arrays with perpendicular flow; however, the effect of flow incidence angle on array-average Nusselt number increased as aspect ratio decreased. / Master of Science

Darder (2012), in Culture and Power in the Classroom, argued that a system of educational inequality is promoted through the consistent production and reproduction of contradictions between the dominant culture and subordinate culture. More significantly, she noted that these dominant and subordinate culture contradictions create a necessity for bicultural individuals to navigate the dialectical tensions between dominant and subordinate cultures and the processes by which education perpetuates dynamics of unequal power and reproduces the dominant worldview. Hence, she urged educators to challenge prevalent power structures and re-imagine the process of schooling as a more inclusive form of pedagogy, geared towards establishing and sustaining cultural democracy in the classroom. This study responded to the call to work with a Pilipino/a student organization in creating an inclusive space in the schooling experience. The learning process for many Pilipino/a students has historically been steeped in a colonialist mentality and directed toward assimilating these students into the practices of mainstream culture in order to survive. This qualitative research intended to address the unjust issues rooted in the dominant structure of schooling and the persistence of a form of colonizing education that fails to incorporate Pilipino/a sociohistorical knowledge and practices of knowing. More specifically, it addresses issues and tensions related to the process of biculturalism, which Pilipino/a students are required to manage in order to utilize their voice and lived experiences as a basis for action. The methodology of this study was influenced by Pagtatanung-tanong—a Pilipino/a equivalent to participatory action research. In utilizing this approach, the study was formulated through the voices of Pilipino/a students at a community college engaged in community building actions toward cultural affirmation.

The performance of many engineering devices from power electronics to gas turbines is limited by thermal management. Pin fins are commonly used to augment heat transfer by increasing surface area and increasing turbulence. The present research is focused on but not limited to internal cooling of turbine airfoils using pin fins. Although the pin fins are not limited to a single shape, circular cross-sections are most common. The present study examines heat transfer from a single row of circular pin fins with the row oriented perpendicular to the flow. The configurations studied have spanwise spacing to pin diameter ratios of two, four, and eight. Low aspect ratio pin fins were studied whereby the channel height to pin diameter was unity. The experiments are carried out for a Reynolds number range of 5000 to 30,000. Heat transfer measurements are taken on both the pin and on the endwall covering several pin diameters upstream and downstream of the pin row. The results show that the heat transfer augmentation relative to open channel flow is highest for the smallest spanwise spacing for the lowest Reynolds number flows. The results also indicate that the pin fin heat transfer is higher than on the endwall. / Master of Science

High frequency solid-state switches are critical elements in communication systems, radio frequency (RF) systems and instrumentation. Key parameters to an RF switch include insertion loss while on and off-state isolation. Power handling and linearity are important to consider for a cost-effective construction. This becomes a design challenge into K-band frequencies as components required need to be small, dielectric losses and transmission lines need to be physically matched for proper isolative and through states. This thesis presents a novel single pole eight throw (SP8T) hybrid design composed of commercially available surface mount technology solutions to achieve high isolation and low insertion loss from 2-20GHz. A range of PIN diode solutions were surveyed against key design requirements for the SP8T hybrid switch. There were no commercially available solutions for a SP8T switch using surface mount components. A SP2T switch is combined with two SP4T to make the hybrid model. A wide range of RF switch topologies were simulated and designed into a printed circuit board panel that includes 15 test structures. This board is fabricated on a low loss dielectric material with a 4-layer stack that is operational up to 20 GHz and beyond. An onboard calibration structure including STOL standards are tested through a vector network analyzer to determine losses and reflection. Each switch design is on its own board to better determine the performance of the SP8T hybrid. High frequency coplanar waveguide to 2.4mm coaxial connectors are used to evaluate each board. This design is characterized against individual MMIC and PIN diode boards through switched states in decibels (dB). Second harmonic content is also measured at a target frequency at 2.4GHz for all configurations to determine the magnitude of undesirable spectral content with input power no greater than 10dBm. Results display acceptable loss in the lower half of the frequency band and narrow resonance nearer to 20 GHz due to board loss and reflections. This design has been successful in its design and operation at broadband RF frequencies. Performance characteristics are given in the summary section. Details of the design process and measurement methodology are given in the body of this thesis.

Moore's Law influences more than just the speed of the latest microprocessor. The law drives many facets of the semiconductor realm. As Moore's Law continues to prevail, switching frequencies for electronics will rise. These increased switching frequencies will cause transient losses to be augmented, especially for power electronics. However, there has been a lack of work on how to improve the most simple semiconductor power device, the PiN diode. Therefore, considerable effort has been made to reduce switching losses in modern power semiconductor devices. Power diodes are used as a building block for almost all power electronics, especially boost converters for power factor correction. The re5earch presented in this thesis demonstrates that switching losses will be reduced when a power diode is replaced by two lower voltage diodes arranged in series. One such company, Q-speed, is already implementing such a technique [l]. The company is using two fast recovery diodes on one integrated circuit. Q-speed's results were comparable to more expensive methods to reduce switching losses such as the use of exotic materials like silicon-carbide. There have been many models to date for the PiN diode, but no research ha5 been published about this innovative idea. Research gathered in this thesis from extensive TCAD simulations and experiments will enlighten the power semiconductor field to this interesting approach.

Comprendre et pouvoir prédire l’effet combiné du temps et des conditions ambiantes sur le comportement mécanique du bois et de ses assemblages est un sujet récurrent pour l’ingénierie de construction. Cette étude tend à établir l’influence du taux de chargement à la résistance du bois à l’enfoncement de boulon dans différentes conditions de service. La partie expérimentale du projet consiste à mesurer la résistance à l’enfoncement de boulon parallèle au fil du bois. Les attaches des éprouvettes de pin gris (Pinus banksiana) de 31×89×660 mm sont assemblées à l’aide d’un boulon de 12,5 mm de diamètre et de deux plaques de jonction en acier de 6 mm d’épaisseur à chaque extrémité. Chaque assemblage est réalisé après conditionnement du bois selon trois régimes : 1) l’état humide supérieur à 24%, 2) l’état sec à environ 12%, et 3) l’état très sec proche de 8%. Pour chacune des trois conditions d’humidité, sept taux de chargement descendant de 115 KN/min à 0,1N/min en intervalles logarithmiques sont appliqués jusqu'à rupture. Dans chaque série de tests, six éprouvettes sont incluses. Une distribution de la densité du bois et de ses défauts est établie dans chaque série de tests pour que l’étude soit représentative face à ce matériau hétérogène et variable. La rigidité élastique, la limite d’élasticité, le seuil de plasticité, la résistance maximale ainsi que la densité et la teneur en humidité sont mesurés pour chaque zone de test. Une comparaison des données de test avec les équations empiriques de durée de chargement est présentée dans cette étude. Pour 12% de teneur en humidité, la résistance à l’enfoncement montre le même comportement face à la durée de chargement que celui en flexion ou en compression. La perte de résistance à l’enfoncement est analysée et corrélée aux valeurs de résistance ainsi qu’aux coefficients d’ajustement des normes de calcul européenne, canadienne, et américaine. Les pondérations des normes nord-américaines semblent correspondre aux résultats de ce projet en se basant sur un temps de référence à rupture de 10 minutes. / Understanding and predicting the effect of load duration and ambient conditions on mechanical behavior of wood is an important subject in wood engineering. The aim of the study is to establish the influence of the rate of loading on the embedding strength of wood in various service conditions. The experimental part of the project consists of measuring the embedding strength of wood parallel to grain. Jack pine specimens (Pinus banksiana) of 31×89×660 mm are assembled using one bolt of 12.5-mm in diameter and two 6-mm thick steel side plates at each end. Specimens are assembled after conditioning to one of the following equilibrium moisture contents (MC): 1) green, at least 24 % MC, 2) air-dry, about 12 % MC, and 3) very dry, about 8% MC. Seven rates of loading, varying between 115 KN/min and 0.1N/min, are applied to the specimens in each moisture condition. Given the heterogeneity of the material, the test pieces are matched using visual grading and density distribution to attribute similar wood quality to each test series. Elastic stiffness, proportional limit, yield point, the maximum resistance, MC and specific gravity are determined for each embedding zone after the test. A comparison between test values and empirical equations for duration of load is presented in this study. At 12% MC, embedding strength shows an equal behavior for duration of load, similar to bending and compression. The loss of the dowel embedding strength is analyzed and correlated to the strength values and the adjustment factors of the Canadian, European and American wood design codes. Predictions of the North-American codes appear to fit the results of this research based on 10-min reference test duration.

Le ralentissement de la production de l'industrie des pâtes et papiers a entraîné la surproduction de copeaux par l'industrie du bois de sciage résineux dans l'Est du Canada. Dans ces conditions, il devient nécessaire d'explorer la possibilité de produire des panneaux OSB à partir des dosses des billes de bois de résineux. La détermination des relations entre les performances des panneaux OSB et les caractéristiques des lamelles de bois a été faite afin de favoriser la production des panneaux OSB à partir d'espèces de bois résineux utilisées dans l'industrie du bois de sciage de l'Est du Canada : l'épinette noire, le sapin baumier et le pin gris. Une espèce de feuillus couramment utilisée pour produire des panneaux OSB, le peuplier faux-tremble, a été utilisée comme témoin. Le programme de pressage à chaud a été mis au point de manière à produire des profils de masse volumique verticale comparables pour les panneaux OSB fabriqués à partir de lamelles d'épinette noire, de sapin baumier et de pin gris. La tomographie par micro-ordinateur à rayons X a été utilisée pour étudier les caractéristiques des vides dans les panneaux OSB avec différentes structures. Ainsi, le module d'élasticité et le module de rupture en flexion, la cohésion interne et le gonflement en épaisseur des panneaux OSB fabriqués à partir de trois espèces de bois résineux ont été déterminés pour évaluer leur potentiel pour remplacer le peuplier faux-tremble dans la fabrication des panneaux OSB. Les panneaux fabriqués à partir de ces trois espèces de bois résineux ont montré des propriétés physiques et mécaniques supérieures à la norme CSA O437 pour les propriétés de la classe O-2, sauf pour le gonflement en épaisseur. Les résultats indiquent que l'espèce de bois était une variable significative en ce qui concerne les propriétés physiques et mécaniques des panneaux OSB considérés dans cette étude. Les propriétés de flexion des panneaux OSB diminuaient avec l'augmentation de la masse volumique de l'espèce, mais la cohésion interne augmentait. Le mélange des lamelles de bois de résineux et de peuplier faux-tremble a permis de diminuer de façon significative le gonflement en épaisseur des panneaux. La réduction de la masse volumique des couches de surface pourrait également être explorée pour réduire le gonflement en épaisseur de panneaux fabriqués à partir des bois de résineux considérés dans cette étude. En outre, l'effet de la géométrie des lamelles sur les propriétés déjà mentionnées a été évalué. L'épaisseur des lamelles a eu un effet négatif significatif sur les propriétés de flexion, mais un effet positif significatif sur la cohésion interne et le gonflement en épaisseur. La longueur des lamelles a eu un effet positif significatif sur les propriétés de flexion parallèle, mais un effet négatif significatif sur les propriétés de flexion perpendiculaire et la cohésion interne, à l'exception du gonflement en épaisseur. De plus, cette étude a évalué l'effet de la structure des panneaux sur les propriétés physiques et mécaniques, l'absorption d'eau et le caractère des vides. Il existe de nombreux vides dans le panneau qui sont formés par le chevauchement des lamelles et affectent considérablement les propriétés du panneau. Les résultats ont montré que le panneau OSB avait un profil de porosité opposé au profil de masse volumique. Le changement des propriétés en flexion peut être causé par le changement d'orientation des lamelles de la couche médiane. La légère différence de cohésion interne et d'absorption d'eau a été causée par la différence de distribution de la taille des vides et la plus grande taille des vides. Les panneaux fabriqués à partir de lamelles d'espèces mélangées montrent une porosité totale plus élevée, un profil de porosité plus accentué et des vides de plus petite taille comparativement à ceux des lamelles d'épinette noire, ce qui a donné de meilleures propriétés en flexion, la plus faible cohésion interne, une plus faible absorption d'eau et un gonflement en épaisseur plus faible. Ainsi, la cohésion interne, l'absorption d'eau et le gonflement en épaisseur des panneaux OSB avec une couche médiane de lamelles d'espèces mélangées diminuent avec une augmentation de la proportion de la couche médiane. Une tendance inverse a été observée pour les panneaux avec une couche médiane d'épinette noire. Par conséquent, les résultats permettent d'affirmer que la combinaison des lamelles de résineux et de peuplier faux-tremble a considérablement amélioré le gonflement en épaisseur des panneaux OSB à base de résineux. La réduction de la masse volumique des couches de surface pourrait également être envisagée pour réduire le gonflement en épaisseur des panneaux fabriqués à partir des bois résineux considérés dans cette étude. / The production decrease of the pulp and paper industry has resulted in a surplus of chips produced by the softwood lumber industry in Canada. Under these circumstances, it becomes necessary to explore the possibility of producing OSB panels from the cants produced during the primary processing of softwood logs representative of the wood used by the softwood sawmill industry in Eastern Canada. Establish and characterize properly the relations between OSB panel performance and wood strands characters allow to increase the feasibility of producing OSB from softwood species used by the Eastern Canadian softwood lumber industry: black spruce, balsam fir and jack pine. A hardwood species frequently used to produce OSB, trembling aspen, was used as a control. The hot-pressing process was developed to provide comparable density profiles for OSB panels made from black spruce, balsam fir, and jack pine strands. In this research, X-ray microcomputer tomography was used to investigate the void character of the OSB panels with different structures. Thereby the modulus of elasticity, modulus of rupture, internal bond, and thickness swelling of OSB panels were determined for three softwood species in order to evaluate their potential to replace trembling aspen for OSB manufacturing. The panels made from these three softwood species showed physical and mechanical properties exceeding the CSA O437 standard for class O-2 properties requirements, except for high thickness swelling. The results indicate that the wood species was, in fact, a significantly variable in relation to the physical mechanical properties of OSB panel considered in this study. The bending properties of OSB decreased with an increase in the species wood density but the internal bond strength increased. The combination of softwood and aspen strands significantly reduced the thickness swelling of OSB. The reduction in the surface-layer density could also be explored to reduce the thickness swelling of the OSB made from the softwoods considered in this study. Furthermore, strand geometry effect on the properties already mentioned has been evaluated. The strand thickness had a significantly negative effect on the bending properties but a significantly positive effect on the internal bond and thickness swelling properties. The strand length had a significantly positive effect on the parallel bending properties but a significantly negative effect on the perpendicular bending properties and the internal bond, except for the thickness swelling. Finally, panel structure effect on physical and mechanical properties, water absorption, and void character has been evaluated. There are many voids in the panel which are formed by the overlap of the strands and significantly affect the panel performance. The results indicated that the OSB panel has a porosity profile opposite to the density profile. Unidirectionally oriented homogeneous boards showed slightly higher total porosity, steeper porosity profile, and higher void size compared to the other two three-layer boards, but there was no significant difference among them. Although the changes of bending properties owe to the changes of core-layer strands orientation, the slight difference of internal bond and water absorption rate was caused by the narrower void distribution and larger void size. The panels made from mix-species strands show higher total porosity, steeper porosity profile, and small void size compared to those of black spruce strands, which resulted in better bending properties, the lowest internal bond, and lower water absorption rate and thickness swelling. Thus, the internal bond, water absorption rate, and thickness swelling of the panels with mix-species core layer decrease with an increase in core-layer proportion. An opposite trend was observed in the panels with a black spruce core layer. Hence, there was enough evidence to conclude that the combination of softwood and aspen strands significantly improved the thickness swelling of softwood based OSB. The reduction in the surface layer density could also be explored to reduce the thickness swelling of the OSB made from the softwoods considered in this study.

Cette recherche visait le développement de marqueurs génétiques codants pour Cronartium ribicola, agent causal de la rouille vésiculeuse du pin blanc (RVPB), sans biais pour les populations de l’Est ou de l’Ouest de l’Amérique du Nord. Huit marqueurs ont permis de génotyper 80 individus à l’aide de la technique SSCP (Single-Strand Conformation Polymorphism) et ainsi d’étudier la variabilité génétique à l’intérieur de ces populations. Cette étude a confirmé la présence d’une barrière au flux génique entre les populations situées à l’est et à l’ouest des Prairies, des populations à l’est des Rocheuses s’étant groupées avec les populations de l’Ouest. La différentiation génétique présente entre les populations de l’Est et de l’Ouest est hautement significative et la diversité nucléotidique est trois fois supérieure chez les populations de l’Est. De plus, un hybride entre C. ribicola et Cronartium comandrae, agent causal de la rouille-tumeur oblongue, est rapporté pour la première fois. / The goal of this research was to develop coding genetic markers for the white pine blister rust (WPBR) causal agent, Cronartium ribicola, without bias for populations from eastern or western North America. Eight markers were used to genotype 80 individuals, using the SSCP (Single-Strand Conformation Polymorphism) technique, allowing to study genetic variability within these populations. This study confirmed the presence of a barrier to gene flow between populations located east and west of the Prairies, populations from the Rockies having grouped with western populations. The genetic differentiation between eastern and western populations is highly significant and nucleotide diversity was three times higher in eastern populations. Furthermore, an hybrid between C. ribicola and Cronartium comandrae, causal agent of comandra blister rust, is reported for the first time.

La modélisation de la croissance des arbres en milieu naturel est un élément clé de la gestion des forêts. Les unités d’observations sont des placettes, soit une surface de forêt circulaire de 400 m2. L’abondance des arbres sur une placette est caractérisée par leur nombre, la hauteur dominante, la surface terrière et le volume de bois. La prévision de la croissance de ces variables est donc un sujet d’intérêt pour les ingénieurs forestiers. On retrouve dans la littérature diverses méthodes de prédiction, entre autres, celles basées sur des modèles économétriques ou, plus récemment, sur des modèles de régression linéaire mixte multivariée. Ce mémoire est un compte rendu théorique et pratique de ces méthodes statistiques. Celles-ci sont appliquées et comparées à partir d’un jeu de données provenant du réseau de placettes échantillons permanentes du Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec, l’espèce d’arbre utilisé étant le pin gris. / The establishment of model for growth of trees in a natural environment is a key element to the management of forests. The units of observations are plots, which is a circular 400 m2 area of forest. The abundance of the trees on a plot is characterized by their number, the dominant height, the basal area and the volume. Forecasting of the growth of these variables is thus a subject of interest for the foresters. One finds in the literature various methods of prediction, those based on econometric models or, more recently, on multivariate mixed linear models. This essay is a theoretical and practical report of these statistical methods. Those are applied and compared starting from a data file coming from the network of permanent plots samples from ”le Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec”. The species of tree used here is the Jack pine.

Plusieurs tourbières du Québec sont aujourd'hui caractérisées par un processus de boisement qui est souvent une conséquence des activités anthropiques in ou ex situ ayant affecté leurs conditions hydrologiques. Bien que le pin blanc (Pinus strobus) soit une espèce arborescente que l'on rencontre plutôt rarement dans les tourbières ombrotrophes, les individus qui y poussent semblent afficher dans plusieurs cas une bonne croissance, autant en hauteur qu'en diamètre. Les objectifs de la présente étude étaient (1) de déterminer l'époque d'établissement de l'espèce dans quelques tourbières de la région écologique de la Plaine du Saint-Laurent et les facteurs ayant favorisé cet établissement, (2) de caractériser leur croissance radiale et (3) de déterminer les facteurs qui ont régi la croissance. Cinq tourbières ont été étudiées. Des analyses dendrochronologiques ont été réalisées pour des individus sur tourbe et sur sol minéral à proximité afin de comparer la croissance entre les deux types de milieu. Des fonctions de réponse et de corrélation ont été effectuées sur les séries dendrochronologiques afin de déterminer l'influence du climat sur la croissance. Enfin, des monolithes de tourbe de surface furent l'objet d'une analyse macrofossile afin de trouver des restes de pin blanc. La présence du pin blanc en milieu tourbeux semble être un phénomène relativement récent, la colonisation ayant débuté au plus tôt un peu avant la moitié du XIXe siècle. Cette installation récente concorde avec la présence de macrorestes de l'espèce dans les seuls premiers centimètres de la tourbe en surface. Bien qu'elle soit majoritairement inférieure à celle des individus sur sol minéral, la croissance radiale des individus sur tourbe s'avère très bonne. Le climat ne semble pas avoir influencé la croissance des individus et ce, autant sur tourbe que sur sol minéral ce qui suggère que d'autres facteurs régissent la croissance. Les précipitations moins abondantes durant certaines périodes du XXe siècle et le feu sont, selon les sites, des facteurs ayant fort probablement favorisé l'établissement du pin blanc sur les tourbières.