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Mixing Studies on a Full Scale Aeration Tank

Boyko, Boris I. 09 1900 (has links)
The dispersion model was used to study mixing levels in a full scale aeration tank. The effect of air flow rate, water flow rate and diffuser type was investigated. The peak time technique proved satisfactory in predicting the theoretical tracer response curve generated using the dispersion model. The dispersion model adequately described the longitudinal mixing that occurred in a full scale aeration tank equipped with fine and coarse bubble air diffusers. Response curves from two tanks-in-series were also obtained. / Thesis / Master of Engineering (ME)
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Flexible Design and Operation of Multi-Stage Flash (MSF) Desalination Process Subject to Variable Fouling and Variable Freshwater Demand

Said, Said Alforjani R., Emtir, M., Mujtaba, Iqbal January 2013 (has links)
yes / This work describes how the design and operation parameters of the Multi-Stage Flash (MSF) desalination process are optimised when the process is subject to variation in seawater temperature, fouling and freshwater demand throughout the day. A simple polynomial based dynamic seawater temperature and variable freshwater demand correlations are developed based on actual data which are incorporated in the MSF mathematical model using gPROMS models builder 3.0.3. In addition, a fouling model based on stage temperature is considered. The fouling and the effect of noncondensable gases are incorporated into the calculation of overall heat transfer co-efficient for condensers. Finally, an optimisation problem is developed where the total daily operating cost of the MSF process is minimised by optimising the design (no of stages) and the operating (seawater rejected flowrate and brine recycle flowrate) parameters.
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High level waste system impacts from acid dissolution of sludge

Ketusky, Edward Thomas 31 March 2008 (has links)
Currently at the Savannah River Site (SRS), there are fifteen single-shell, 3.6-million liter tanks containing High Level Waste. To close the tanks, the sludge must be removed. Mechanical methods have had limited success. Oxalic acid cleaning is now being considered as a new technology. This research uses sample results and chemical equilibrium software to develop a preferred flowsheet and evaluate the acceptability of the system impacts. Based on modeling and testing, between 246,000 to 511,000 l of 8 wt% oxalic acid were required to dissolve a 9,000 liter Purex sludge heel. For SRS H-Area modified sludge, 322,000 to 511,000 l were required. To restore the pH of the treatment tank slurries, approximately 140,000 to 190,000 l of 50 wt% NaOH or 260,000 to 340,000 l of supernate were required. When developing the flowsheet, there were two primary goals to minimize downstream impacts. The first was to ensure that the Resultant oxalate solids were transferred to DWPF, without being washed. The second was to transfer the remaining soluble sodium oxalates to the evaporator drop tank, so they do not transfer through or precipitate in the evaporator pot. Adiabatic modeling determined the maximum possible temperature to be 73.5°C and the maximum expected temperature to be 64.6°C. At one atmosphere and at 73.5°C, a maximum of 770 l of water vapor was generated, while at 64.6°C a maximum 254 l of carbon dioxide were generated. Although tank wall corrosion was not a concern, because of the large cooling coil surface area, the corrosion induced hydrogen generation rate was calculated to be as high as 10,250 l/hr. Since the minimum tank purge exhaust was assumed to be 5,600 l/hr, the corrosion induced hydrogen generation rate was identified as a potential concern. Excluding corrosion induced hydrogen, trending the behavior of the spiked constituents of concern, and considering conditions necessary for ignition, energetic compounds were shown not to represent an increased risk Based on modeling, about 56,800 l of Resultant oxalates could be added to a washed sludge batch with minimal impact on the number of additional glass canisters produced. For each sludge batch, with 1 to 3 heel dissolutions, about 60,000 kg of sodium oxalate entered the evaporator system, with most collecting in the drop tank, where they will remain until eventual salt heel removal. For each 6,000 kg of sodium oxalate in the drop tank, about 189,000 l of Saltstone feed would eventually be produced. Overall, except for corrosion-induced hydrogen, there were no significant process impacts that would forbid the use of oxalic acid in cleaning High Level Waste tanks. / MATHEMATICAL SCIENCES / M. Tech. (Chemical Engineering)
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Förbudet mot utsläpp av toalettavfall från fritidsbåtar på svenskt vatten och dess potentiella bidrag till hållbar utveckling i Östersjön : En kvalitativ undersökning av fritidsbåtsägares syn på förbudet och förslag för ökad efterlevnad / The prohibition of discharge of sewage from pleasure crafts on Swedish water and its potential contribution to sustainable development in the Baltic Sea : A qualitative study of pleasure craft owners’ views on the prohibition and proposals for an increased compliance

Arnstedt, Johanna, Tullsson, Frida January 2016 (has links)
En av de största utmaningarna i dagens samhälle är att säkerställa hållbar utveckling, vilket ingick i FN:s sjunde milleniemål med måldatum 2015. Östersjön är ett särskilt känsligt innanhav med en hotad biologisk mångfald och en utbredd övergödningsproblematik. År 2001 gav Helcom, en samarbetsorganisation för alla Östersjöländer, rekommendationen att införa ett förbud mot utsläpp av toalettavfall från fritidsbåtar som ett steg i att begränsa tillförseln av näringsämnen till Östersjön. Den 1 april år 2015 infördes förbudet i Sverige. Under de följande månaderna blev förbudet mycket uppmärksammat i media och det har sedan dess förekommit en stor kvantitet synpunkter på förbudet. Från april till oktober 2015 inkom 182 anmälningar gällande brister i hamnars mottagande av toalettavfall till Transportstyrelsen. Studien syftar till att utvärdera förbudets potentiella bidrag till hållbar utveckling, att undersöka fritidsbåtsägares syn på utsläppsförbudet samt att ge förslag till förbättringar för att förbudet enklare ska kunna efterlevas för fritidsbåtsägare. Studien genomfördes med en kombination av olika metoder. Huvudmomentet utgjordes av kvalitativa intervjuer med fritidsbåtsägare. Som komplement skickades en webbenkät till 109 personer. Svarsfrekvensen beräknades till 92 procent, vilket belyser det stora engagemang som funnits i att delta i studien. Därutöver sammanställdes de brister och synpunkter som rapporterats in till Transportstyrelsen. Författarna har även deltagit i seminarier. Resultaten visar att majoriteten av fritidsbåtsägarna anser att förbudet är korrekt och att principen att inte släppa ut toalettavfall i Östersjön är riktig. Enligt webbenkäten skulle 64 av 99 personer tömma båtens septiktank i havet om det inte fanns någon fungerande mottagningsanordning inom deras färdväg. Situationen speglas även i förbättringsförslagen då det mest frekvent förekommande förslaget är att bygga ut nätet med mottagningsanordningar och att säkerställa att befintliga anordningar är i drift och fungerar. Fritidsbåtsägarna gav flera argument både för och emot förbudet och hade även synpunkter på förbudets utformning. Två vanligt förekommande argument för förbudet var vikten av att ta ansvar för sina egna utsläpp och den sanitära olägenheten att bada i samma vatten som någon släpper ut toalettavfall i. Tre vanliga motargument var att regleringar för andra aktörer som jordbruk, industrier och kommunala bräddavlopp bör införas innan regleringar för fritidsbåtsägare, att toalettavfallet sprids ut i en så stor volym vatten och att båtliv ska innebära frihet. Förbudet kan bidra till hållbar utveckling ur såväl det sociala, ekonomiska och ekologiska perspektivet trots att utsläpp av näringsämnen från fritidsbåtar utgör en mindre andel av de totala utsläppskvantiteterna. Flera av Östersjöns ekosystemtjänster hotas av övergödning, exempelvis livsmedelsproduktion, biologisk mångfald och estetiska värden. Författarna till denna rapport anser därmed att alla ekonomiskt rimliga åtgärder kan motiveras ur ett ekosystemtjänstperspektiv för att inte riskera kommande generationers möjlighet att uppfylla sina behov. Förbudet bidrar ytterligare till den sociala dimensionen av hållbarhet genom att det medför en ökad medvetenhet kring problematiken relaterad till Östersjöns miljötillstånd. Författarna rekommenderar i första hand att det byggs flera landtoaletter och sugtömningsanordningar. Placeringen av dessa bör ses över av en aktör med ett övergripande ansvar. Spridning av information kring var det finns utplacerade mottagningsanordningar rekommenderas, exempelvis via en applikation i mobiltelefonen och utmärkning på sjökort. Därutöver bör information om vilka regler som gäller för fritidsbåtsägare och hamnansvariga spridas, samt tydliga användarinstruktioner på mottagningsanordningarna vara mer frekvent förekommande. / One of the greatest challenges in today’s society is to ensure sustainable development, which was included in the UN:s 7th millennium goal with target date 2015. The Baltic Sea is an extra sensitive inland sea with a threatened biodiversity and widespread eutrophication problems. In 2001 Helcom, a cooperation organization for all Baltic Sea countries, gave the recommendation to prohibit discharge of sewage from pleasure craft as a step to limit the input of nutrients to the Baltic Sea. The 1st of April 2015 the prohibition was introduced in Sweden. In the following months the prohibition got a lot of attention in media and many people commented upon it. From April to October 2015, Transportstyrelsen received 182 notifications about deficiencies in ports’ reception of sewage. This study aims at evaluating the prohibitions’ contribution to sustainable development, examining the owners of pleasure craft’s view of the sewage prohibition and to come up with improvement proposals in order to make it easier for pleasure craft owners to follow the prohibition. The study was conducted with a combination of different methods. The main part consisted of qualitative interviews with pleasure craft owners. As a complement, a web questionnaire was distributed to 109 persons. The response rate was estimated to 92 percent, which highlights the great intrest to participate in the study. The notifications that were reported by Transportstyrelsen’s web form were compiled as well. The authors have also participated in seminars with different actors. The results of the study shows that the majority of the pleasure craft owners thought that the prohibition was correct and the principle of not emitting sewage in the Baltic Sea was appropriate. According to the web questionnaire 64 of 99 people would empty the septic tank of the boat in the sea if there was no functioning emptying equipment in their route. This was also reflected in the improvement proposals where the most common proposals were to expand the network of emptying equipment and to ensure that the existing stations are in operation. The pleasure craft owners stated several arguments both for and against the prohibition and also commented on the formation of the prohibition. Two common arguments with the prohibition were the importance of taking responsibility of your own emissions and the sanitary inconvenience in bathing in the same water as someone is discharging sewage in. Three common counterarguments were that regulations for other actors as agriculture, industries and municipal overflow outlets should be introduced before regulations for pleasure craft owners, that the sewage is spread out in a large amount of water and that boating should stand for freedom. The prohibition can contribute to sustainable development both from the social, economic and ecological dimensions despite that the emissions of nutrients from the pleasure boats represent a small proportion of the total amount of emissions. Several ecosystem services of the Baltic Sea are threatened by eutrophication, for example food production, biodiversity and aesthetic values. In the writers opinion thereby all economically reasonable actions are motivated from an ecosystem service perspective not to risk the possibility for future generations to fulfill their needs. The prohibition is further contributing to social sustainability by entailing an increased awareness of the problems related to the Baltic Sea's environmental status. The writers primarily recommend building of more toilets on land and more suction drainage devices. The placement of these should be reviewed by an actor with an overall responsibility. Spreading of information about where the emptying equipments are located is recommended, both by an application in the mobile phone and marked in the nautical chart. In addition, information about the rules that apply to recreational pleasure craft owners and port responsibles should also be spread, as well as clear user instructions on emptying equipments.
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Facility planning and value of information using a tank reservoir model : a case study in reserve uncertainty

Singh, Ashutosh 02 November 2010 (has links)
This thesis presents a methodology to incorporate reservoir uncertainties and estimate the loss in project value when facility planning decisions are based on erroneous estimates of input variables. We propose a tank model along with integrated asset development model to simulate the concept selection process. The model endogenizes drilling decisions and includes an option to expand. Key decision variables included in the model are number of pre-drill wells, initial facility capacity and number of well slots. Comparison is made between project value derived under erroneous estimates for reserve size and under an alternate hypothesis. The results suggest loss in project value of up to 40% when reservoir estimates are erroneous. Moreover, both optimistic and pessimistic reserve estimates results in a loss in project value. However, loss in project value is bigger when reserve size is underestimated than when it is overestimated. / text
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Kogeneracinės jėgainės šilumos akumuliacinės talpos veikimo režimų tyrimai / Research of Heat Storage Tank Operation Modes in Cogeneration Plant

Streckienė, Giedrė 21 June 2011 (has links)
Disertacijoje nagrinėjami būdingi šilumos akumuliacinės talpos veikimo režimai, susiformuojantys nedidelės galios kogeneracinėje jėgainėje, tiriamas šiluminės stratifikacijos susidarymas tokioje talpoje ir atliekamas jos modeliavimas. Pagrindinis disertacijos tikslas – ištirti nedidelės galios kogeneracinės jėgainės šilumos akumuliacinės talpos veikimo režimų ypatumus, sudaryti algoritmą, padedantį parinkti tokios talpos tūrį ir pateikti modelį, leidžiantį nustatyti šiluminę stratifikaciją akumuliacinėje talpoje bet kuriuo jos veikimo metu. / The dissertation investigates typical operation modes of the heat storage tank in the small-scale cogeneration (CHP) plant, analyses formation of thermal stratifi-cation in such storage tank and presents the simulation of the stratification. The main aim of the dissertation is to investigate peculiarities of operation modes of heat storage tank in small-scale CHP plant, develop an algorithm allowing to choose the storage tank volume and present a model allowing determination of thermal stratification in the storage tank at any time of its operation.
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Prédiction de la violation d’un seuil de 400 000 cellules/mL au réservoir de lait à l’aide du portrait et de la dynamique de santé du pis des troupeaux laitiers québécois

Fauteux, Véronique 06 1900 (has links)
Avec la mise en place de la nouvelle limite maximale de 400 000 cellules somatiques par millilitres de lait (c/mL) au réservoir, le mois d’août 2012 a marqué une étape importante en termes de qualité du lait pour les producteurs de bovins laitiers du Canada. L’objectif de cette étude consistait en l’établissement d’un modèle de prédiction de la violation de cette limite au réservoir à l’aide des données individuelles et mensuelles de comptages en cellules somatiques (CCS) obtenues au contrôle laitier des mois précédents. Une banque de donnée DSA comprenant 924 troupeaux de laitiers québécois, en 2008, a été utilisée pour construire un modèle de régression logistique, adapté pour les mesures répétées, de la probabilité d’excéder 400 000 c/mL au réservoir. Le modèle final comprend 6 variables : le pointage linéaire moyen au test précédent, la proportion de CCS > 500 000 c/mL au test précédent, la production annuelle moyenne de lait par vache par jour, le nombre de jours en lait moyen (JEL) au test précédent ainsi que les proportions de vaches saines et de vaches infectées de manière chronique au test précédant. Le modèle montre une excellente discrimination entre les troupeaux qui excèdent ou n’excèdent pas la limite lors d’un test et pourrait être aisément utilisé comme outil supplémentaire de gestion de la santé mammaire à la ferme. / August 2012 represents an in important step in terms of milk quality for the Canadian bovine dairy producers because the upper tolerance limit for bulk tank somatic cell count (BTSCC) was lowered to 400 000 somatic cells per millilitre (c/mL). The objective of this study was to develop a predictive model of exceeding the BTSCC limit based on monthly individuals somatic cell count (SCC) measures obtained in the previous months. A database including DHI data from the year 2008 of 924 dairy herds in Québec, Canada was used. A logistic regression model for repeated measures was constructed. The final model included 6 variables related to monthly individual cow somatic cell count: mean individual linear score at the previous test, proportion of cows over 500 000 cells/mL at the previous test, mean herd annual daily milk production per cow, average days in milk at the previous test, proportion of healthy cows at previous test, proportion of chronic cows at previous test. The model has excellent discrimination between herd that exceeded and herd that did not exceed 400 000 cells/mL and can be use to advise dairy producers of impending risks of exceeding the BTSCC limit.
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Optimisation de la cristallisation d'un sel diastéréoisomère lors d'une résolution optique en réacteur fermé, et développement d'un mode de cristallisation continu / Optimization of the crystallization of a diastereomeric salt during an optical resolution in a batch reactor & development of a continuous crystallization operating mode

Lerond, Lionel 28 November 2008 (has links)
L’énantiomère R (énantiomère cible) d’un mélange racémique d’une molécule organique est isolé par cristallisation du sel diastéréoisomère qu’il forme préférentiellement en s’associant à l’acide énantiomériquement pur R-acétyl(L)valine. Cependant l’énantiomère S (contre-énantiomère) peut aussi cristalliser sous forme d’un sel de R-acétyl(L)valine. Les solubilités des deux sels sont déterminées par des cristallisations par refroidissement en réacteur fermé. La modélisation de ces données expérimentales permet de maximiser la quantité d’énantiomère R cristallisé en sel pur en réacteur fermé à une température choisie. Cette température est ensuite augmentée : la durée de filtration des cristaux, systématiquement obtenus sous forme d’aiguilles, est avantageusement réduite. Une réduction est encore obtenue en appliquant un profil de refroidissement favorisant la croissance des cristaux : au final, l’amélioration de la filtrabilité des cristaux est corrélée aux augmentations conjointes du facteur d’élongation et de la longueur des cristaux. La cristallisation est ensuite transposée à un mode de fonctionnement continu en injectant les réactifs séparément dans un réacteur ouvert. Afin d’atteindre des performances égales à celles du réacteur fermé, le temps de passage et la concentration de la solution de R-acétyl(L)valine sont ajustés : il en résulte une productivité accrue de la cristallisation. La filtrabilité des cristaux obtenus en réacteur continu reste cependant médiocre. Bien que toujours inférieur à celui atteint en réacteur fermé optimal, le facteur d’élongation des cristaux est tout de même augmenté en optant pour une configuration de cascade de deux réacteurs continus / The R enantiomer (target enantiomer) of the racemic mixture of an organic molecule is isolated by a preferential crystallization of the salt it forms by association with the enantiomerically pur acid R-acetyl(L)valine. The S enantiomer (counter enantiomer) may somehow also crystallize under the form a R-acetyl(L)valinate salt. Solubilities of the two salts are measured by cooling crystallizations in a batch reactor, carried out for various stoechiometric conditions. The interpretation and the modelisation of the experimental data gathered lead to the maximisation of the quantity of R enantiomer crystallized as a pur salt in a batch reactor by cooling crystallization to a given temperature. This temperature is then increased : the filtration duration of the crystals, always exhibiting the shape of needles, is thus advantageously decreased. A further decrease is made possible by applying a temperature cooling profile that promotes the growth of crystals. Finally, the enhancement of the filterability of crystals is correlated to an increase of the elongation factor of crystals. The crystallization is then transposed to a continuous operating mode : reactants are injected separately in a continuous stirred tank reactor. With a view to match the results of the optimized batch reactor, the residence time and the R-acetyl(L)valine concentration are adjusted : a better productivity is then obtained, though filterability remains lower. The elongation factor is slightly increased by implementing two continous stirred tank in serie. The complete range of possible enhancements of crystals morphology by such cascades could be further studied for such needle-like crystals
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Les communautés microbiennes des phytotelmes des Broméliacées : structure et influence de l'habitat, des conditions environnementales et des interactions biologiques / Microbial communities in bromeliad phytotelmata : structure and influence of habitat, environmental conditions and biological interactions

Brouard, Olivier 16 March 2012 (has links)
Les Broméliacées sont une vaste famille de plantes à fleurs néotropicales dont certaines ont la capacité de retenir de l’eau et des détritus grâce à l’agencement de leurs feuilles qui forment un phytotelme (du grec phyto : plante et telma : mare). Elles fournissent ainsi un habitat pour de nombreux organismes aquatiques, depuis les micro-organismes jusqu’aux vertébrés. Dans cet écosystème aquatique, les détritus collectés sont le plus souvent de la litière qui constitue la base du réseau trophique dont dépend la Broméliacée pour l’acquisition des nutriments. Ces phytotelmes forment des microcosmes aquatiques naturels très nombreux et distribués dans des environnements très divers, allant du sous-bois de la forêt tropicale à des sites très exposés comme les inselbergs. De plus, certaines espèces entretiennent des relations mutualistes très poussées avec des invertébrés terrestres tels que les fourmis, alors que d’autres, qui ont évolué dans des environnements très pauvres en nutriments, ont eu recours à l’insectivorie. Si les communautés d’invertébrés de ces phytotelmes ont fait l’objet de nombreux projets de recherche en écologie, nos connaissances sur la structure des communautés de micro-organismes sont très parcellaires, et les facteurs de contrôle qui façonnent ces communautés sont le plus souvent déduits d’études réalisées dans d’autres écosystèmes aquatiques. L’objectif général de ce travail de thèse a été d’analyser l’influence de facteurs environnementaux et biologiques sur la structure et la diversité des communautés microbiennes aquatiques des phytotelmes des Broméliacées localisées dans des environnements contrastés de Guyane française. Nous avons examiné les communautés aquatiques de 8 espèces de Broméliacées à réservoirs situées sur deux sites en Guyane française, en considérant différentes variables abiotiques et biotiques, tels que les traits végétatifs des plantes, la taille de l’habitat, les groupes fonctionnels d’invertébrés, l’association mutualiste avec des fourmis, etc. Les résultats obtenus mettent en lumière l’ubiquité de différents groupes de microorganismes (virus, bactéries, champignons, algues eucaryotes et cyanobactéries, protozoaires et micro-métazoaires) dans cet écosystème et l’importance fonctionnelle d’organismes autotrophes dans ce réseau trophique considéré jusque-là comme exclusivement détritique. Ces plantes procurent ainsi une grande variété d’environnements aquatiques, depuis des écosystèmes exclusivement hétérotrophes (e.g. Guzmania lingulata) jusqu’à des écosystèmes ayant un fonctionnement autotrophe dominant, en particulier chez les plantes les plus exposées (e.g.Catopsis berteroniana). La structure du réseau trophique microbien des Broméliacées dépend en grande partie (1) de la structure de l’habitat, c’est-à-dire des traits végétatifs des plantes tels que la taille de celles-ci et le nombre de réservoirs, et (2) des conditions environnementales dans lesquelles sont situées les plantes, à savoir l’exposition à la lumière et l’approvisionnement en ressources détritiques. Pour la Broméliacée de jardins de fourmis Aechmea mertensii, l’identité de la fourmi associée conditionne la structure de l’habitat et la localisation de la plante, ce qui influence indirectement la structure du réseau trophique microbien. Les invertébrés aquatiques sont impliqués dans le contrôle des communautés microbiennes de par leur filtration sur les micro-organismes. L’analyse des patterns de distribution suggère toutefois que leurs activités d’excrétion, de fragmentation des détritus et de recyclage de la matière organique ont un effet positif sur le réseau microbien. Les communautés bactériennes de la Broméliacée insectivore Catopsis berteroniana, sont principalement modulées par le nombre de carcasses de fourmis, qui constituent l’essentiel des proies de cette plante. (...) / Bromeliads are a large family of neotropical flowering plants. The leaves of many bromeliads are tightly interlocking, forming wells that collect water and organic detritus. These phytotelmata (plant-held water) provide habitat for numerous aquatic organisms ranging from microorganisms to vertebrates. In this aquatic ecosystem, detritus (usually leaf litter) form the basis of a food web upon which depends the nutrition of the bromeliad. In tropical forests, these phytotelmata form abundant natural aquatic microcosms, distributed in a large range of tropical environments, from understory to overstory. In addition, some species of tank-bromeliads share mutualistic relationships with terrestrial invertebrates such as ants, while others have evolved in nutrient-poor environments and have become insectivorous. Although numerous ecological studies have dealt with invertebrates communities, analyses of the structure of microbial communities in tank-bromeliads remain very scarce and factors that shape these communities derived mostly from studies of others aquatic ecosystems. Here, we analyzed the impact of environmental and biological factors on the structure and the diversity of aquatic microbial communities in tank-bromeliads located in contrasted environments in French Guiana. We examined aquatic communities inhabiting tanks of 8 bromeliad species located in two sites of French Guiana, and analyzed the impact of different abiotic and biotic variables, such as vegetative traits of plants, habitat size, functional feeding groups of invertebrates, mutualistic association with ants, etc. Our results highlight the ubiquity of microbial groups (virus, bacteria, fungi, eukaryotic algae and cyanobacteria, protozoans and micrometazoans) in this ecosystem and the significance of autotrophic organisms in this detritus-based system. These plants provide a wide variety of aquatic environments ; from strict heterotrophic systems (e.g. Guzmania lingulata) to mixed systems in which the autotrophic compartment sometimes dominates (e.g. Catopsis berteroniana). The structure of the microbial food web in tank-bromeliad largely depends on (1) the habitat structure (i.e. the vegetative traits of the plants such as plant height and the number of wells), and (2) the environmental conditions of the plants (i.e. light exposure and input of detrital organic matter). For the ant-garden bromeliad Aechmea mertensii, we found that the identity of the associated ant affects both habitat structure and plant location, which in turn influence the structure of the microbial food web. Through their filtration, aquatic invertebrates are involved in the control of microbial communities. However, the analysis of the distribution patterns suggests that their activities of excretion, detrital processing and nutrient cycling positively affect the microbial food web. In the insectivorous tank-bromeliad Catopsis berteroniana, bacterial communities were mostly driven by the number of dead ants, which represent the main trapped preys in this plant. This work highlights the huge diversity of aquatic ecosystems that are created by bromeliads, and their significance for the maintenance of taxonomic and functional diversity of microorganisms in tropical forests.
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Conception, modélisation et contrôle d'un tube anti-roulis multidirectionnel pour une barge offshore portant une éolienne / Design, modelling and control of a multidirectional anti-roll tank for an offshore barge offshore carrying a wind-turbine

Coudurier, Christophe 01 December 2017 (has links)
Suite à la mise en place de politiques publiques favorisant les énergies renouvelables, la construction de fermes éoliennes offshore est en plein essor aux quatre coins du monde. Or, la technique de l'éolienne offshore posée, la seule utilisée actuellement, n'est pas viable économiquement dans des eaux trop profondes. Ceci représente un sérieux frein au développement de l'énergie éolienne. Pour cette raison, la communauté scientifique s'intéresse depuis plusieurs années aux éoliennes sur plates-formes flottantes. En eau profonde, cette technologie est intéressante. Mais le fait que l'éolienne ne soit pas encastrée au fond de la mer augmente très significativement les sollicitations mécaniques induites par les vagues.Pour réduire ces sollicitations qui ont de nombreux effets néfastes, différentes approches sont possibles. Essayer de compenser les oscillations « avant-arrière » du mât de l'éolienne en pilotant la force de poussée exercée au niveau du rotor a déjà été écarté dans la littérature. Nous nous sommes concentrés sur l'ajout d'un dispositif de stabilisation interne à la plate-forme, de type Tuned Liquid Column Damper (un tube en U contenant un liquide, TLCD, encore appelé tube anti-roulis), utilisé dans d'autres contextes. Le dispositif que nous proposons est un dispositif actif où les paramètres du TLCD sont ajustés en temps réel, au cours du mouvement induit par les vagues. La mise à jour des paramètres suit une stratégie reposant sur une analyse des interactions entre le TLCD et la plate-forme (appelée ici barge) sur laquelle est installée l'éolienne. Nous avons modélisé le mouvement de la barge seul et son couplage avec le TLCD dans le plan grâce à une approche Lagrangienne. Nous avons étudié les effets des interactions du TLCD avec la barge dans le cas où le coefficient de perte de charge dans le tube était constant. Les limites de cette approche ont été détaillées grâce aux résultats classiques de la littérature sur les oscillateurs mécaniques couplés. Nous nous sommes ensuite concentrés sur une approche active consistant à modifier les caractéristiques du système en temps réel. Nous avons proposé des stratégies de type Linear Quadratic Regulator et de type Model Predictive Control agissant sur le coefficient de perte de charge. Dans un deuxième temps, les simulations nous ont ensuite permis d'écarter la commande MPC dont le rapport performance / complexité n'est pas favorable par rapport à la commande LQR dans ce cas précis.Une étude plus générale du système, en trois dimensions, nous a permis de vérifier que le TLCD classique dans sa version passive ou dans la version active que nous proposions n'est pas du tout robuste à l'incidence de la houle. Nous avons donc imaginé et modélisé des dispositifs inspirés du TLCD mais permettant d'amortir les oscillations de la houle de manière efficace, indépendamment de l'incidence de la houle. Nous avons nommé ces dispositifs TLMCD, pour Tuned Liquid Multiple Columns Damper.Les dispositif que nous proposons sont des systèmes TLMCD actifs. Ils sont conçus d'après les modélisations 3D que nous avons développées et une étude des coûts. Pour ces dispositifs, nous avons aussi détaillé les spécificités de la synthèse des stratégies LQR pour amortir les oscillations de la barge indépendamment de l'incidence de la houle.La performance de ces solutions d'amortissement a finalement été évaluée par simulation pour un large éventail de conditions de houle, couvrant les spécifications d'un “ cahier des charges ” que nous présentons. On observe une réduction des oscillations en roulis de la barge qui peut atteindre un facteur 4 par rapport à l'éolienne flottante sans TLCD. Ces résultats nous montrent que le dispositif TLMCD que nous proposons est un dispositif intéressant pour amortir de manière significative, robuste et économiquement abordable notre système. / Thanks to the recent policies of subsidizing renewables energies, constructions of offshore wind farms are booming all over the world. Yet, fixed-bottom wind turbine technology, the only one currently deployed, are too costly for deep waters. This hinders the development of wind power. This is why the scientific community has an interest in floating wind turbines (FWT). The cost of these wind turbines does not depend much on water depth. But since the wind turbine is not fixed into the seabed, the mechanical stress caused by the waves significatively raises.To reduce these detrimental loads, different approaches can be used. The litterature already discarded the control of the wind thrust applied on the rotor to compensate the "fore-aft" oscillations of the tower. We focused on stabilizing floating wind turbine by means of an attached damping system placed inside the float, it is a Tuned Liquid Column Damper (a U-tube containing a liquid, TLCD, also known as anti-roll tank), used in other areas. The damper we propose is an active system where TLCD parameters are continuously modified. Parameters are updated according to a strategy defined thanks to an analysis of the interactions between TLCD and the float (referred to as barge) supporting the wind turbine. We modelled the coupled dynamics of the barge and the TLCD in the vertical plan using a Lagrangian approach. We studied the motions of the damped system for a constant head-loss coefficient in the TLCD. The limits of this approach were detailed thanks to the classic results in double oscillators literature. Then, we focused on an active approach involving a time varying of the head-loss coefficient. We proposed Linear Quadratic Regulator and Model Predictive Control strategies to determine the head-loss coefficient. At a later stage, simulations enabled us to discard the MPC strategy as its complexity/performance ratio is rather bad compared to the LQR strategy in this particular case.A more general study of the system, in three dimensions, showed us that the TLCD is not robust against wave incidence. Therefore, we imagined and modeled new dampers inspired by the TLCD, which can damp the float effectively, regardless of the wave incidence. We named those dampers Tuned Liquid Multiple Column Damper (TLMCD).The dampers we propose are active TLMCD. Their designs are based on their dynamic properties and a cost study. We also detailed the specificities of LQR design to ensure the best possible robustness against wave incidence.The performance of the proposed TLMCD dampers was assessed through numerical simulations for a wide range of sea conditions. We observe that barge roll can be reduced by a factor of four compared to the undamped FWT. These results show us that the TLMCD we propose is interesting to damp significantly, robustly and economically our FWT.

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