Dans un actionneur électromagnétique, le circuit magnétique joue le rôle indispensable de canalisateur de flux pour diriger l'énergie magnétique dans la zone souhaitée (l'entrefer). Au sein de ce circuit magnétique, des énergies de différente nature, sont transformées, stockées, échangées et dissipées. Les performances de l'outil informatique pour représenter les régimes transitoires et les pertes sont liées à la précision avec laquelle sont évaluées simultanément toutes ces formes d'énergie. Ce constat impose au modèle d'être à même de décrire, en régime dynamique, tout l'historique de l'aimantation du matériau.<br />Notre travail a consisté à développer des outils de simulation dans lesquels le circuit magnétique est au coeur de la conversion énergétique. Des hypothèses simplificatrices ou/et des couplages de méthodes à priori ou en temps réel nous autorisent à étudier les régimes transitoires à l'intérieur de ces circuits et à en évaluer les pertes.<br />Le couplage de méthodes de représentation ainsi que les hypothèses y attenant est décrit au fil des chapitres. Les résultats obtenus permettent l'analyse minutieuse du rôle du circuit magnétique pour plusieurs systèmes à vocation industrielle ainsi que la réflexion sur d'éventuelles améliorations à apporter à ces systèmes.

La compréhension des propriétés de la matière à l'échelle atomique, résultats d'avancées considérables en sciences et en technologies de la fin du 20e siècle, est l'un des progrès qui a conduit au développement de ce que l'on appelle aujourd'hui les nanosciences. Richard P. Feynman, prix Nobel de physique en 1965 pour ses travaux sur l'électrodynamique quantique, avait prophétisé en 19591 l'étendue des possibilités qu'ouvrirait la manipulation de la matière atome par atome. Les lois de la physique macroscopique ne s'appliquent plus à cette échelle et les comportements deviennent purement quantiques. On peut modifier les propriétés de la matière ouvrant ainsi la voie à des applications futuristes. Les nanotechnologies – concepts et procédés des nanosciences en vue d'applications - ont déjà de vastes champs d'applications en microélectronique et en matériaux par exemple. Et les possibilités vont en s'accroissant, pour ces domaines spécifiques mais aussi en biotechnologie, en photonique et dans les technologies de l'information laissant supposer des retombées sociales et économiques énormes2. Pourtant, on utilise depuis longtemps des nanomatériaux (verres, céramiques, ...) et les chimistes font appel à des molécules de tailles diverses. Peut-on alors considérer cette science comme nouvelle? En fait, ce qui a changé, c'est la possibilité, grâce au développement de nouveaux outils, de fabriquer, d'observer, d'analyser, d'assembler, de comprendre des nano-objets qui sont les briques de base des nanotechnologies. Dans ce manuscrit, nous nous intéresserons au cas particulier de nouvelles molécules: les nanotubes de carbone qui sont étudiés pour leurs remarquables propriétés. Leurs qualités de transport électronique en font des candidats pour la réalisation de transistors, de diodes ou encore de mémoires RAM. Leurs propriétés mécaniques et leur faible poids en font un éventuel composant de matériaux composites. Enfin leurs rapports d'aspect élevés dus à des longueurs micrométriques et des rayons nanométriques en font des sources d'électrons par émission de champ très intéressantes qui peuvent servir dans des écrans plats ou pour la microscopie électronique. C'est cette dernière application des nanotubes de carbone comme source d'électrons dans le vide qui est à l'origine de tout ce travail de thèse et fait l'objet du présent mémoire. Lorsque le transistor fut inventé par Bardeen, Brattain, et Shockley dans les années 19503 et que les premiers circuits intégrés ont fait leur apparition dans les années 19604, il semblait que le temps de l'électronique sous vide était compté. L'émission dans le vide par effet thermoïonique nécessite en effet de chauffer une cathode à environ 1000°C pour émettre des électrons. Pourtant en 1961, Shoulders du Stanford Research Institute (SRI) a l'idée d'un nouveau dispositif, de taille micrométrique, basé sur l'effet tunnel, comme une nouvelle source d'électrons5. Et ce sont les technologies de fabrication issues de la microélectronique qui vont permettre la fabrication de ces nouvelles sources d'électrons dites froides (car fonctionnant à température ambiante) basées sur ce principe purement quantique. Ainsi, lorsqu'en 1968, Spindt, engagé par Shoulders au SRI, publie ses premiers résultats sur la fabrication de pointes pyramidales en molybdène6, il déclenche un intérêt général pour ce type d'émetteurs et un regain pour l'électronique sous vide avec des applications visées telles que les écrans plats, les dispositifs hautes fréquences, ... Ainsi les premières années de cette communauté scientifique seront quasi exclusivement dédiées à l'amélioration de ce type spécifique d'émetteurs. L'une des plus belles réalisations étant la démonstration du fonctionnement en 1993 d'un écran plat 6" basé sur cette technologie7. A partir de 1994 cependant, cette communauté va petit à petit se tourner vers de nouveaux matériaux plus robustes, et également plus faciles et moins chers à produire. C'est en 1995 que Rinzler8 et de Heer9 vont démontrer l'émission d'électrons à partir de nanotubes de carbone, une nouvelle forme du carbone découverte en 1991 par Iijima10. Les propriétés géométriques, électriques, mécaniques, chimiques de ces objets en font en effet un matériau remarquable pour l'émission de champ. Ils sont de plus extrêmement robustes et les procédés de croissance permettent la fabrication à bas coût (sur de larges surfaces) de cathodes très performantes. De plus, l'un des gros inconvénients des pointes Spindt pour une utilisation à hautes fréquences est la proximité entre la pointe et la grille d'extraction (~1μm) qui est imposée par le procédé de fabrication et conduit à des capacités élevées limitant ainsi la fréquence d'utilisation. Avec les nanotubes de carbone, ce problème est levé avec la possibilité d'écarter la grille à des distances plus importantes (~100μm) et ainsi des fréquences de coupure plus élevées. Avec des facteurs d'amplification beaucoup plus grands que les pointes pyramidales, on conserve également un pilotage avec des tensions raisonnables. L'étude des propriétés d'émission de champ des nanotubes de carbone constituera ainsi l'essentiel du présent manuscrit où l'on essaiera également de montrer les avantages de ces sources par rapport à d'autres matériaux. Le but visé ici étant l'utilisation de ces sources dans des tubes amplificateurs hyperfréquence. L'idée de base qui a conduit à cette étude est la suivante: les cathodes thermoïoniques conventionnelles donnent satisfaction et font toujours l'objet de développement. Il n'y a donc actuellement aucune raison de les remplacer dans les tubes. Cependant on perçoit le besoin d'une nouvelle technologie pour fréquences élevées (>30GHz). Le rêve des concepteurs de tubes électroniques est ainsi de remplacer ces cathodes chaudes par des cathodes froides dont l'intégration devrait permettre d'une part de réduire la taille et le poids d'au moins un facteur 2 et surtout d'améliorer nettement le rendement, en particulier à hautes fréquences. La fréquence de coupure des pointes type "Spindt" étant trop faible pour adresser cette zone de fréquence (une démonstration de modulation à 10GHz en 199711 est encore aujourd'hui l'état de l'art sur ces dispositifs), les nanotubes de carbone apportent une technologie intéressante et ambitieuse pour remplacer les cathodes chaudes. Mais pour cela il faut développer une source qui puisse émettre une certaine densité de courant avec une certaine durée de vie. C'est ce qui a fait l'objet de ce travail: concevoir, développer, comprendre, optimiser une source à émission de champ à base de nanotubes de carbone. La première partie introduira le monde des tubes hyperfréquence et des sources électroniques. Nous essaierons de comprendre les limites des technologies actuelles et l'intérêt que présentent ces nouvelles sources à nanotubes de carbone. La deuxième partie se focalisera sur le matériau. Tout d'abord via ses exceptionnelles propriétés et ses méthodes de fabrication. Un état de l'art de son utilisation comme source électronique nous permettra de comprendre l'orientation que nous avons choisie pour réaliser des sources performantes. On présentera les principales réalisations expérimentales. La troisième partie sera consacrée aux mesures d'émission de champ sur nanotubes de carbone individuels. On présentera l'outil spécifique qui a servi à ces mesures et les principaux résultats obtenus qui nous ont permis de comprendre et d'améliorer les performances. La quatrième partie sera quand à elle consacrée aux mesures en émission de champ sur des réseaux de nanotubes. On présentera les principaux résultats obtenus. Ceux-ci seront couplés aux résultats individuels pour montrer qu'il est possible de prédire le comportement d'une cathode. La cinquième partie démontrera la modulation d'un faisceau électronique en hyperfréquence à partir d'une cathode à nanotubes de carbone. Tout d'abord les résultats obtenus dans une diode à 1.5GHz. Puis ceux obtenus dans une triode à 30GHz. Enfin nous conclurons sur tous ces résultats, ce qu'ils apportent sur la compréhension de ce nouveau type de sources et les perspectives qu'ils ouvrent quand à l'utilisation de cellesci dans des dispositifs commerciaux.

<p>På överhettartuber i värmepannor bildas beläggningar på grund av sot och partiklar från förbränningen. Beläggningarna isolerar överhettartuberna vilket försämrar värmepannans verkningsgrad. Sotning av tuberna sker under drift och ett system som automatiskt kan beräkna hur mycket beläggningar som finns på tuberna skulle kunna göra sotningen mer behovsstyrd.Resonansfrekvenser hos överhettartuberna påverkas av masspåslaget som blir när beläggningar bildas. En förändring i frekvens kan då översättas till en förändring i massa. Vibrationsmätningar har gjorts med töjningsgivare som är monterade på överhettartuber i en av Ryaverkets pannor och i SAKAB:s panna. I detta examensarbete har syftet varit att analysera olika metoder för att skatta resonansfrekvenser i genomförda mätningar. Algoritmerna MUSIC, ESPRIT och AR samt en heuristisk statistisk metod har testats på genererade signaler. MUSIC och ESPRIT har givit bäst skattningar och har därefter använts för att analysera mätningarna. Periodvis följer vissa skattningar av mätningar från Ryaverket trender mellan sotningarna vilket indikerar att det skulle kunna vara resonansfrekvenser. Annars innehåller skattningarna för mycket variationer. Skattningarna av mätningar från SAKAB:s panna är gjorda under en kortare tidsperiod men visar en tydligare trend som troliggör att det är resonansfrekvenser som detekterats.För att automatiskt hitta och följa resonansfrekvenser i skattningarna, även om dessa innehåller stora variationer, har en målföljningsalgoritm implementerats. Algoritmen hittar skattningar som följer en förväntad trend mellan sotningarna. Tester visar att algoritmen hittar troliga resonansfrekvenser i skattningarna men att det är svårt att kunna dra några slutsatser om skattningarna varierar för mycket. Bättre signaler skulle kunna minska variationerna hos skattningarna. Ett förslag presenteras hur MUSIC eller ESPRIT tillsammans med en målföljningsalgoritm skulle kunna användas för att beräkna masspåslag på överhettartuberna.</p> / <p>Combustion in thermal power plants emits particles which create coatings on the super heater tubes. The coatings insulate the tubes and impairs the efficiency of the heat transfer. Cleaning the tubes occurs while the power plant is running and a system that automatically calculates the amount of coatings could make the cleaning more needs-based. The resonance frequencies of the super heater tubes are affected by the added mass of the coatings. A change in frequency corresponds to a change in mass. Vibration measurements have been made with strain gauges on the super heater tubes in Ryaverket's power plant and in one of SAKAB's power plants. The purpose of this thesis work has been to analyse different methods to estimate resonance frequencies in the vibration measurements. ESPRIT, MUSIC, AR and a heuristic statistical method have been tested on generated signals. MUSIC and ESPRIT have given the best estimations and have thus been used to analyse the measurements. Periodically some estimations of measurements from Ryaverket are following trends which indicates that they could be resonance frequencies. The rest of the estimations contain too large variations. The estimations made of the measurements from SAKAB have been made during a shorter time period but shows clearer trends which make them probable resonance frequencies.To automatically trace resonance frequencies in the estimations, even though they contains large variations, a target tracking algorithm has been implemented. The algorithm finds estimations that follows expected trends between the cleaning periods. Tests shows that the target tracking algorithm finds probable resonance frequencies in the estimations but that it is hard to reach a conclusion if they contain large variations. Better measurements could give estimations with smaller variations.An idea is presented where MUSIC or ESPRIT together with a target tracking algorithm could be used to calculate the amount of coatings on the super heater tubes.</p>

by L.J. Chu and J.D. Jackson. / "April 28, 1947." / Bibliography: p. 25-26. / Army Signal Corps Contract No. W-36-039 sc-32037

This thesis deals with instrumental and methodological developments for speciation analysis of gaseous mercury (Hg(g)), based on isotope dilution analysis (IDA). The studied species include Hg0, (CH3)2Hg, CH3HgX and HgX2 (where X symbolises a negatively charged counter ion in the form of a halide or hydroxyl ion). Gas chromatography hyphenated with inductively coupled plasma mass spectrometry (GC-ICPMS) was used for separation and detection of Hg(g) species. Permeation tubes were used for the generation of gaseous isotopically enriched Hg standards (tracers). These tracers were continuously added to the sample gas stream during sampling of Hg(g). A mobile prototype apparatus incorporating both the permeation source and a sampling unit for collection of Hg(g) was developed and used for this purpose. Hg(g) species were pre-concentrated on Tenax TA and / or Carbotrap solid adsorbents. Au-Pt was used for pre-concentration of total Hg(g), either as the primary medium, or as backup. Collected species were eluted from these media and introduced to the instrument by thermal desorption. Various degrees of species transformations, as well as losses of analyte during pre-concentration and elution, were found to occur for both Tenax TA and Carbotrap. The performance characteristics of these media were shown to be species specific, as well as matrix dependent. The development of an on-line derivatisation procedure allowed for minimised species transformations, as well as reduced adsorption and memory effects of ionic Hg(g) species within the analytical system. In conclusion, IDA provides an important tool for identification, minimisation and correction of the above mentioned analytical problems. Furthermore, it offers significant advantages with respect to quality assurance, compared to conventional techniques, both when it comes to rational development of new methodology, as well as for continuous validation of existing procedures. The developed methodology for speciation analysis of Hg(g) has been tested in various applications, including the determination of Hg(g) species concentrations in ambient air (both in and outdoor) and in the head space of sediment microcosms. Hg(g) species were formed in the sediments as a result of naturally occurring redox and methylation processes, after addition of an isotope enriched aqueous Hg(II) precursor. The methodology has also been used for assessing the risk of occupational exposure to Hg(g) species during remediation of a Hg contaminated soil and for studying Hg0(g) transport and Au-Pt pre-concentration characteristics in natural gases. Hg0 was used as the model species in the latter experiments, since it is believed to be the dominating form of Hg(g) in natural gas. The results indicate that the occurrence of H2S can cause temperature dependent adsorption and memory effects of Hg0(g) in the presence of stainless steel, thereby providing a plausible explanation to the variability of results for sour gases occasionally observed in the field. Hg0(g) has demonstrated overall high recovery during collection on Au-Pt tubes for all gases tested in this thesis. Recent (unpublished) results however indicate that there are potential species specific and matrix dependent effects associated with the Au-Pt based pre-concentration of Hg(g) in natural gases.

På överhettartuber i värmepannor bildas beläggningar på grund av sot och partiklar från förbränningen. Beläggningarna isolerar överhettartuberna vilket försämrar värmepannans verkningsgrad. Sotning av tuberna sker under drift och ett system som automatiskt kan beräkna hur mycket beläggningar som finns på tuberna skulle kunna göra sotningen mer behovsstyrd.Resonansfrekvenser hos överhettartuberna påverkas av masspåslaget som blir när beläggningar bildas. En förändring i frekvens kan då översättas till en förändring i massa. Vibrationsmätningar har gjorts med töjningsgivare som är monterade på överhettartuber i en av Ryaverkets pannor och i SAKAB:s panna. I detta examensarbete har syftet varit att analysera olika metoder för att skatta resonansfrekvenser i genomförda mätningar. Algoritmerna MUSIC, ESPRIT och AR samt en heuristisk statistisk metod har testats på genererade signaler. MUSIC och ESPRIT har givit bäst skattningar och har därefter använts för att analysera mätningarna. Periodvis följer vissa skattningar av mätningar från Ryaverket trender mellan sotningarna vilket indikerar att det skulle kunna vara resonansfrekvenser. Annars innehåller skattningarna för mycket variationer. Skattningarna av mätningar från SAKAB:s panna är gjorda under en kortare tidsperiod men visar en tydligare trend som troliggör att det är resonansfrekvenser som detekterats.För att automatiskt hitta och följa resonansfrekvenser i skattningarna, även om dessa innehåller stora variationer, har en målföljningsalgoritm implementerats. Algoritmen hittar skattningar som följer en förväntad trend mellan sotningarna. Tester visar att algoritmen hittar troliga resonansfrekvenser i skattningarna men att det är svårt att kunna dra några slutsatser om skattningarna varierar för mycket. Bättre signaler skulle kunna minska variationerna hos skattningarna. Ett förslag presenteras hur MUSIC eller ESPRIT tillsammans med en målföljningsalgoritm skulle kunna användas för att beräkna masspåslag på överhettartuberna. / Combustion in thermal power plants emits particles which create coatings on the super heater tubes. The coatings insulate the tubes and impairs the efficiency of the heat transfer. Cleaning the tubes occurs while the power plant is running and a system that automatically calculates the amount of coatings could make the cleaning more needs-based. The resonance frequencies of the super heater tubes are affected by the added mass of the coatings. A change in frequency corresponds to a change in mass. Vibration measurements have been made with strain gauges on the super heater tubes in Ryaverket's power plant and in one of SAKAB's power plants. The purpose of this thesis work has been to analyse different methods to estimate resonance frequencies in the vibration measurements. ESPRIT, MUSIC, AR and a heuristic statistical method have been tested on generated signals. MUSIC and ESPRIT have given the best estimations and have thus been used to analyse the measurements. Periodically some estimations of measurements from Ryaverket are following trends which indicates that they could be resonance frequencies. The rest of the estimations contain too large variations. The estimations made of the measurements from SAKAB have been made during a shorter time period but shows clearer trends which make them probable resonance frequencies.To automatically trace resonance frequencies in the estimations, even though they contains large variations, a target tracking algorithm has been implemented. The algorithm finds estimations that follows expected trends between the cleaning periods. Tests shows that the target tracking algorithm finds probable resonance frequencies in the estimations but that it is hard to reach a conclusion if they contain large variations. Better measurements could give estimations with smaller variations.An idea is presented where MUSIC or ESPRIT together with a target tracking algorithm could be used to calculate the amount of coatings on the super heater tubes.

No description available.

In this thesis an apparatus is designed which enables the testing of thermal power plant boiler tubes against erosion. The apparatus makes use of a tube sample directly cut from the boiler tubes and simulates conditions similar to those prevailing in boilers in lignite fired power plants. The apparatus is composed of three components / a furnace for heating the sample, a loading system which allows application of tensile stresses while allowing the rotation of the sample, and a particle blower that delivers abrasive particles to the surface of the sample. The abrasive material used in the test is mixture of oxides, 90% of which is Al2O3 and the average particle size is approximately 300 &micro / m. The unit as designed would allow testing of boiler tubes up to a temperature of 650 C, and particle velocity of up to 50 m/s. The apparatus as tested at room temperatures for four identical samples have yielded very similar erosion values based on measurement of weight loss. At elevated temperature, erosion could be measured by a thickness loss since the oxidation that occurs complicates the erosion measurement. Two economizer material / P235GH and 16Mo3 were tested at 500oC with particle velocity of 10 m/s. The testing has shown that 16Mo3 has better performance than P235GH, the erosion rate differing by 20 percent.

The use of composite steel-concrete columns and beam-columns in many structural systems is increasing globally due to the intrinsic synergy when these materials are designed and detailed together properly. However, limited test data are available to justify the structural system response factors and comprehensive design equations in current design specifications. This research, through the testing of 18 full-scale, slender concrete-filled steel tube (CFT) beam-columns, attempts to address the latter need. The circular and rectangular CFT specimens tested for this research are by far the longest and the most slender full-scale CFT members tested worldwide. These CFT specimens were subjected to a complex load protocol that includes pure compression, uniaxial and biaxial bending combined with compression, pure torsion, and torsion combined with compression. In addition, data from the hydrostatic pressure on the steel tubes due to the fresh concrete at casting was evaluated. The single most important contribution of this research is the clarification of the interaction between strength and stability in slender composite concrete-filled columns and beam-columns. Parallel to the experimental study, advanced computational analyses were carried out to calibrate material and element models that characterize the salient features of the observed CFT response, such as steel local buckling and residual stresses, concrete confinement, stability effects, strength, and stiffness degradation, among others. Based on the observed behavior, simplified guidelines for the computation of the strength and stiffness parameters for CFT columns and beam-columns are proposed for design purposes.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Mécanique : Villeneuve d'Ascq, Ecole centrale de Lille : 2006. / Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. à la suite de chaque chapitre.