Numerical simulation of steady inspiratory flow through a multiply branched model of the human central airways

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How to beat the Rayleigh limit?

The problem of achieving super-resolution, i.e. resolution beyond the classical Rayleigh distance of half a wavelength, is a real challenge in several imaging problems. The development of computer-assisted instruments and the possibility of inverting the recorded data has clearly modified the traditional concept of resolving power of an instrument. We show that, in the framework of inverse problem theory, the achievable resolution limit arises no longer from a universal rule but instead from a practical limitation due to noise amplification in the data inversion process. We analyze under what circumstances super-resolution can be achieved and we show how to assess the actual resolution limits in a given experiment, as a function of the noise level and of the available a priori knowledge about the object function. We emphasize the importance of the a priori knowledge of its effective support and we show that significant super-resolution can be achieved for "subwavelength sources", i.e. objects which are smaller than the probing wavelength.

Long-distance quantum communication just around the corner?

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Localization in systems of non-identical oscillators

A singular perturbation method is applied to a non-conservative system of two weakly coupled strongly nonlinear non-identical oscillators. For certain parameters, localized solutions exist for which the amplitude of one oscillator is an order of magnitude smaller than the other. It is shown that these solutions are described by coupled equations for the phase difference and scaled amplitudes. Three types of localized solutions are obtained as solutions to these equations which correspond to phase locking, phase drift, and phase entrainment. Quantitative results for the phases and amplitudes of the oscillators and the stability of these phenomena are expressed in terms of the parameters of the model.

Experimental investigation of thermal structures in regular three-dimensional falling films

Interfacial waves on the surface of a falling liquid film are known to modify heat and mass transfer. Under non-isothermal conditions, the wave topology is strongly influenced by the presence of thermocapillary (Marangoni) forces at the interface which leads to a destabilization of the film flow and potentially to critical film thinning. In this context, the present study investigates the evolution of the surface topology and the evolution of the surface temperature for the case of regularly excited solitary-type waves on a falling liquid film under the influence of a wall-side heat flux. Combining film thickness (chromatic confocal imaging) and surface temperature information (infrared thermography), interactions between hydrodynamics and thermocapillary forces are revealed. These include the formation of rivulets, film thinning and wave number doubling in spanwise direction. Distinct thermal structures on the films’ surface can be associated to characteristics of the surface topology.

Caractérisation des matériaux latéritiques pour une meilleure utilisation en Afrique

In spite of the fact that the laterite masonry was often used for building, during the colonial period, the laterite rock is rarely studied. To resolve the economic and environmental problems, concerning the concrete or cinder block construction in Africa, this material can be again a local resource. The objective is to determine the hydro-thermo-mechanical properties of laterite rocks linking with the local geological conditions, to investigate the possibilities to be used in construction housing, sufficiently able to resist to limited loads and to give thermal comfort inside. Some preliminary results are presented here.

Frédéric Dard: Romans de la nuit

Préface et notices accompagant la republication de sept romans parus dans la collection Spécial Police dans les années 1950 et 1960. Ces romans de suspenses psychologiques à l'atmosphère sombre, inquiétante étaient parfois désignés par les initiés sous le nom de « Romans de la nuit ».
Cette anthologie regroupe sous ce titre sept oeuvres dont l'intrigue prend la forme d'un piège à la mécanique implacable, ainsi resituées dans leur contexte culturel

. Cette mort dont tu parlais
• C'est toi le venin
• Des yeux pour pleurer
• Le Monte-charge
• L'homme de l'avenue
• La Pelouse
• Une seconde de toute beauté

Les effets du travail en équipe dans l'apprentissage par projets sur la motivation des étudiantes et des étudiants en formation des ingénieurs

Les représentants des secteurs industriels et les milieux professionnels en Amérique du Nord reprochaient aux universités de former des ingénieurs avec peu d'expérience pratique en résolution de problèmes et en conception. Quelques programmes de génie ont alors mis en place le travail en équipe dans l'apprentissage par projets. Beaucoup d'écrits font valoir les bénéfices de l'apprentissage par projets sur la motivation des étudiants. Or, ces bénéfices commencent à peine à faire l'objet de recherches visant à produire des données probantes à ce sujet.Les travaux sur la motivation en contexte d'apprentissage et les modèles théoriques développés sont issus d'environnements d'apprentissage marqués par l'enseignement magistral. Le modèle de la valeur attendue de la tâche (Eccles et Wigfield, 1995; Neuville, 2004) et le modèle du système-groupe (St-Arnaud, 2008) ont été retenus pour mesurer les effets du travail en équipe dans l'apprentissage par projets sur la motivation. La recherche visait aussi à approfondir et à nuancer la compréhension de la motivation des étudiants universitaires apprenant en contexte innovant.Les sujets constituent une cohorte (n=100) travaillant sur des projets d'intégration au cours des trois sessions initiales du programme de génie mécanique d'une université canadienne. L'analyse de régression multiple révèle que les construits de la motivation expliquent un tiers de la variance de l'engagement académique dans la réalisation du projet d'intégration.Les perceptions de l'"expectancy", de la valeur intrinsèque et utilitaire sont les déterminants principaux de l'engagement des étudiants. L'analyse de variance multivariée à mesures répétées indique que la motivation des étudiants pour le travail sur les projets d'intégration a augmenté au cours des trois sessions initiales du parcours de formation. Finalement, malgré l'absence d'interaction significative entre les variables de motivation et de l'équipe, les réponses des sujets indiquent une amélioration du travail en équipe au terme des trois sessions.

Étude de l'influence des caractéristiques des granulats sur la performance des bétons fluides à rhéologie adaptée

Les caractéristiques physiques des granulats ont une forte influence sur la performance du béton, y compris l'ouvrabilité du béton, la zone de transition, le module d'élasticité, la résistance mécanique, etc. Comparativement aux bétons conventionnels vibrés, les bétons fluides à rhéologie adapté (BFRA) beaucoup plus complexes, doivent présenter une bonne stabilité (résistance à la ségrégation), une bonne rhéologie et les résistances mécaniques souhaitées. Le choix des granulats joue un rôle majeur pour l'obtention de ces différentes propriétés. Une meilleure compréhension de l'influence des caractéristiques physiques sur la performance des BFRA est nécessaire pour leur optimisation afin d'obtenir un bon rapport performance-coût. L'objectif principal de cette étude est de comprendre l'influence des propriétés physiques des granulats (forme, densité, granulométrie, module de finesse, et la quantité de particules plates ou allongées) sur la demande en superplastifiant, la rhéologie et les propriétés mécaniques des BFRA. Les types de bétons étudiés sont les bétons autoplaçants (BAP) destinés à la construction de bâtiments, les bétons semi-autoplaçants (BSAP) destinés pour la construction et la réparation des infrastructures et les BAP destinés à la préfabrication. Quatre rapports sable/granulat total (S/G), deux sables composés (manufacturé et naturel) au laboratoire de différentes finesses (MF = 2,5 et MF = 3) et un sable naturel provenant d'usines ont été utilisés. L'influence de la compacité granulaire, du type de sable (naturel vs manufacturé) et de la teneur en fines du squelette granulaire sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des BFRA est étudiée. Douze mélanges de BSAP ont été formulés à cet effet. L'influence du type de granulométrie (continue ou discontinue), du diamètre nominal maximal des gros granulats (10, 14 et 20 mm) et de la forme des gros granulats (roulé, aplati et allongé) sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des BFRA ont été étudiées. Quatre types de gros granulats provenant de l'industrie et sept gros granulats reconstitués en laboratoire ont été utilisés pour prendre en compte tous ces paramètres. Les résultats montrent que la compacité granulaire est une donnée importante à prendre en compte pour la formulation d'un BFRA (BAP ou BSAP). Cette étude a également montré que les particules fines de diamètres inférieurs à 315 [micro]m sont celles qui influencent les paramètres rhéologiques des BSAP. Pour un rapport E/L constant et un diamètre d'étalement fixe, l'augmentation de la teneur de particules passant le tamis 315 [micro]m augmente la viscosité plastique, diminue le seuil de cisaillement et augmente la stabilité statique des bétons. Cette étude préconise l'utilisation des granulats concassés de granulométrie continue contenant des particules équidimensionnelles pour améliorer les propriétés rhéologiques des bétons. Enfin, grâce à cette étude, la production des BAP dans les industries connaîtra une avancée majeure par un choix stratégique des granulats. Les industries pourront notamment faire une utilisation optimale des superplastifiants, adapter la rhéologie des BAP (viscosité plastique et seuil de cisaillement) au type de BAP tout en conservant leurs caractéristiques mécaniques. Cette étude bien que scientifique, répond en d'autres termes aux besoins de l'industrie car elle propose un bon rapport performance-coût des BAP.

Transposition didactique : des savoirs experts d'un programme technique vers les savoirs à enseigner en physique.

Par expérience, les étudiantes et étudiants du collégial sont beaucoup plus motivés lorsque les activités d'apprentissage proposées dans le cours sont en lien direct avec leur programme, surtout lorsqu'il s'agit d'un cours d'une discipline contributive. Comme il y a seize cours de physique offerts dans neuf programmes techniques au cégep de Trois-Rivières, les applications pertinentes de chaque programme ne sont pas toujours connues du département de physique et il n'y a que peu de sources d'informations vulgarisées qui expliquent le fonctionnement de ces systèmes ou qui font des liens explicites avec la physique. Cet essai vise à élaborer une démarche permettant d'obtenir les informations pertinentes sur les systèmes utilisés dans les programmes de techniques physiques afin d'organiser les savoirs à enseigner de façon cohérente et pertinente dans les cours de physique. Cette démarche générale sera ensuite appliquée au cours de mécanique appliquée du programme de génie civil afin de la valider concrètement. Tout en s'appuyant sur les sources didactiques comme les savoirs disciplinaires, les savoirs à enseigner et le rapport des élèves aux savoirs, le cadre de référence propose un processus de transposition didactique pour déterminer et organiser les contenus du cours de physique en fonction des applications concrètes reliées au programme. Le cadre méthodologique de cette recherche-intervention propose une démarche cyclique permettant d'abord d'identifier les systèmes techniques pertinents et leurs liens avec la physique puis de modéliser le fonctionnement de ce système. Enfin, le processus de transposition didactique sera appliqué aux résultats et vérifié par des enseignantes et enseignants du département de physique.

Étude CFD des effets du désalignement et du cisaillement sur les performances et le chargement des hydroliennes

Le développement des hydroliennes se base souvent sur des conditions d'écoulement idéalisées qui ne reflètent pas entièrement le courant présent sur un site réel. Dans cette optique, ce mémoire investigue l'effet d'un écoulement non aligné ou cisaillé sur les performances et le chargement de deux types d'hydrolienne : les hydroliennes à rotor axial (HRA) et à aile oscillante (HAO). Cette étude est réalisée à l'aide de simulations numériques et les résultats démontrent que pour les deux types d'hydrolienne, le désalignement produit une réduction de la puissance et de la traînée, tandis que le cisaillement n'a qu'un effet de second ordre sur ces derniers. Le chargement additionnel sur la structure de support causé par des conditions d'écoulement non idéal est aussi similaire pour les deux technologies. Le désalignement et le cisaillement affectent cependant plus significativement le chargement en fatigue des pales de l'HRA que celui de l'aile de l'HAO.

Caractérisation du pergélisol : application d’une nouvelle méthode afin d’estimer la conductivité thermique à l’aide de la tomodensitométrie

La construction dans l’Arctique nécessite une connaissance précise des propriétés thermiques et géotechniques du pergélisol. La connaissance de ces propriétés est également nécessaire pour le paramétrage des modèles de transfert de chaleur. Des études antérieures ont démontré le grand potentiel de l’utilisation de la tomodensitométrie pour les mesures du volume des composantes du pergélisol et la visualisation de la cryostructure. Une nouvelle approche est proposée pour mesurer la conductivité thermique du pergélisol. Les objectifs généraux de ce projet sont (1) d’élaborer une nouvelle méthode de caractérisation du pergélisol à l’aide de la tomodensitométrie et de modèle éprouvés et (2) de comparer et mettre au point une méthode novatrice pour mesurer la conductivité thermique et des paramètres géotechniques. Les résultats démontrent que les tests effectués à l’aide de la tomodensitométrie donnent des résultats d’une valeur scientifique comparable aux autres méthodes existantes de mesure de déjà existantes de conductivité thermique du pergélisol.

Optical and mechanical analysis on a biological cell in optical tweezers

La réponse mécanique d’une cellule à une force externe permet d’inférer sa structure et fonction. Les pinces optiques s’avèrent une approche particulièrement attrayante pour la manipulation et caractérisation biophysique sophistiquée des cellules de façon non invasive. Cette thèse explore l’utilisation de trois types de pinces optiques couramment utilisées : 1) statiques (static), 2) à exposition partagée (time-sharing) et 3) oscillantes (oscillating). L’utilisation d’un code basé sur la méthode des éléments finis en trois dimensions (3DFEM) nous permet de modéliser ces trois types de piégeage optique afin d’extraire les propriétés mécaniques cellulaires à partir des expériences. La combinaison des pinces optiques avec la mécanique des cellules requiert des compétences interdisciplinaires. Une revue des approches expérimentales sur le piégeage optique et les tests unicellulaires est présentée. Les bases théoriques liant l’interaction entre la force radiative optique et la réponse mécanique de la cellule aussi. Pour la première fois, une simulation adaptée (3DFEM) incluant la diffusion lumineuse et la distribution du stress radiatif permet de prédire la déformation d’une cellule biconcave –analogue aux globules rouges—dans un piège statique double (static dual-trap). À l’équilibre, on observe que la déformation finale est donnée par l’espacement entre les deux faisceaux lasers: la cellule peut être étirée ou même comprimée. L’exposition partagée (time-sharing) est la technique qui permet de maintenir plusieurs sites de piégeage simultanément à partir du même faisceau laser. Notre analyse quantitative montre que, même oscillantes, la force optique et la déformation sont omniprésentes dans la cellule : la déformation viscoélastique et la dissipation de l’énergie sont analysées. Une autre cellule-type, la tige cubique, est étudiée : cela nous permet d’élucider de nouvelles propriétés sur la symétrie de la réponse mécanique. Enfin, l’analyse de la déformation résolue en temps dans un piége statique ou à exposition partagée montre que la déformation dépend simultanément de la viscoélasticité, la force externe et sa forme tridimensionnelle. La technique à force oscillante (oscillating tweezers) montre toutefois un décalage temporel, entre la force et la déformation, indépendant de la forme 3D; cette approche donnerait directement accès au tenseur viscoélastique complexe de la cellule.

Étude du comportement statique et cyclique de deux argiles sensibles de l’Est du Canada

Un projet de recherche de trois ans a été mis sur pied afin d’étudier l’amortissement, les vitesses des ondes de cisaillement et la résistance au cisaillement cyclique des argiles des mers post-glaciaire de l’est de l’Amérique du Nord. Cette maîtrise se situe dans la partie 1 du projet visant «la caractérisation des sols cohérents des sites et l’étude du comportement mécanique des argiles du site 1 et 2 sous sollicitation cyclique». Pour ce faire, les propriétés caractéristiques des trois sites (Outardes-2, Kinburn et Breckenridge) ont été déterminées en laboratoire. Les dépôts du site 1 : Outardes-2 proviennent de la mer de Goldthwait tandis que les dépôts des sites 2 et 3 : Kinburn et Breckenridge, proviennent de la mer de Champlain. Les caractéristiques physiques des matériaux ont été comparées avec les propriétés physiques typiques des argiles de l’est du Canada présentées par Leroueil et coll., (1983). En plus, le comportement sous sollicitation statique des sites 1 et 2 a été étudié en laboratoire à l’aide d’essais de cisaillement simple à volume constant (CSVC) statique et d’essais de cisaillement triaxial CIU. Les résultats de ces essais ont mis en évidence que les deux sites ont un comportement similaire qui est caractéristique des argiles de l’est du Canada. Le programme d’essais CSVC cyclique de laboratoire a permit de caractériser le comportement sous sollicitation cyclique de deux sols argileux de l’est du Canada. Les résultats ont permit de mettre en évidence des similitudes de comportement des deux sites. Ils ont permit également de mettre en évidence une plage de résistance cyclique des sols à grains fins des mers post-glaciaire de l’est de l’Amérique du Nord.