Évolution de la dispersion des durées de vie au Québec au cours du XXe siècle

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Optically pumped chirped grating for tunable chromatic dispersion compensation

We demonstrate a novel optically tunable dispersion compensator based on pumping a chirped grating made in Er/Yb co-doped fiber. The dispersion was tuned from 900 to 1900ps/nm and also from-600 to-950ps/nm in the experiment. © 2010 Optical Society of America.

Different generation regimes of mode-locked all-positive-dispersion all-fiber Yb laser

Different generation modes of all-positive-dispersion all-fibre Yb laser mode-locked due to effect of non-linear polarization evolution are investigated. For the first time we realized in the same laser both generation of single picoseconds pulse train and a newly observed lasing regime where generated are picosecond wave-packets, each being a train of femtosecond sub-pulses. Using both experimental results and numerical modeling we discuss in detail the mechanisms of laser mode-locking and switching of generation regimes and show a strong dependence of output laser characteristics on configuration of polarization controllers. A good qualitative agreement between experimental results and numerical modeling is demonstrated. © 2010 Copyright SPIE - The International Society for Optical Engineering.

Modeling 2R regenerator based on High Nonlinear Dispersion Imbalanced Loop Mirror (HN-DILM)

The model of Reshaping and Re-amplification (2R) regenerator based on High Nonlinear Dispersion Imbalanced Loop Mirror (HN-DILM) has been designed to examine its capability to reduce the necessary of fiber loop length and input peak power by deploying High Non linear Fiber (HNLF) compared to Dispersion Shifted Fiber (DSF). The simulation results show by deployed a HNLF as a nonlinear element in Dispersion Imbalanced Loop Mirror (DILM) requires only 400mW peak powers to obtain a peak of transmission compared to DSF which requires a higher peak power at 2000mW to obtain a certain transmissivity. It also shows that HNLF required shorter fiber length to achieve the highest transmission. The 2R regenerator also increases the extinction ratio (ER) of the entire system. © 2010 IEEE.

Évolution de la dispersion des durées de vie au Québec au cours du XXe siècle

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Evaluation of Gaseous Fluid Dispersion Through Packed Bed Using Radiotracers Technique

In this study, it was developed a methodology for the determination of the dispersion of a gaseous tracer in porous media using the radiotracer technique. In order to evaluate several porous media, a cylindrical filter was constructed in PVC and connected to a system with constant flow. Inside this unit silica crystals (16-20) mesh was used as porous media and CH3Br (Methyl Bromide) marked with 82Br was used as radiotracer. An instantaneous pulse of tracer was applied in the system entrance and registered by two NaI (3x3)” scintillation detectors located one before and the other after the filter. The curves produced by the radioactive cloud and recorded by the detector were analyzed statistically using the weighted moment method. The mathematical model one considered as great dispersion of tracer was used to evaluate the flow conditions inside the filter system. The results show us that the weight moment method associated with radiotracer techniques is useful to evaluated an industrial filter and allows to measure the residence time distribution, τ, and the axial dispersion, DAB, gas in a porous medium.

Séquestration géologique du CO2 par carbonatation minérale dans les résidus miniers

La carbonatation minérale dans les résidus miniers est un moyen sûr et permanent de séquestrer le CO2 atmosphérique. C’est un processus naturel et passif qui ne nécessite aucun traitement particulier et donc avantageux d’un point de vue économique. Bien que la quantité de CO2 qu’il soit possible de séquestrer selon ce processus est faible à l’échelle globale, dans le cadre d’un marché du carbone, les entreprises minières pourraient obtenir des crédits et ainsi revaloriser leurs résidus. À l’heure actuelle, il y a peu d’informations pour quantifier le potentiel de séquestration du CO2 de façon naturelle et passive dans les piles de résidus miniers. Il est donc nécessaire d’étudier le phénomène pour comprendre comment évolue la réaction à travers le temps et estimer la quantité de CO2 qui peut être séquestrée naturellement dans les piles de résidus. Plusieurs travaux de recherche se sont intéressés aux résidus miniers de Thetford Mines (Québec, Canada), avec une approche principalement expérimentale en laboratoire. Ces travaux ont permis d’améliorer la compréhension du processus de carbonatation, mais ils nécessitent une validation à plus grande échelle sous des conditions atmosphériques réelles. L’objectif général de cette étude est de quantifier le processus de carbonatation minérale des résidus miniers sous des conditions naturelles, afin d’estimer la quantité de CO2 pouvant être piégée par ce processus. La méthodologie utilisée repose sur la construction de deux parcelles expérimentales de résidus miniers situées dans l’enceinte de la mine Black Lake (Thetford Mines). Les résidus miniers sont principalement constitués de grains et de fibres de chrysotile et lizardite mal triés, avec de petites quantités d’antigorite, de brucite et de magnétite. Des observations spatiales et temporelles ont été effectuées dans les parcelles concernant la composition et la pression des gaz, la température des résidus, la teneur en eau volumique, la composition minérale des résidus ainsi que la chimie de l’eau des précipitations et des lixiviats provenant des parcelles. Ces travaux ont permis d’observer un appauvrissement notable du CO2 dans les gaz des parcelles (< 50 ppm) ainsi que la précipitation d’hydromagnésite dans les résidus, ce qui suggère que la carbonatation minérale naturelle et passive est un processus potentiellement important dans les résidus miniers. Après 4 ans d’observations, le taux de séquestration du CO2 dans les parcelles expérimentales a été estimé entre 3,5 et 4 kg/m3/an. Ces observations ont permis de développer un modèle conceptuel de la carbonatation minérale naturelle et passive dans les parcelles expérimentales. Dans ce modèle conceptuel, le CO2 atmosphérique (~ 400 ppm) se dissout dans l’eau hygroscopique contenue dans les parcelles, où l’altération des silicates de magnésium forme des carbonates de magnésium. La saturation en eau dans les cellules est relativement stable dans le temps et varie entre 0,4 et 0,65, ce qui est plus élevé que les valeurs de saturation optimales proposées dans la littérature, réduisant ainsi le transport de CO2 dans la zone non saturée. Les concentrations de CO2 en phase gazeuse, ainsi que des mesures de la vitesse d’écoulement du gaz dans les cellules suggèrent que la réaction est plus active près de la surface et que la diffusion du CO2 est le mécanisme de transport dominant dans les résidus. Un modèle numérique a été utilisé pour simuler ces processus couplés et valider le modèle conceptuel avec les observations de terrain. Le modèle de transport réactif multiphase et multicomposant MIN3P a été utilisé pour réaliser des simulations en 1D qui comprennent l’infiltration d’eau à travers le milieu partiellement saturé, la diffusion du gaz, et le transport de masse réactif par advection et dispersion. Même si les écoulements et le contenu du lixivat simulés sont assez proches des observations de terrain, le taux de séquestration simulé est 22 fois plus faible que celui mesuré. Dans les simulations, les carbonates précipitent principalement dans la partie supérieure de la parcelle, près de la surface, alors qu’ils ont été observés dans toute la parcelle. Cette différence importante pourrait être expliquée par un apport insuffisant de CO2 dans la parcelle, qui serait le facteur limitant la carbonatation. En effet, l’advection des gaz n’a pas été considérée dans les simulations et seule la diffusion moléculaire a été simulée. En effet, la mobilité des gaz engendrée par les fluctuations de pression barométrique et l’infiltration de l’eau, ainsi que l’effet du vent doivent jouer un rôle conséquent pour alimenter les parcelles en CO2.

Modélisation de la dispersion chromatique et de l’atténuation dans les fibres microstructurées à coeur suspendu

D’abord, nous présentons les principes physiques nous permettant de modéliser et comprendre le phénomène de propagation linéaire des impulsions lumineuses dans un milieu homogène, dans les guides d’ondes planaires et enfin dans les fibres optiques microstructurées. Ensuite, nous faisons une analyse mathématique rigoureuse des équations linéaires de propagation et posons le problème comme celui de la recherche de valeurs propres d’opérateurs auto-adjoints dans un espace de Hilbert. On verra que ces résultats théoriques s’appliquent aux équations simulées dans le logiciel Comsol Multiphysics. Enfin, nous recensons et proposons différentes façons de prédire les valeurs de dispersion chromatique et d’atténuation dans les fibres microstructurées à coeur suspendu en utilisant les notions et équations discutés dans les deux premiers chapitres. Le choix de la géométrie, du matériau et de la longueur d’onde de la lumière transmise sont parmi les variables étudiées numériquement. Nous ferons également un exemple détaillé d’utilisation du logiciel Comsol Multiphysics pour construire un modèle de fibre optique microstructurée.

Formulation and analysis of a diffusion-velocity particle model for transport-dispersion equations

The modelling of diffusive terms in particle methods is a delicate matter and several models were proposed in the literature to take such terms into account. The diffusion velocity method (DVM), originally designed for the diffusion of passive scalars, turns diffusive terms into convective ones by expressing them as a divergence involving a so-called diffusion velocity. In this paper, DVM is extended to the diffusion of vectorial quantities in the three-dimensional Navier–Stokes equations, in their incompressible, velocity–vorticity formulation. The integration of a large eddy simulation (LES) turbulence model is investigated and a DVM general formulation is proposed. Either with or without LES, a novel expression of the diffusion velocity is derived, which makes it easier to approximate and which highlights the analogy with the original formulation for scalar transport. From this statement, DVM is then analysed in one dimension, both analytically and numerically on test cases to point out its good behaviour.

Um problema de dispersão de poluentes em rios e canais por meio do método de separação de variáveis

Neste trabalho obtém-se uma solução analítica para a equação de advecção-difusão aplicada a problemas de dispersão de poluentes em rios e canais. Para tanto, consideram-se os casos unidimensionais e bidimensionais em regime transiente com coeficientes de difusividade e velocidades constantes. A abordagem utilizada para a resolução deste problema é o método de Separação de Variáveis. Os modelos resolvidos foram simulados utilizando o MatLab. Apresentam-se os resultados das simulações numéricas em formato gráfico. Os resultados de algumas simulações numéricas existem na literatura e puderam ser comparados. O modelo proposto mostrou-se coerente em relação aos dados considerados. Para outras simulações não foram encontrados comparativos na literatura, todavia esses problemas governados por equações diferenciais parciais, mesmo lineares, não são de fácil solução analítica. Sendo que, muitas delas representam importantes problemas de matemática e física, com diversas aplicações na engenharia. Dessa forma, é de grande importância a disponibilidade de um maior número de problemas-teste para avaliação de desempenho de formulações numéricas, cada vez mais eficazes, já que soluções analíticas oferecem uma base mais segura para comparação de resultados.

Simulations of droplet dispersion in the wakes of cylinders and icing tunnel spray bars

Simulations of droplet dispersion behind cylinder wakes and downstream of icing tunnel spray bars were conducted. In both cases, a range of droplet sizes were investigated numerically with a Lagrangian particle trajectory approach while the turbulent air flow was investigated with a hybrid Reynolds-Averaged Navier-Stokes/Large-Eddy Simulations approach scheme. In the first study, droplets were injected downstream of a cylinder at sub-critical conditions (i.e. with laminar boundary layer separation). A stochastic continuous random walk (CRW) turbulence model was used to capture the effects of sub-grid turbulence. Small inertia droplets (characterized by small Stokes numbers) were affected by both the large-scale and small-scale vortex structures and closely followed the air flow, while exhibiting a dispersion consistent with that of a scalar flow field. Droplets with intermediate Stokes numbers were centrifuged by the vortices to the outer edges of the wake, yielding an increased dispersion. Large Stokes number droplets were found to be less responsive to the vortex structures and exhibited the least dispersion. Particle concentration was also correlated with vorticity distribution which yielded preferential bias effects as a function of different particle sizes. This trend was qualitatively similar to results seen in homogenous isotropic turbulence, though the influence of particle inertia was less pronounced for the cylinder wake case. A similar study was completed for droplet dispersion within the Icing Research Tunnel (IRT) at the NASA Glenn Research Center, where it is important to obtain a nearly uniform liquid water content (LWC) distribution in the test section (to recreate atmospheric icing conditions).. For this goal, droplets are diffused by the mean and turbulent flow generated from the nozzle air jets, from the upstream spray bars, and from the vertical strut wakes. To understand the influence of these three components, a set of simulations was conducted with a sequential inclusion of these components. Firstly, a jet in an otherwise quiescent airflow was simulated to capture the impact of the air jet on flow turbulence and droplet distribution, and the predictions compared well with experimental results. The effects of the spray bar wake and vertical strut wake were then included with two more simulation conditions, for which it was found that the air jets were the primary driving force for droplet dispersion, i.e. that the spray bar and vertical strut wake effects were secondary.

Discontinuous Galerkin Methods for Advection-Diffusion-Reaction Problems on Anisotropically Refined Meshes

In this paper we consider the a posteriori and a priori error analysis of discontinuous Galerkin interior penalty methods for second-order partial differential equations with nonnegative characteristic form on anisotropically refined computational meshes. In particular, we discuss the question of error estimation for linear target functionals, such as the outflow flux and the local average of the solution. Based on our a posteriori error bound we design and implement the corresponding adaptive algorithm to ensure reliable and efficient control of the error in the prescribed functional to within a given tolerance. This involves exploiting both local isotropic and anisotropic mesh refinement. The theoretical results are illustrated by a series of numerical experiments.