Flow regime prediction via froude number calculation in a rock-bedded stream

Mathematical predictions of flow conditions along a steep gradient rock bedded stream are examined. Stream gage discharge data and Manning's Equation are used to calculate alternative velocities, and subsequently Froude Numbers, assuming varying values of velocity coefficient, full depth or depth adjusted for vertical flow separation. Comparison of the results with photos show that Froude Numbers calculated from velocities derived from Manning's Equation, assuming a velocity coefficient of 1.30 and full depth, most accurately predict flow conditions, when supercritical flow is defined as Froude Number values above 0.84. Calculated Froude Number values between 0.8 and 1.1 correlate well with observed transitional flow, defined as the first appearance of small diagonal waves. Transitions from subcritical through transitional to clearly supercritical flow are predictable. Froude Number contour maps reveal a sinuous rise and fall of values reminiscent of pool riffle energy distribution.

Étude polarimétrique d’étoiles jeunes

Afin de mieux comprendre l'évolution des étoiles jeunes, nous avons utilisé un code Monte Carlo simulant leur environnement afin d'étudier une nouvelle distribution chez les étoiles Herbig Ae/Be et pour reproduire des cartes d'intensité et de polarisation linéaire obtenues au télescope Canada-France-Hawaii (TCFH) en novembre 2003. Le code datant de la fin des années 80, nous avons dû non seulement le corriger, mais aussi ajouter quelques éléments afin de tenir compte des dernières avancées dans le domaine de la polarisation provenant du milieu circumstellaire. Les étoiles à l'étude étant jeunes (moins de quelques millions d'années), leur voisinage est toujours constitué de grains de poussière mélangés avec du gaz. Selon leur âge, nous retrouvons cette poussière sous différentes structures soit, par exemple, par un disque entouré d'une enveloppe (objets jeunes de classe I) ou par un simple disque (objets de classe II et III). Selon la structure que prend la poussière, les cartes de polarisation et d'intensité qui en résultent vont changer. Nous allons discuter de cette variation des cartes de polarisation selon la distribution de poussière. Suite aux modifications apportées au code, il a fallu s'assurer que celui-ci fonctionne bien. Pour ce faire, nous avons mis au point quelques critères qui nous assurent, s'ils sont satisfaits, que le code Monte Carlo produit de bons résultats. Après avoir validé le code, il est maintenant possible de l'utiliser aux fins d'avancer le domaine de la polarisation. En effet, Dullemond et al.(2001) proposent une nouvelle distribution de grain autour des étoiles Herbig Ae/Be afin de mieux expliquer leur distribution d'énergie spectrale. Par contre, qu'en est-il des cartes de polarisation résultantes? C'est sur cette question que nous nous sommes arrêtés. Par la suite, nous avons essayé de reproduire du mieux possible, tenant compte des limitations du code, les cartes de polarisation obtenues au TCFH. Nous avons étudié en détail les données de R Mon (résultats qui seront présentés sous forme d'article pour fin de publication) et de V376 Cas. De plus, notre étude de V376 Cas nous a permis d'amener des conclusions sur les processus causant les vecteurs parallèles aux disques des étoiles jeunes.

Développement et caractérisation de sources de neutres réactifs pour l’étude des interactions plasmas-surfaces

L’objectif de ce mémoire de maîtrise est de développer et de caractériser diverses sources de neutres réactifs destinées à des études fondamentales des interactions plasmas-surfaces. Ce projet s’inscrit dans le cadre d’une vaste étude de la physique des interactions plasmas-parois mises en jeu dans les procédés de gravure par plasma des matériaux de pointe. Une revue de la littérature scientifique sur les diverses méthodes permettant de générer des faisceaux de neutres réactifs nous a permis de sélectionner deux types de sources. La première, une source pyrolitique, a été caractérisée par spectrométrie de masse en utilisant le C2F6 comme molécule mère. Nous avons montré que le C2F6 était dissocié à plus de 90% à 1000ºC et qu’il formait du CF4, lui-même dissocié en CF2 vers 900ºC. Ces résultats ont été validés à l’aide d’un modèle basé sur des calculs d’équilibres chimiques, qui a aussi prédit la formation de F à 1500ºC. La seconde source, un plasma entretenu par une onde électromagnétique de surfaces, a été caractérisée par spectroscopie optique d’émission et par interférométrie haute fréquence. Dans le cas du plasma d’argon créé par un champ électromagnétique (>GHz), nos travaux ont révélé une distribution en énergie des électrons à trois températures avec Te-low>Te-highion d’électrons suprathermiques était liée à la génération d’instabilités de plasma au point de résonance au voisinage des parois du réacteur et à des mécanismes d’amortissement de ces instabilités de type Landau. Le même phénomène a été observé dans le plasma de Cl2, mais cet effet disparaissait pour des pressions élevées du au fait de l’amortissement collisionnel. Nous avons aussi montré que ces sources pouvaient conduire à des degrés de dissociation du Cl2 près de 100%.

Déterminants des choix alimentaires d'athlètes adolescents en période de compétition

Cette étude s’insère dans une étude s’intitulant « Choix alimentaires d’adolescents canadiens et attitudes de leurs entraîneurs impliqués dans des activités sportives organisées ». Les objectifs étaient d’étudier chez des adolescents impliqués dans une compétition sportive provinciale où l’offre alimentaire est contrôlée 1) leur maîtrise des recommandations nutritionnelles 2) les facteurs individuels, comportementaux, socio-environnementaux influençant leurs choix alimentaires. Deux observateurs ont visité les différents sites alimentaires et de compétition pendant les Jeux du Québec de 2011 à Valleyfield. Les plateaux des athlètes ont été photographiés à table au moment des repas avec une caméra numérique et les commentaires oraux colligés par écrit. Au total, 173 photographies ont été analysées et comparées aux recommandations reconnues en nutrition sportive. Dans notre étude, les préférences alimentaires, l’offre alimentaire et la présence des coéquipiers sont les facteurs qui influencent le plus les choix alimentaires en compétition. Par contre, le sexe de l’athlète n’a pas influencé les choix alimentaires des athlètes observés. En pré-compétition, 85,4% des plateaux présentent une valeur énergétique supérieure aux recommandations et 66,3% d’entre eux ont une répartition en énergie inadéquate, peu importe le sexe. Un excès de lipides et de protéines au sein du repas précédant l’effort caractérise majoritairement les plateaux dont la répartition en énergie est non optimale (69,5%). Les recommandations en post-compétition (100%) et lors des jours de repos (95,8%) ont facilement été rencontrées. Il en est de même pour l’hydratation (99,4%). Le lait au chocolat est la boisson la plus populaire (59,5%). Les produits céréaliers (99,4%), le lait et substituts (87,3%), les légumes (85,7%), les viandes et substituts (83,2%), les aliments riches en sucres (79,8%), les fruits (70,5%) et les mets riches en gras (59,4%) sont particulièrement appréciés par les athlètes. Les commentaires recueillis font ressortir une vision dichotomique des aliments chez certains athlètes qui classifient les aliments en « bons » ou « mauvais ». Notre étude démontre que la présence d’une politique alimentaire permet de promouvoir des habitudes alimentaires saines et favorise la consommation d’aliments nutritifs lors d’une compétition sportive d’envergure. Cependant, de l’éducation en nutrition est toujours requise pour viser l’amélioration du comportement alimentaire avant l’effort.

Étude des propriétés atmosphériques et magnétiques des étoiles naines blanches froides riches en hydrogène.

Ce mémoire présente une analyse photométrique et spectroscopique d'un échantillon de 16 naines blanches magnétiques froides riches en hydrogène. L'objectif principal de cette étude est de caractériser leurs propriétés atmosphériques et magnétiques afin d'obtenir une vision d'ensemble représentative de cette population d'étoiles. Pour ce faire, il a fallu réunir le plus d'information possible sur toutes les candidates sous la forme de spectres visibles à haut signal-sur-bruit et de données photométriques. Il a également été nécessaire de mettre à jour les modèles d'atmosphère de Bergeron et al. (1992) à l'aide des avancées réalisées par Tremblay & Bergeron (2009). Les paramètres atmosphériques de chacune des étoiles ont ensuite été déterminés en modélisant les distributions d'énergie photométriques observées tandis que la topologie et l'intensité du champ magnétique ont été obtenues en comparant des spectres synthétiques magnétiques au profil d'absorption Zeeman autour de H-alpha. Qui plus est, un processus de déconvolution combinant ces deux approches a aussi été créé afin de traiter adéquatement les systèmes binaires présents dans l'échantillon. Les résultats de ces analyses sont ensuite exposés, incluant une discussion sur la possible corrélation entre les paramètres atmosphériques et les propriétés magnétiques de ces naines blanches. Finalement, cette étude démontre que les données spectroscopiques de la majorité de ces étoiles peuvent uniquement être reproduites si ces dernières se trouvent dans un système binaire composé d'une seconde naine blanche. De plus, les résultats suggèrent que le champ magnétique de ces naines blanches froides ne peut pas être d'origine fossile et doit être généré par un mécanisme physique devant encore être identifié.

Dynamique de croissance par plasma RF magnétron des couches minces à base d’oxyde de zinc

Le but de cette thèse était d’étudier la dynamique de croissance par pulvérisation par plasma RF magnétron des couches minces à base d’oxyde de zinc destinées à des applications électroniques, optoélectroniques et photoniques de pointe. Dans ce contexte, nous avons mis au point plusieurs diagnostics permettant de caractériser les espèces neutres et chargées dans ce type de plasmas, notamment la sonde électrostatique, la spectroscopie optique d’émission et d’absorption, ainsi que la spectrométrie de masse. Par la suite, nous avons tenté de corréler certaines caractéristiques physiques de croissance des couches de ZnO, en particulier la vitesse de dépôt, aux propriétés fondamentales du plasma. Nos résultats ont montré que l’éjection d’atomes de Zn, In et O au cours de la pulvérisation RF magnétron de cibles de Zn, ZnO et In2O3 n’influence que très peu la densité d’ions positifs (et donc la densité d’électrons en supposant la quasi-neutralité) ainsi que la fonction de distribution en énergie des électrons (populations de basse et haute énergie). Cependant, le rapport entre la densité d’atomes d’argon métastables (3P2) sur la densité électronique décroît lorsque la densité d’atomes de Zn augmente, un effet pouvant être attribué à l’ionisation des atomes de Zn par effet Penning. De plus, dans les conditions opératoires étudiées (plasmas de basse pression, < 100 mTorr), la thermalisation des atomes pulvérisés par collisions avec les atomes en phase gazeuse demeure incomplète. Nous avons montré que l’une des conséquences de ce résultat est la présence d’ions Zn+ suprathermiques près du substrat. Finalement, nous avons corrélé la quantité d’atomes de Zn pulvérisés déterminée par spectroscopie d’émission avec la vitesse de dépôt d’une couche mince de ZnO mesurée par ellipsométrie spectroscopique. Ces travaux ont permis de mettre en évidence que ce sont majoritairement les atomes de Zn (et non les espèces excitées et/ou ioniques) qui gouvernent la dynamique de croissance par pulvérisation RF magnétron des couches minces de ZnO.

Investigation of Multiphase Power Converter using Integrated Coupled Inductor Regarding Electric Vehicle Application

The challenge of reducing carbon emission and achieving emission target until 2050, has become a key development strategy of energy distribution for each country. The automotive industries, as the important portion of implementing energy requirements, are making some related researches to meet energy requirements and customer requirements. For modern energy requirements, it should be clean, green and renewable. For customer requirements, it should be economic, reliable and long life time. Regarding increasing requirements on the market and enlarged customer quantity, EVs and PHEV are more and more important for automotive manufactures. Normally for EVs and PHEV there are two important key parts, which are battery package and power electronics composing of critical components. A rechargeable battery is a quite important element for achieving cost competitiveness, which is mainly used to story energy and provide continue energy to drive an electric motor. In order to recharge battery and drive the electric motor, power electronics group is an essential bridge to convert different energy types for both of them. In modern power electronics there are many different topologies such as non-isolated and isolated power converters which can be used to implement for charging battery. One of most used converter topology is multiphase interleaved power converter, pri- marily due to its prominent advantages, which is frequently employed to obtain optimal dynamic response, high effciency and compact converter size. Concerning its usage, many detailed investigations regarding topology, control strategy and devices have been done. In this thesis, the core research is to investigate some branched contents in term of issues analysis and optimization approaches of building magnetic component. This work starts with an introduction of reasons of developing EVs and PEHV and an overview of different possible topologies regarding specific application requirements. Because of less components, high reliability, high effciency and also no special safety requirement, non-isolated multiphase interleaved converter is selected as the basic research topology of founded W-charge project for investigating its advantages and potential branches on using optimized magnetic components. Following, all those proposed aspects and approaches are investigated and analyzed in details in order to verify constrains and advantages through using integrated coupled inductors. Furthermore, digital controller concept and a novel tapped-inductor topology is proposed for multiphase power converter and electric vehicle application.

Further evidence for variable synchrotron emission in XTE J1118+480 in outburst

We present simultaneous multicolor infrared and optical photometry of the black hole X-ray transient XTE J1118+480 during its short 2005 January outburst, supported by simultaneous X-ray observations. The variability is dominated by short timescales, ~10 s, although a weak superhump also appears to be present in the optical. The optical rapid variations, at least, are well correlated with those in X-rays. Infrared JHKs photometry, as in the previous outburst, exhibits especially large-amplitude variability. The spectral energy distribution (SED) of the variable infrared component can be fitted with a power law of slope α=-0.78+/-0.07, where F_ν~ν^α. There is no compelling evidence for evolution in the slope over five nights, during which time the source brightness decayed along almost the same track as seen in variations within the nights. We conclude that both short-term variability and longer timescale fading are dominated by a single component of constant spectral shape. We cannot fit the SED of the IR variability with a credible thermal component, either optically thick or thin. This IR SED is, however, approximately consistent with optically thin synchrotron emission from a jet. These observations therefore provide indirect evidence to support jet-dominated models for XTE J1118+480 and also provide a direct measurement of the slope of the optically thin emission, which is impossible, based on the average spectral energy distribution alone.

Analysis of incoherent scatter radar data from non-thermal F-region plasma

A procedure is presented for fitting incoherent scatter radar data from non-thermal F-region ionospheric plasma, using theoretical spectra previously predicted. It is found that values of the shape distortion factor D∗, associated with deviations of the ion velocity distribution from a Maxwellian distribution, and ion temperatures can be deduced (the results being independent of the path of iteration) if the angle between the line-of-sight and the geomagnetic field is larger than about 15–20°. The procedure can be used with one or both of two sets of assumptions. These concern the validity of the adopted model for the line-of-sight ion velocity distribution in the one case or for the full three-dimensional ion velocity distribution function in the other. The distribution function employed was developed to describe the line-of-sight velocity distribution for large aspect angles, but both experimental data and Monte Carlo simulations indicate that the form of the field-perpendicular distribution can also describe the distribution at more general aspect angles. The assumption of this form for the line-of-sight velocity distribution at a general aspect angle enables rigorous derivation of values of the one-dimensional, line-of-sight ion temperature. With some additional assumptions (principally that the field-parallel distribution is always Maxwellian and there is a simple relationship between the ion temperature anisotropy and the distortion of the field-perpendicular distribution from a Maxwellian), fits to data for large aspect angles enable determination of line-of-sight temperatures at all aspect angles and hence, of the average ion temperature and the ion temperature anisotropy. For small aspect angles, the analysis is restricted to the determination of the line-of-sight ion temperature because the theoretical spectrum is insensitive to non-thermal effects when the plasma is viewed along directions almost parallel to the magnetic field. This limitation is expected to apply to any realistic model of the ion velocity distribution function and its consequences are discussed. Fit strategies which allow for mixed ion composition are also considered. Examples of fits to data from various EISCAT observing programmes are presented.

Radar observations of non-thermal plasmas at different aspect angles

Data are presented from the EISCAT CP-3-E experiment which show the presence of non-thermal plasma over a range of latitudes. The O+ ion-velocity distribution function is almost toroidal when the electric field reaches values of 125 mV m−1. The ion temperature derived from such data assuming a Maxwellian distribution function will overestimate the true ion temperature when the observing angle is large with respect to the magnetic field, and underestimate the temperature when the aspect angle is small. When the expressions for the distribution function are extended to include mixed ion composition, an improvement is sometimes found in fitting the observed data, and estimates of the composition can be made. Such an analysis suggests that N2+ can occasionally form a significant part of the total ion density in a narrow height region centred at 275 km.

Analysis of incoherent scatter spectra from non-Maxwellian plasma

Incoherent scatter data from non-thermal F-region ionospheric plasma are analysed, using theoretical spectra predicted by Raman et al. It is found that values of the semi-empirical drift parameter D∗, associated with deviations of the ion velocity distribution from a Maxwellian, and the plasma temperatures can be rigorously deduced (the results being independent of the path of iteration) if the angle between the line-of-sight and the geomagnetic field is larger than about 15–20 degrees. For small aspect angles, the deduced value of the average (or 3-D) ion temperature remains ambiguous and the analysis is restricted to the determination of the line-of-sight temperature because the theoretical spectrum is insensitive to non-thermal effects when the plasma is viewed along directions almost parallel to the magnetic field. This limitation is expected to apply to any realistic model of the ion velocity distribution, and its consequences are discussed. Fit strategies which allow for mixed ion composition are also considered. Examples of fits to data from various EISCAT observing programmes are presented.

Observations of nonthermal plasmas at different aspect angles

Data are presented from the EISCAT (European Incoherent Scatter (Facility)) CP-3-E experiment which show large increases in the auroral zone convection velocities (>2 km s−1) over a wide range of latitudes. These are larger than the estimated neutral thermal speed and allow a study of the plasma in a nonthermal state over a range of observing angles. Spectra are presented which show a well-defined central peak, consistent with an ion velocity distribution function which significantly departs from a Maxwellian form. As the aspect angle decreases, the central peak becomes less obvious. Simulated spectra, derived using theoretical expressions for the O+ ion velocity distribution function based on the generalized relaxation collision model, are compared with the observations and show good first-order, qualitative agreement. It is shown that ion temperatures derived from the observations, with the assumption of a Maxwellian distribution function, are an overestimate of the true ion temperature at large aspect angles and an underestimate at low aspect angles. The theoretical distribution functions have been included in the “standard” incoherent scatter radar analysis procedure, and attempts have been made to derive realistic ionospheric parameters from nonthermal plasma observations. If the expressions for the distribution function are extended to include mixed ion composition, a significant improvement is found in fitting some of the observed spectra, and estimates of the ion composition can be made. The non-Maxwellian analysis of the data revealed that the spectral shape distortion parameter, D*, was significantly higher in this case for molecular ions than for atomic ions in a thin height slab roughly 40 km thick. This would seem unlikely if the main molecular ions present were NO+. We therefore suggest that N2+ formed a significant proportion of the molecular ions present during these observations.

Scattered power from non-thermal, F-region plasma observed by EISCAT—evidence for coherent echoes?

Three rapid, poleward bursts of plasma flow, observed by the U.K.-POLAR EISCAT experiment, are studied in detail. In all three cases the large ion velocities (> 1 kms−1) are shown to drive the ion velocity distribution into a non-Maxwellian form, identified by the characteristic shape of the observed spectra and the fact that analysis of the spectra with the assumption of a Maxwellian distribution leads to excessive rises in apparent ion temperature, and an anticorrelation of apparent electron and ion temperatures. For all three periods the total scattered power is shown to rise with apparent ion temperature by up to 6 dB more than is expected for an isotropic Maxwellian plasma of constant density and by an even larger factor than that expected for non-thermal plasma. The anomalous increases in power are only observed at the lower altitudes (< 300 km). At greater altitudes the rise in power is roughly consistent with that simulated numerically for homogeneous, anisotropic, non-Maxwellian plasma of constant density, viewed using the U.K.-POLAR aspect angle. The spectra at times of anomalously high power are found to be asymmetric, showing an enhancement near the downward Doppler-shifted ion-acoustic frequency. Although it is not possible to eliminate completely rapid plasma density fluctuations as a cause of these power increases, such effects cannot explain the observed spectra and the correlation of power and apparent ion temperature without an unlikely set of coincidences. The observations are made along a beam direction which is as much as 16.5° from orthogonality with the geomagnetic field. Nevertheless, some form of coherent-like echo contamination of the incoherent scatter spectrum is the most satisfactory explanation of these data.

Non-thermal plasma observations using EISCAT: Aspect angle dependence

Recent observations with the EISCAT incoherent scatter radar have shown large rises in dayside, auroral plasma velocities (>2 km s^{−1}) over a wide range of latitudes and lasting about an hour. These are larger than the neutral thermal speed, and allow, for the first time, observations of a non-thermal plasma over a range of observing angles, revealing a clear angular dependence. The observed ion temperature anisotropy, deduced by assuming a Maxwellian line-of-sight ion velocity distribution, is at least 1.75, which exceeds the theoretical value for a bi-Maxwellian based on a realistic ion-neutral collision model. The aspect angle dependence of the signal spectra also indicates non-Maxwellian plasma.

Towards the main sequence: detailed analysis of weak line and post-T Tauri stars

A detailed study was performed for a sample of low-mass pre-main-sequence (PMS) stars, previously identified as weak-line T Tauri stars, which are compared to members of the Tucanae and Horologium Associations. Aiming to verify if there is any pattern of abundances when comparing the young stars at different phases, we selected objects in the range from 1 to 100 Myr, which covers most of PMS evolution. High-resolution optical spectra were acquired at European Southern Observatory and Observatorio do Pico dos Dias. The stellar fundamental parameters effective temperature and gravity were calculated by excitation and ionization equilibria of iron absorption lines. Chemical abundances were obtained via equivalent width calculations and spectral synthesis for 44 per cent of the sample, which shows metallicities within 0.5 dex solar. A classification was developed based on equivalent width of Li I 6708 angstrom and Ha lines and spectral types of the studied stars. This classification allowed a separation of the sample into categories that correspond to different evolutive stages in the PMS. The position of these stars in the Hertzsprung-Russell diagram was also inspected in order to estimate their ages and masses. Among the studied objects, it was verified that our sample actually contains seven weak-line T Tauri stars, three are Classical T Tauri, 12 are Fe/Ge PMS stars and 21 are post-T Tauri or young main-sequence stars. An estimation of circumstellar luminosity was obtained using a disc model to reproduce the observed spectral energy distribution. Most of the stars show low levels of circumstellar emission, corresponding to less than 30 per cent of the total emission.