New fiber laser architecture with transform-limited nonlinear spectral compression

We numerically demonstrate a new fiber laser architecture supporting spectral compression of negatively chirped pulses in passive normally dispersive fiber. Such a process is beneficial for improving the energy efficiency of the cavity as it prevents narrow spectral filtering from being highly dissipative. The proposed laser design provides an elegant way of generating transform-limited picosecond pulses. © 2012 IEEE.

Compression Technologies of Graphic Information

The classification of types of information redundancy in symbolic and graphical forms representation of information is done. The general classification of compression technologies for graphical information is presented as well. The principles of design, tasks and variants for realizations of semantic compression technology of graphical information are suggested.

Multiplierless DCT Algorithm for Image Compression Applications

This paper presents a novel error-free (infinite-precision) architecture for the fast implementation of 8x8 2-D Discrete Cosine Transform. The architecture uses a new algebraic integer encoding of a 1-D radix-8 DCT that allows the separable computation of a 2-D 8x8 DCT without any intermediate number representation conversions. This is a considerable improvement on previously introduced algebraic integer encoding techniques to compute both DCT and IDCT which eliminates the requirements to approximate the transformation matrix ele- ments by obtaining their exact representations and hence mapping the transcendental functions without any errors. Apart from the multiplication-free nature, this new mapping scheme fits to this algorithm, eliminating any computational or quantization errors and resulting short-word-length and high-speed-design.

Supercritical carbonation of calcareous composites:influence of mix design

This work combined compression moulding with subsequent super-critical carbonation treatment (100 bar, 60 °C, 24 h) to fabricate cement and/or lime based ceramic composites with various aggregates. Composites were examined using mechanical testing, XRD, He pycnometry and thin-section petrography. Composites with lime-only binders were significantly weaker than those with cement-lime binders regardless of the degree of carbonation. Flexural strengths in excess of >10 MPa were routinely achieved in large (>100 mm) specimens. Aggregate type (calcareous vs. siliceous) had a significant effect on the microstructure and properties of the composites. Calcareous aggregates appear to augment the strength enhancement effected during super-critical carbonation by encouraging preferential precipitation of calcite at the binder-aggregate interface.

Characterization of design and economic sensitivity of vapor phase carbon adsorption systems to environmental uncertainties

Vapor phase carbon adsorption systems are used to remove aromatics, aliphatics, and halogenated hydrocarbons. The adsorption capacity of granular activated carbon is reduced when environmental parameters (temperature, pressure, and humidity) interfere with homogeneous surface diffusion and pore distribution dynamics. The purpose of this study was to investigate the effects of parametric uncertainties in adsorption efficiency. ^ Modified versions of the Langmuir isotherm in conjunction with thermodynamic equations described gaseous adsorption of single component influent onto microporous media. Experimental test results derived from Wang et al. (1999) simulated adsorption kinetics while the Myer and monsoon Langmuir constant accounted for isothermal gas compression and energetic heterogeneity under thermodynamic equilibrium conditions. Responsiveness of adsorption capacity to environmental uncertainties was analyzed by statistical sensitivity and modeled by breakthrough curves. Results indicated that extensive fluctuations in adsorption capacity significantly reduced carbon consumption while isothermal variations had a pronounced effect on saturation capacity. ^

A novel lossless compression technique for text data

The focus of this thesis is placed on text data compression based on the fundamental coding scheme referred to as the American Standard Code for Information Interchange or ASCII. The research objective is the development of software algorithms that result in significant compression of text data. Past and current compression techniques have been thoroughly reviewed to ensure proper contrast between the compression results of the proposed technique with those of existing ones. The research problem is based on the need to achieve higher compression of text files in order to save valuable memory space and increase the transmission rate of these text files. It was deemed necessary that the compression algorithm to be developed would have to be effective even for small files and be able to contend with uncommon words as they are dynamically included in the dictionary once they are encountered. A critical design aspect of this compression technique is its compatibility to existing compression techniques. In other words, the developed algorithm can be used in conjunction with existing techniques to yield even higher compression ratios. This thesis demonstrates such capabilities and such outcomes, and the research objective of achieving higher compression ratio is attained.

Towards a performance based design of shear walls based on damage criteria = Vers un dimensionnement performanciel des murs de refend basé sur des critères d'endommagement

Le dimensionnement basé sur la performance (DBP), dans une approche déterministe, caractérise les objectifs de performance par rapport aux niveaux de performance souhaités. Les objectifs de performance sont alors associés à l'état d'endommagement et au niveau de risque sismique établis. Malgré cette approche rationnelle, son application est encore difficile. De ce fait, des outils fiables pour la capture de l'évolution, de la distribution et de la quantification de l'endommagement sont nécessaires. De plus, tous les phénomènes liés à la non-linéarité (matériaux et déformations) doivent également être pris en considération. Ainsi, cette recherche montre comment la mécanique de l'endommagement pourrait contribuer à résoudre cette problématique avec une adaptation de la théorie du champ de compression modifiée et d'autres théories complémentaires. La formulation proposée adaptée pour des charges monotones, cycliques et de type pushover permet de considérer les effets non linéaires liés au cisaillement couplé avec les mécanismes de flexion et de charge axiale. Cette formulation est spécialement appliquée à l'analyse non linéaire des éléments structuraux en béton soumis aux effets de cisaillement non égligeables. Cette nouvelle approche mise en œuvre dans EfiCoS (programme d'éléments finis basé sur la mécanique de l'endommagement), y compris les critères de modélisation, sont également présentés ici. Des calibrations de cette nouvelle approche en comparant les prédictions avec des données expérimentales ont été réalisées pour les murs de refend en béton armé ainsi que pour des poutres et des piliers de pont où les effets de cisaillement doivent être pris en considération. Cette nouvelle version améliorée du logiciel EFiCoS a démontrée être capable d'évaluer avec précision les paramètres associés à la performance globale tels que les déplacements, la résistance du système, les effets liés à la réponse cyclique et la quantification, l'évolution et la distribution de l'endommagement. Des résultats remarquables ont également été obtenus en référence à la détection appropriée des états limites d'ingénierie tels que la fissuration, les déformations unitaires, l'éclatement de l'enrobage, l'écrasement du noyau, la plastification locale des barres d'armature et la dégradation du système, entre autres. Comme un outil pratique d'application du DBP, des relations entre les indices d'endommagement prédits et les niveaux de performance ont été obtenus et exprimés sous forme de graphiques et de tableaux. Ces graphiques ont été développés en fonction du déplacement relatif et de la ductilité de déplacement. Un tableau particulier a été développé pour relier les états limites d'ingénierie, l'endommagement, le déplacement relatif et les niveaux de performance traditionnels. Les résultats ont démontré une excellente correspondance avec les données expérimentales, faisant de la formulation proposée et de la nouvelle version d'EfiCoS des outils puissants pour l'application de la méthodologie du DBP, dans une approche déterministe.

Modélisation et analyse d'une machine à absorption/compression hybride fonctionnant à partir de rejets thermiques basse température

Les applications de réfrigération sont aujourd’hui majoritairement réalisées par des machines à compression alimentées en électricité. Animées à partir d’une source chaude, l’utilisation de machines à absorption permet d’utiliser très peu d’électricité comparée à une machine à compression et d’utiliser des réfrigérants écologiques. Le faible coefficient de performance et le coût élevé de ces machines est compensé par l’utilisation de rejets thermiques industriels destinés à être rejeté dans l’environnement et donc considérés comme gratuits. Le but de cette étude est de modéliser une machine à absorption hybride, utilisant le couple de fluide eau et ammoniac, en y ajoutant un compresseur ou booster dans la zone haute pression du circuit et d’évaluer ses performances. Cette modification crée une pression intermédiaire au désorbeur permettant de diminuer la température des rejets thermiques exploitables. Une température de rejets réutilisable de 50°C, contre 80°C actuellement, ouvrirait alors la voie à de nouvelles sources communes d’énergie. Le logiciel ASPEN Plus de simulation des procédés a été choisi afin de modéliser en régime permanent le système. Le modèle est en partie validé par l’étude expérimentale d’une machine à absorption commerciale de 10kW pour des applications de climatisation. Cette machine est située au Laboratoire des Technologies de l’Énergie d’Hydro-Québec. Ensuite, une étude de design permet de montrer, à puissance de réfrigération constante, les impacts bénéfiques de la technologie hybride sur le rendement exergétique, mais également sur la taille globale des échangeurs nécessaires. La technologie hybride est alors analysée économiquement face à une machine à absorption chauffée au gaz pour montrer sa rentabilité.

Development and optimization of fluoxetine orally disintegrating tablets using Box-Behnken design

Purpose: To develop and optimise some variables that influence fluoxetine orally disintegrating tablets (ODTs) formulation. Methods: Fluoxetine ODTs tablets were prepared using direct compression method. Three-factor, 3- level Box-Behnken design was used to optimize and develop fluoxetine ODT formulation. The design suggested 15 formulations of different lubricant concentration (X1), lubricant mixing time (X2), and compression force (X3) and then their effect was monitored on tablet weight (Y1), thickness (Y2), hardness (Y3), % friability (Y4), and disintegration time (Y5). Results: All powder blends showed acceptable flow properties, ranging from good to excellent. The disintegration time (Y5) was affected directly by lubricant concentration (X1). Lubricant mixing time (X2) had a direct effect on tablet thickness (Y2) and hardness (Y3), while compression force (X3) had a direct impact on tablet hardness (Y3), % friability (Y4) and disintegration time (Y5). Accordingly, Box-Behnken design suggested an optimized formula of 0.86 mg (X1), 15.3 min (X2), and 10.6 KN (X3). Finally, the prediction error percentage responses of Y1, Y2, Y3, Y4, and Y5 were 0.31, 0.52, 2.13, 3.92 and 3.75 %, respectively. Formula 4 and 8 achieved 90 % of drug release within the first 5 min of dissolution test. Conclusion: Fluoxetine ODT formulation has been developed and optimized successfully using Box- Behnken design and has also been manufactured efficiently using direct compression technique.

Design, Fabrication, and Mechanical Property Analysis of 3D Nanoarchitected Materials

Recent developments in micro- and nanoscale 3D fabrication techniques have enabled the creation of materials with a controllable nanoarchitecture that can have structural features spanning 5 orders of magnitude from tens of nanometers to millimeters. These fabrication methods in conjunction with nanomaterial processing techniques permit a nearly unbounded design space through which new combinations of nanomaterials and architecture can be realized. In the course of this work, we designed, fabricated, and mechanically analyzed a wide range of nanoarchitected materials in the form of nanolattices made from polymer, composite, and hollow ceramic beams. Using a combination of two-photon lithography and atomic layer deposition, we fabricated samples with periodic and hierarchical architectures spanning densities over 4 orders of magnitude from ρ=0.3-300kg/m³ and with features as small as 5nm. Uniaxial compression and cyclic loading tests performed on different nanolattice topologies revealed a range of novel mechanical properties: the constituent nanoceramics used here have size-enhanced strengths that approach the theoretical limit of materials strength; hollow aluminum oxide (Al₂O₃) nanolattices exhibited ductile-like deformation and recovered nearly completely after compression to 50% strain when their wall thicknesses were reduced below 20nm due to the activation of shell buckling; hierarchical nanolattices exhibited enhanced recoverability and a near linear scaling of strength and stiffness with relative density, with E∝ρ^1.04 and σy∝ρ^1.17 for hollow Al₂O₃ samples; periodic rigid and non-rigid nanolattice topologies were tested and showed a nearly uniform scaling of strength and stiffness with relative density, marking a significant deviation from traditional theories on “bending” and “stretching” dominated cellular solids; and the mechanical behavior across all topologies was highly tunable and was observed to strongly correlate with the slenderness λ and the wall thickness-to-radius ratio t/a of the beams. These results demonstrate the potential of nanoarchitected materials to create new highly tunable mechanical metamaterials with previously unattainable properties.

Optimisation thermodynamique d’un procédé solaire utilisant un système de réfrigération à éjecto-compression pour la production du froid

L’objectif essentiel de cette thèse est de développer un système industriel de réfrigération ou de climatisation qui permet la conversion du potentiel de l’énergie solaire en production du froid. Ce système de réfrigération est basé sur la technologie de l’éjecto-compression qui propose la compression thermique comme alternative économique à la compression mécanique coûteuse. Le sous-système de réfrigération utilise un appareil statique fiable appelé éjecteur actionné seulement par la chaleur utile qui provient de l’énergie solaire. Il est combiné à une boucle solaire composée entre autres de capteurs solaires cylindro-paraboliques à concentration. Cette combinaison a pour objectif d’atteindre des efficacités énergétiques et exergétiques globales importantes. Le stockage thermique n’est pas considéré dans ce travail de thèse mais sera intégré au système dans des perspectives futures. En première étape, un nouveau modèle numérique et thermodynamique d’un éjecteur monophasique a été développé. Ce modèle de design applique les conditions d’entrée des fluides (pression, température et vitesse) et leur débit. Il suppose que le mélange se fait à pression constante et que l’écoulement est subsonique à l’entrée du diffuseur. Il utilise un fluide réel (R141b) et la pression de sortie est imposée. D’autre part, il intègre deux innovations importantes : il utilise l'efficacité polytropique constante (plutôt que des efficacités isentropiques constantes utilisées souvent dans la littérature) et n’impose pas une valeur fixe de l'efficacité du mélange, mais la détermine à partir des conditions d'écoulement calculées. L’efficacité polytropique constante est utilisée afin de quantifier les irréversibilités au cours des procédés d’accélérations et de décélération comme dans les turbomachines. La validation du modèle numérique de design a été effectuée à l’aide d’une étude expérimentale présente dans la littérature. La seconde étape a pour but de proposer un modèle numérique basé sur des données expérimentales de la littérature et compatible à TRNSYS et un autre modèle numérique EES destinés respectivement au capteur solaire cylindro-parabolique et au sous-système de réfrigération à éjecteur. En définitive et après avoir développé les modèles numériques et thermodynamiques, une autre étude a proposé un modèle pour le système de réfrigération solaire à éjecteur intégrant ceux de ses composantes. Plusieurs études paramétriques ont été entreprises afin d’évaluer les effets de certains paramètres (surchauffe du réfrigérant, débit calorifique du caloporteur et rayonnement solaire) sur sa performance. La méthodologie proposée est basée sur les lois de la thermodynamique classique et sur les relations de la thermodynamique aux dimensions finies. De nouvelles analyses exergétiques basées sur le concept de l’exergie de transit ont permis l'évaluation de deux indicateurs thermodynamiquement importants : l’exergie produite et l’exergie consommée dont le rapport exprime l’efficacité exergétique intrinsèque. Les résultats obtenus à partir des études appliquées à l’éjecteur et au système global montrent que le calcul traditionnel de l’efficacité exergétique selon Grassmann n’est désormais pas un critère pertinent pour l'évaluation de la performance thermodynamique des éjecteurs pour les systèmes de réfrigération.