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Physics and instantaneous performance of radial turbines in unsteady flows: validity of the quasi-steady assumption for the rotor
Get PDFRadial turbines are frequently submitted to unsteady inlet flows, for example in turbocharging applications.
Complex flows dominated by waves propagation take place, and advanced methodologies are required. Such complexity is hardly compatible with industrial constraints and design time-scales. Also, the validity of the usual performance indicators, such as efficiency, is questionable in unsteady flows. However, the need for simplification led the community to develop modeling strategies for unsteady effects, based on hypotheses. One of those is that the rotor flow is assumed quasi-steady. This assumption is assessed by different criteria of the literature. It also enables an adaptation of performance indicators such as efficiency and pressure-ratio. But the validity of such an assumption is still under discussion.The present paper is a contribution to this discussion. It focuses on a physical analysis of the physics involved in unsteady flows and the consequences that it produces on the instantaneous performance. Unsteady
numerical simulations are analyzed, performed on a realistic radial turbine stage which was submitted
to different transient phases. An instantaneous over-shoot of the turbine torque is observed for some
transient regimes. Such a result demonstrates that the rotor flow is not immune to unsteady effects. A discussion
is then conducted around the possible validity of the quasi-steady assumption for the rotor. This
discussion includes the different criteria already found in the literature, and the alternative formulation
proposed in this contribution, based on the ratio of time scales
Experimental study of a CoCrMo alloy treated by SMAT under rotating bending fatigue
Get PDFThe main objective of this work is to understand the fundamental damage mechanisms involved in a SMAT treated CoCrMo alloy
subjected to fatigue under rotating bending loads. For this purpose, different load amplitudes in rotating bending are imposed on
cylindrical specimens, in as-machined and SMAT states. Different material characterizations are performed in order to determine
which features play an important role in fatigue life of the studied alloy. Such characterizations are done via digital microscopy,
electron backscatter diffraction (EBSD), roughness measurements and microhardness tests. The fatigue results presented in the
form of S-N diagram show that SMAT with a moderate intensity (SMAT-2) can enhance the fatigue performance of the CoCrMo
alloy, whereas SMAT with a higher intensity (SMAT-3) seems to deteriorate it. This fatigue life decrease is probably due to surface
micro-cracks generated by an over-peening phenomenon
Degraded States of Engagement in Air Traffic Control
Get PDFSafety studies have identified attention as a recurring cause of incidents and accidents in
air traffic control. However, little is known of the precise attentional states that lead to degraded
ATC performance. Therefore, we surveyed 150 French en route air traffic controllers on the causes of
and impacts on perceived cooperation, safety, and performance of seven degraded attentional states
from the literature: task-related and task-unrelated mind wandering, mental overload, inattentional
deafness and blindness, attentional entropy, and perseveration. Our findings indicated that task-
related and task-unrelated mind wandering were the most prevalent but had the least impact on
perceived safety. Conversely, inattentional blindness and attentional entropy were less reported
but were considered a significant safety concern, while inattentional deafness affected cooperation.
Most states were experienced in workload levels consistent with the literature. However, no other
factor such as shift work was identified as a cause of these states. Overall, these findings suggest
that “attention” is not a specific enough subject for ATC, as attentional issues can occur in various
conditions and have different impacts. As far as safety is concerned, inattentional blindness should
be the prime target for further research. Neuroergonomics in particular could help develop dynamic
countermeasures to mitigate its impact
Séquences pilotes optimales pour la synchronisation de récepteurs FTN en présence de contamination par les données
Get PDFDans cette étude, nous construisons des séquences pilotes pour la synchronisation en délai et en phase de récepteurs monoporteuses Faster-than-Nyquist (FTN). Nous obtenons des solutions analytiques basées sur la minimisation de la borne de Cramér-Rao des paramètres d'intérêt, en discutant notamment de l'impact de la densité de transmission. Nous évaluons ensuite le problème de la contamination des pilotes par les données, y compris en présence d'une synchronisation en fréquence grossière non-aidée par les données
Neural Distillation as a State Representation Bottleneck in Reinforcement Learning
Get PDFLearning a good state representation is a critical skill when dealing with multiple tasks in Reinforcement Learning as it allows for transfer and better generalization between tasks. However, defining what constitute a useful representation is far from simple and there is so far no standard method to find such an encoding. In this paper, we argue that distillation -- a process that aims at imitating a set of given policies with a single neural network -- can be used to learn a state representation displaying favorable characteristics. In this regard, we define three criteria that measure desirable features of a state encoding: the ability to select important variables in the input space, the ability to efficiently separate states according to their corresponding optimal action, and the robustness of the state encoding on new tasks. We first evaluate these criteria and verify the contribution of distillation on state representation on a toy environment based on the standard inverted pendulum problem, before extending our analysis on more complex visual tasks from the Atari and Procgen benchmarks
Exergy analysis of a delta wing: a challenging test case
Get PDFThe aerodynamic analysis by the exergy method is a powerful approach which allows establishing the theoretical limits of the aerodynamic performance of a given body, based on an aero-thermodynamic approach. The most used formulation is the Arntz’s method [1], which is well suited for the analysis of CFD data. This formulation was widely applied and validated for plenty of test cases but all of them were high-aspect ratio configurations. Then, the objective of this work is to study a test case with low aspect ratio: a delta wing with 74° of sweep angle, which is characterized by extreme flow features like strong vortices. It was found that the exergy formulation behaves well even under such challenging conditions. However, the related extreme flowfield allows identifying some hard points like the wake-reduced exergy analysis of the vortex breakdown, the impact of the solver setting on the final assessment, the viscous anergy generation, among other topics
Towards the use of public networks for safety-related aeronautical communications
Get PDFAircrafts are increasingly equipped with in-flight
connectivity systems, giving access to broadband communications for passengers. This paper studies whether it may be possible to use these public air-ground networks to also support aircraft safety-related aeronautical communications in the future. The benefits and other justifications are also examined, including the
challenges and potential ‘showstoppers’. It provides a risk and a SWOT analysis and introduces potentially suitable technical mechanisms
Attentional Orienting in Front and Rear Spaces in a Virtual Reality Discrimination Task
Get PDFRecent studies on covert attention suggested that the visual processing of information in front of us is different, depending on whether the information is present in front of us or if it is a reflection of information behind us (mirror information). This difference in processing suggests that we have different processes for directing our attention to objects in front of us (front space) or behind us (rear space). In this study, we investigated the effects of attentional orienting in front and rear space consecutive of visual or auditory endogenous cues. Twenty-one participants performed a modified version of the Posner paradigm in virtual reality during a spaceship discrimination task. An eye tracker integrated into the virtual reality headset was used to make sure that the participants did not move their eyes and used their covert attention. The results show that informative cues produced faster response times than non-informative cues but no impact on target identification was observed. In addition, we observed faster response times when the target occurred in front space rather than in rear space. These results are consistent with an orienting cognitive process differentiation in the front and rear spaces. Several explanations are discussed. No effect was found on subjects’ eye movements, suggesting that participants did not use their overt attention to improve task performance
Convention forcée d'un métal liquide sous champ magnétique alternatif : simulation numérique et expérimentation
Get PDFLe travail mené au cours de cette thèse porte sur l’étude thermo-magnéto-hydrodynamique d’un fluide métallique dans une cellule cylindrique de Rayleigh-Bénard et plongé dans un champ magnétique alternatif produit au moyen d’une bobine. La configuration étudiée permet de réaliser un forçage thermique et dynamique sur le fluide de deux manières différentes. La température est soit imposée grâce aux conditions limites thermiques sur les parois ou par effet Joule dans le but de générer un chauffage volumique. Le fluide est soumis à la fois à la force de flottabilité et à la force électromagnétique de Laplace. Nous avons réalisé des simulations numériques DNS et réalisé la conception d’un banc expérimental opérationnel afin d’étudier l’influence de Ha, Sω, Ra et Da sur le profil de température dans le fluide, la forme de l'écoulement dans la cellule et les coefficients d'échanges aux parois. Nos résultats montrent que dans le régime de convection forcée par la force de Laplace et en présence d’un chauffage pariétal dominant, le fluide dans la cellule s’organise sous la forme de deux tores. Les tores sont chacun à deux températures différentes séparées entre eux par une zone de mélange localisée à mi-hauteur de la cellule. Les résultats expérimentaux et numériques sont complémentaires et concorde entre-eux et valident notre approche physique et l’analyse d’échelle
Modélisation et conception d’une machine synchro-réluctante assistée d’aimants permanents intégrant les contraintes du pilotage sans capteur de position
Get PDFCette thèse est dédiée à la modélisation analytique et à la conception optimale d’une machine du type synchro-réluctante assistée d'aimants permanents (MSRAP) en tenant compte des aspects liés au pilotage sans capteur de position. Dans un premier temps, la thèse vise à montrer, à partir d’une étude bibliographique, les avantages économiques et la sûreté de fonctionnement d’un pilotage sans capteur de position. Les méthodes d'injection de signaux à haute fréquence sont les plus adaptées pour des fonctionnements à basse vitesse en raison de leur facilité de mise en oeuvre. Cependant elles dépendent fortement des paramètres de la machine tels que le rapport de saillance incrémentale. Dans des applications dédiées au secteur de la manutention qui se caractérise par des sur-couples importants au démarrage, l’injection de signaux haute fréquence devient non-opérationnelle en raison du faible rapport de saillance incrémentale induit par une forte saturation de la machine. L'objectif est d’intégrer ce problème lors de la phase de conception de la machine. La géométrie du rotor des moteurs MSRAP est complexe car elle dépend d’un nombre de paramètres importants tels que la position, le nombre et la forme des barrières de flux. C'est pourquoi une analyse basée sur des simulations par éléments finis est réalisée afin d'identifier les paramètres géométriques les plus influents sur les performances et le rapport de saillance incrémentale. Cette étude permettra d’évaluer la sensibilité de paramètres tels que le nombre de barrières et l’entrefer dont la variation peut dégrader le rapport de saillance et en même temps améliorer les performances de la machine. D'autres paramètres comme l'inclinaison des barrières sont bénéfiques pour la performance et pour le pilotage sans capteur de position. Afin de concevoir la machine à l'aide d'algorithmes d'optimisation, il est indispensable de développer des modèles précis et rapides. Les optimisations basées sur des modèle éléments finis sont certes précises mais aussi très consommatrices en temps de calcul. Nous proposons dans cette étude de développer un modèle basé sur des équations analytiques en utilisant les principes de la loi d'Ampère et de la conservation du flux. Afin d'obtenir la distribution spatiale de l'induction dans l'entrefer, entité de base pour le calcul des performances et des inductances incrémentales du moteur, un système d’équations est mis en place et résolu. Ces moteurs étant par ailleurs généralement alimentés par des onduleurs, un second modèle analytique est développé afin de déterminer le contenu harmonique des courants d’alimentation. Dans une première optimisation du couple nominal de la MSRAP, deux logiciels basés sur des algorithmes déterministes ont été testés : fmincon de Matlab et NOMAD. Nous avons pu noter la supériorité des résultats et la robustesse du logiciel NOMAD par rapport à fmincon pour la résolution d'un problème avec 18 variables et 15 contraintes complexes. NOMAD a donc été utilisé pour deux autres optimisations bi-objectifs incluant le rendement et le coût des matières premières, et où le couple, la tension, le facteur de puissance et le rapport de saillance incrémentale sont définis comme des contraintes. Chaque modèle analytique ainsi que les gains obtenus dans le cadre de cette thèse sont validés par des simulations éléments finis, des simulations sous Simulink Matlab et par des essais expérimentaux avec une machine existante