Toegepaste Ingenieurs­wetenschappen

2021

Woon een doctoraat bij of raadpleeg de voorbije verdedigingen

Angle of Arrival Estimation for Low Power and Long Range Communication Networks (11/05/2021)

Noori Bni Lam

  • dinsdag 11 mei 2021
  • 14.00 uur (UCT +1)
  • promotoren: professor Maarten Weyn en professor Jan Steckel
  • Online doctoraatsverdediging: Als gevolg van de huidige omstandigheden zal deze doctoraatsverdediging online plaatsvinden. Gelieve u online aan te melden vóór 10 mei 2021, zodat u de link naar de verdediging kan ontvangen 
  • Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen

Hybrid Timing Analysis Based on a Block-Isolation Technique (22/04/2021)

Haoxuan Li 

  • donderdag 22 april 2021 
  • Promotoren: professor Paul De Meulenaere & professor Peter Hellinckx 

Abstract

Real-time embedded systems can be found easily in our daily lives. They are made to complete a simple function within a given time frame. For example: in automotive engineering the duty of one real-time embedded system is to control the brakes. Once the brake function starts, the car must be stopped within a certain amount of time. Otherwise, an accident might happen.

Understanding whether a system can meet the timing requirements at the early design stage can help avoid design iteration and reduce the design cost. Timing analysis techniques are developed to obtain the timing behaviour of a system.

During the design phase of a real-time embedded system, it is critical to know whether the timing behaviour of the system can meet the timing requirement. The process of deriving the timing behaviour of such systems is known as timing analysis.

One type of the current timing analysis techniques requires much engineering cost to derive reliable timing analysis results. Another type of techniques require less engineering cost, but the results are not very reliable.

In this thesis, Dr. Haoxuan Li proposes a timing analysis technique that combines both types of techniques. The proposed timing analysis techniques can be used by engineers to derive reliable timing analysis results at an affordable cost.

A Multiscale Approach to Model Thermo-Hydro-Mechanical Behaviour of non-reinforced Concrete (29/03/2021)

Saeid Babaei

  • maandag 29 maart 2021
  • Promotoren: Prof. Dr. Bart Craeye & Prof. Dr. Gunther Steenackers 

Abstract

Cementitious materials are the main pillar of modern construction and urbanization. With their endless practical applications and diversity of utilization from small village houses to skyscrapers, power plants and even nuclear waste disposal structures, they can be seen everywhere.

The main driver for this study was to investigate the thermo-hydro-mechanical (THM) behaviour of cementitious engineered barriers, in particular, the barrier for high level nuclear waste containers considered in the Belgian deep geological disposal program.

This thesis proposes a stepwise, multi-component and multiscale framework to model thermo-hydro-mechanical (THM) behavior of cementitious materials starting from microstructural modelling by representing microstructure of the material based on its chemical composition and reaction condition (curing, age, temperature, etc.).

This modelling tool is then coupled with an algorithmic scheme adapted to convert such microstructure to a representative pore network and simulate transport properties. Regarding the mechanical and thermal properties, including elastic modulus, coefficient of thermal expansion and heat conduction coefficient a micromechanical scheme has been implemented by means of numerical homogenization.

Finally, a multiscale and microstructure-informed THM simulationof an engineered barrier for high level nuclear waste container is carried out, where the material parameters are derived using the hydro-mechanical framework. The main objective of this application is to identify spatial regions of the engineered barrier that are prone to crack formation and propagation due to evolving thermal load and its consequences to hydro-mechanical behaviour of the barrier.

Design Optimization of Air Distribution Systems in Non-residential Buildings (25/02/2021)

Sandy Jorens

  • donderdag 25 februari 2021
  • Promotoren: Prof. Ivan Verhaert & Prof. Kenneth Sörensen

Abstract

Verwarmings-, ventilatie-, en luchtbehandelingssystemen (HVAC) moeten de laatste jaren steeds aan strengere eisen voldoen. Ontwerpingenieurs worden uitgedaagd om kwalitatieve systemen te ontwerpen die optimaal presteren, een hoog comfort bieden en energie-efficiënt zijn. Dit alles dient te gebeuren binnen een beperkte tijd en budget.

Meer dan ooit is er nood aan een gebruiksvriendelijke ontwerpmethode die de ontwerper ondersteunt in het bereiken van de genoemde doelstellingen. Zeker als we kijken naar het ontwerp van luchtdistributiesystemen. Momenteel wordt er nog te veel gesteund op vuistregels en de ervaringen van de ontwerpingenieur.

Doel van de thesis

Doctor Sandy Jorens gaat in haar thesis dieper in op deze noden door de basis te leggen voor een holistische ontwerpmethode voor centrale luchtdistributiesystemen in niet-residentiële gebouwen.

Centrale luchtdistributiesystemen in niet-residentiële gebouwen worden gekenmerkt door een uitgebreid netwerk aan luchtkanalen. Zowel de lay-out van de kanalen, als het aantal ventilatoren en hun locatie in het gebouw, hebben een aanzienlijke impact op de totale kostprijs en de prestatie van de installatie. Bestaande ontwerpmethoden houden echter geen rekening met lay-out voor optimalisatie of evaluatie.

Oplossing van de tekortkomingen

In dit onderzoek pakte Sandy deze tekortkoming aan door eerst een nieuw optimalisatieprobleem te introduceren. In dit optimalisatieprobleem worden zowel de lay-out van de kanalen als de afmetingen van de kanalen en ventilator(en) berekend, waarbij de totale kost van de installatie geminimaliseerd wordt.

Sandy ontwikkelde voor dit onderzoek een heuristisch algoritme dat dit nieuwe optimalisatieprobleem efficiënt tracht op te lossen, opgebouwd uit een constructive en local search fase. Ze berekende ook verschillende lay-outs waarbij de kanalen en ventilatoren een eerste keer gedimensioneerd worden.

Het resultaat

Dankzij Sandy’s onderzoek kunnen er configuraties gegenereerd worden met een of meerdere ventilatoren, waarbij het kanalennetwerk is opgebouwd uit zowel ronde als rechthoekige kanalen. Een toepassing van het algoritme op een praktische test case bewijst de toegevoegde waarde van de methode voor de praktijk. In vergelijking met traditionele oplossingen, kunnen er aanzienlijke kostenbesparingen (tot 51.5%) bekomen worden.

Biorefinery concept in paper recycling: modelling, verification and prediction of bleaching process (13/01/2021)

​Giorgio Tofani

  • woensdag 13 januari 2021 
  • Promotoren: Prof. Serge Tavernier & Prof. Iris Cornet 

Abstract

The fibres from recycled paper are mainly used to produce newsprints, magazines and packaging materials. Depending on the application of the paper product, the fibres must have different properties (e.g. length and brightness). For example, newsprints require a particular level of brightness. The typical industrial process step to reach such brightness is called bleaching.
Nowadays, the composition of recycled paper is changing because our lifestyle is changing. We are reading fewer newspapers, and e-commerce is increasing. So, the demand for packaging products for deliveries is increasing. Therefore, low-quality fibres, which are more difficult to bleach, will have to be used for newsprint production. 
The paper recycling industry also generates several waste streams that are currently either recirculated in the process, converted to low-value products or disposed of in a landfill.
This doctoral work focused on two targets:
  • Understand the differences between the fibre types to the bleaching process and develop a mathematical equation to estimate the brightness of a recycled paper when its amount and types of fibres are known. In this way, it would be possible to predict the bleachability of a sample of recovered paper. 
  • Recover chemicals and materials from two waste streams generated respectively during paper recycling and cardboard recycling.

Conclusions

The different fibre types have diverse reactivity to the bleaching process, and they mutually influence each other during this treatment. A mathematical equation, called multiple linear regression, was developed and permitted to estimate the brightness knowing the fibre composition of recovered paper. More research can be considered to improve the mathematical equation.

Recycled filler, a mixture of salts and clays, was recovered from the waste generated during paper recycling. This material can be recycled and used in papermaking. Moreover, two chemical compounds (lignin and hydrocarbon derivatives) were retrieved from the waste generated during the recycling process of cardboard. These chemicals have a wide range of applications. For example, lignin can be used in the asphalt industry.