Theses repository https://hdl.handle.net/11264/1 2026-08-12T10:16:00Z 2026-08-12T10:16:00Z McTaggart, Matthew Robert https://hdl.handle.net/11264/2904 2026-08-07T17:49:45Z 2025-01-01T00:00:00Z

Title: TOWARDS SUSTAINABLE ENTROPY Investigations into the influence of confinement on the behaviour of chemical systems Authors: McTaggart, Matthew Robert Abstract: Abstract The chemical reactions that make life possible occur under confinement within structures whose interior dimensions complement the size and shape of the reactants they contain. The molecular machinery of life operates under a thermodynamic regime that is far from equilibrium and so not well described by the theory taught to chemists. Because evolution favours energy conservation, the existence of enzymatic nanoreactors to control and support biochemical processes points to an advantage universally employed by living organisms – so why has this not yet translated into the chemical sciences? This thesis explores the question in two parts: the physical science of entropy-driven reactions within nanostructures and the social methods of knowledge translation. Theoretical and experimental research tracks how entropy impacts reactivity and how low-dimensional reaction spaces can affect the entropic costs of a chemical reaction. After surveying the development of entropy from its roots to its current applications in chemical research, chapters explore its expression in molecular bonds, in chemical synthesis, and in the assembly of nanoscale building blocks to macroscopic structures. The second section examines the challenges and opportunities that arise from translation between independent systems of knowledge, first the overlap of chemical and military knowledge in a teaching context and then the overlap of academic and political knowledge in a research context. I include an example of nanomaterials for multi-drug resistant cancer treatment to illustrate how both technical and social systems must align to successfully progress against complex challenges. I argue that molecular structures that confine reactants within a potential gradient grant access to the entropy – and so the direction and rate – of the reaction. By attending to the values shared across the relevant scientific and social knowledge systems, the ability to design nanoarchitectures that govern the entropy of reactions has the potential to make a substantial contribution to sustainability practices.; Résumé Les réactions chimiques qui rendent la vie possible se produisent dans des structures confinées dont les dimensions intérieures correspondent à la taille et à la forme des réactifs qu'elles contiennent. Le mécanisme moléculaire de la vie fonctionne selon un régime thermodynamique loin de l'équilibre et donc mal décrit par la théorie enseignée aux chimistes. L'évolution favorisant la conservation de l'énergie, l'existence de nanoréacteurs enzymatiques permettant de contrôler et de soutenir les processus biochimiques indique un avantage universellement utilisé par les organismes vivants. Pourquoi cela ne s'est-il pas encore traduit dans les sciences chimiques ? Cette thèse explore la question en deux parties : la science physique des réactions entraînées par l'entropie au sein des nanostructures et les méthodes sociales de transfert des connaissances. La recherche théorique et expérimentale suit l'impact de l'entropie sur la réactivité et la manière dont les espaces de réaction peuvent affecter les coûts entropiques d'une réaction chimique. Après avoir examiné le développement de l'entropie depuis ses origines jusqu'à ses applications actuelles dans la recherche chimique, les chapitres explorent son expression dans les liaisons moléculaires, dans la synthèse chimique et dans l'assemblage de blocs de construction à l'échelle nanométrique. La deuxième partie examine les défis et les opportunités qui découlent de la transposition entre des systèmes de connaissances indépendants, d'abord le chevauchement des connaissances chimiques et militaires dans un contexte pédagogique, puis le chevauchement des connaissances académiques et politiques dans un contexte de recherche. J'inclus un exemple de nanomatériaux pour le traitement du cancer afin d'illustrer comment les systèmes techniques et sociaux doivent s'aligner pour progresser avec succès face à des défis complexes. Je soutiens que les structures moléculaires qui confinent les réactifs dans un gradient de potentiel donnent accès à l'entropie – et donc à la direction et à la vitesse – de la réaction. En tenant compte des valeurs communes aux systèmes de connaissances scientifiques et sociaux pertinents, la capacité à concevoir des nanoarchitectures qui régissent l'entropie des réactions peut contribuer de manière substantielle aux pratiques de durabilité.

2025-01-01T00:00:00Z Mydland, Hayden https://hdl.handle.net/11264/2903 2026-08-07T14:47:39Z 2026-08-07T00:00:00Z

Title: A Systematic Approach to Designing Low Altitude Long Endurance Solar-Powered Unmanned Aerial Vehicles Authors: Mydland, Hayden Abstract: Long endurance solar powered flight missions are highly sensitive to the available solar power and onboard energy capacity. The location and time of year are critical factors which determine whether a specific design will be able to fly continuously for more than 24 hours. The onboard energy capacity must be sufficient to support a continuous power draw throughout the night until sufficient solar power is available in the morning to recharge the batteries. The extended endurance has practical applications including intelligence, surveillance, reconnaissance, signals relay, and environmental monitoring. Current endurance record holders and other successful solar powered Unmanned Aerial Vehicle (UAV) designs feature glider-like wings and sleek fuselage designs. There is minimal justification that a glider is the most suitable for low altitude solar UAVs. To determine the most promising UAV configuration for long endurance solar flight, this work includes a detailed parametric comparison analyzing different combinations of the vehicle configuration, the battery capacity, the number of solar cells, and the wing planform. Results show that configurations with a T-tail empennage are the most promising and that the intended payload has a significant influence on the other optimal design traits. Of the configurations with the T-tail, it is inconclusive as to which wing configuration is most promising: a clean wing or one with nacelles intersecting the span. Both wing configurations are carried forward through the UAV optimization, where each wing configuration with a T-tail is optimized for two different payload cases. From the optimization results, a clean wing and T-tail solar UAV has the greatest potential for long endurance missions for year-round operations for a sample case based in Kingston, ON. A final geometry is proposed for production featuring a 10 ft wingspan and maximum takeoff weight of 9.3 lbf. Lastly, the properties of the proposed solar UAV are connected to a trajectory and control optimization tool to determine suitable and practical flight strategies for maximizing energy margins of this solar UAV.; Les missions de temps de vol plus longues alimentées par l'énergie solaire sont très sensibles à l'énergie solaire disponible et a à la capacité énergétique embarquée. L'endroit géographique et la période de l'année sont facteurs crucials qui déterminent si une design peut voler sans pause pour plus de 24 heures. La capacité énergétique embarquée doit être suffisante pour répondre à la consommation d'électricité tout au long de la nuit, jusqu'à ce que l'énergie solaire soit suffisante le lendemain matin pour recharger les batteries. Le temps de vol plus long a des applications pratiques comme le renseignement, la surveillance, la reconnaissance, le relais de signaux, et la surveillance environnementale. Les détenteurs courants des records de temps de vol et d'autres modèles de véhicules aériens sans pilote (ASP) à l'énergie solaire à réussite sont dotés d'ailes planeur et d'un fuselage profilé. Il n'y a que peu de justification qu'une aile planeur est le plus approprié pour les ASP solaires volant à basse altitude. Pour déterminer la configuration de l'ASP plus appropriée pour les missions de temps de vol longue, cette thèse inclue une comparaison paramétrique avec les combinaisons différentes du type de configuration, de la capacité des batteries, du nombre de cellules solaires, et de la forme de l'aile. Les résultats démontrent que les configurations avec un empennage en T sont les plus appropriées et que les charges utiles ont une influence considérable sur les autres caractéristiques de design. Parmi les configurations à empennage en T, il n'est pas possible de conclure quelle configuration d'aile est la plus appropriée : une aile sans nacelles ou une aile avec des nacelles qui coupent l'envergure. Les deux configurations de l'aile sont utiliser dans l'optimisation de l'ASP avec deux cas des charges utiles. L'optimisation conclue qu'une configuration sans nacelles avec un empennage en T présent le plus grand potentiel pour les missions de temps de vol long dans le cadre d'opérations tout au long de l'année pour un cas d'échantillon basé à Kingston, en Ontario. Une configuration finale est proposée pour la production avec un envergure de 10 ft et un poids maximal au décollage de 9.3 lbf. Enfin, les caractéristiques du ASP proposé sont associées à un outil d'optimisation de trajectoire et de commande afin de déterminer des stratégies de vol appropriées et pratiques afin de maximiser les marges énergétiques de cet ASP solaire.

2026-08-07T00:00:00Z Pach, Aleksander https://hdl.handle.net/11264/2883 2026-07-28T19:48:06Z 2026-07-03T00:00:00Z

Title: The effect of proximity between barely visible impact damage sites in metallic honeycomb sandwich panels Authors: Pach, Aleksander Abstract: Aluminum honeycomb sandwich panels are commonplace in modern aerostructures, offering a high stiffness-to-weight ratio. However, they are susceptible to impact damage due to their poor out-of-plane deformation resistance. Current literature shows that low-velocity impacts, such as hail, tool drops during maintenance, or debris on the tarmac are difficult to detect and result in a reduction in in-plane residual panel strength. Impact sites can occur close to one another. Researchers have addressed the proximity of multiple impact sites in the panel’s primary loading direction, but the effects of impact sites oriented perpendicular to this direc tion have not yet been investigated. This thesis presents a method for predicting the residual strength of a panel in compression using finite element modelling calibrated through experi mental testing and digital image correlation. The numerical model is divided into two distinct phases. Initially, the dynamic impact generates two localized damage sites, which is followed by an in-plane compression of the panel until it structurally fails. The numerical model and the experimental results are compared based on dent characteristics, overall panel behaviour, full-field deformation and strain, and peak force. The panel’s residual strength was found to be primarily dependent on the width of the damage region. The residual strength exhibited three characteristic behaviours governed by the separation distance between damage sites, with a maximum reduction of 9% in the peak force compared with a panel that experienced a single indentation. The results also show that once two damage sites are separated and create two individual dents, they act independently and do not influence one another.; Les panneaux sandwich en nid d’abeille en aluminium sont couramment utilisés dans les structures aéronautiques modernes, car ils offrent un rapport rigidité/poids élevé. Cependant, ils sont sensibles aux dommages causés par les chocs en raison de leur faible résistance à la déformation hors plan. La littérature actuelle montre que les chocs à faible vitesse, tels que la grêle, la chute d’outils pendant la maintenance ou les débris sur le tarmac, sont difficiles à détecter et entraînent une réduction de la résistance résiduelle des panneaux dans le plan. Les points d’impact peuvent être proches les uns des autres. Les chercheurs se sont intéressés à la proximité de plusieurs points d’impact dans la direction de charge principale du panneau, mais les effets des points d’impact orientés perpendiculairement à cette direction n’ont pas encore été étudiés. Les travaux actuels présentent une méthode de prédiction de la résistance résiduelle d’un panneau en compression à l’aide d’une modélisation par éléments finis calibrée par des essais expérimentaux et la corrélation d’images numériques. Le modèle numérique divise l’essai de compression post-impact en deux phases distinctes. Au départ, l’impact dynamique génère deux sites de dommages localisés, suivis d’une compression du panneau jusqu’à sa rupture structurelle. Le modèle numérique et les résultats des essais expérimentaux sont comparés sur la base des caractéristiques des bosses, du comportement global du panneau, de la déformation et de la contrainte sur l’ensemble du champ, ainsi que de la force maximale. Il a été constaté que la résistance résiduelle du panneau d´ependait principalement de la largeur effective de la bosse. La résistance résiduelle présentait trois comportements caractéristiques, en fonction de la séparation des zones endommagées, avec une réduction maximale de 9% de la force maximale par rapport à un panneau ayant subi une seule indentation. Les résultats montrent également qu’une fois que deux zones endommagées sont séparées et créent deux bosses, elles agissent indépendamment l’une de l’autre.

2026-07-03T00:00:00Z Kyslenko, Bohdan https://hdl.handle.net/11264/2863 2026-06-11T18:55:48Z 2026-01-01T00:00:00Z

Title: Psychological Effect of Motivation on Military Parade Performance Authors: Kyslenko, Bohdan Abstract: Military parades play a significant role in the culture and pride of military members in the Canadian Armed Forces (Matthews, 2023). At the Royal Military College of Canada (RMC), hundreds of Naval and Officer Cadets (N/OCdts) spend weeks practicing for parades conducted each year. Despite this, some participants still fall out of parades before their full completion. The literature review conducted in this thesis found a gap in the effects of psychological states of military members on their parade performance. The purpose of this thesis is to determine whether various motivation types during parades impact participant performance. More specifically, this study examines whether various levels of Self-Determination Theory’s continuum of amotivation, controlled motivation, and autonomous motivation among parade participants impacted parade performance (Deci & Ryan, 2008). To answer this research question, a survey was sent out to RMC cadets who participated in one of two parades and gathered a total sample of 380 participants. Primary findings indicated that autonomous motivation mediated by positive affect predicted greater parade performance, while amotivation and controlled motivation mediated by negative affect predicted decreased parade performance. Moreover, the study found that students at RMC are primarily motivated by extrinsic motivators (i.e., rewards and punishments) to perform during parades, with a large pool of parade participants indicating high levels of amotivation during parades. As well, this study examines the relationship between various RMC-specific factors and parade performance. To summarize, this study adds to a research gap in the field of motivation during parades and adds a new perspective to the significance of various motivators on participants during military parades.

2026-01-01T00:00:00Z