Dissertations / Theses: 'Aubes (technologie) – Fluides, Dynamique des'

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Taillefer, Edith. "Méthodes d'optimisation d'ordre zéro avec mémoire en grande dimension : application à la compensation des aubes de compresseurs et de turbines." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/205/.

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Abstract:

Cette thèse s'est déroulée en partenariat entre l'Institut de Mathématiques de Toulouse, où de nouvelles méthodes d'optimisation ont été introduites et Snecma, où elles ont été appliquées à l'optimisation de la compensation des aubes de turbomachines. Les méthodes d'optimisation d'ordre zéro ont connu un essor considérable ces dernières années en raison des difficultés posées par le calcul du gradient qui peut avoir un domaine de validité extrêmement réduit. Deux outils généraux d'optimisation d'ordre zéro avec mémoire en grande dimension sont proposés. L'idée de base consiste à exploiter toutes les évaluations de la fonction coût générées au cours du processus d'optimisation afin de créer un modèle approché. La génération d'un nouveau point doit tenir compte d'un double objectif : se rapprocher du point optimum et assurer une bonne approximation de la fonction coût à l'étape suivante. Parmi toutes les techniques d'approximation classiques, nous avons considéré pour cette étude, uniquement celles assurant l'approximation d'une constante avec précision. En effet, si ce critère n'est pas satisfait, des minima locaux sans rapport avec le problème physique peuvent apparaître. Pour cette raison, nous avons alors retenu seulement deux méthodes : les réseaux neuronaux et les sparse grid. Cette dernière méthode émergente ouvre de nouvelles perspectives dans différents domaines scientifiques en raison de son caractère hiérarchique et adaptatif. L'efficacité de ces deux techniques est démontrée sur des fonctions analytiques, puis validée sur le problème industriel de la compensation
This thesis presents the result of collaboration between Snecma and IMT (Institut de Mathématiques de Toulouse). New efficient optimisation methods have been developed in IMT and then applied on blade design at Technical Department of Snecma. In many industrial applications, the gradient of a cost function is not available and if it is available, its domain of validity is very restricted. This led to the recent development of numerous zero order optimisation methods. Two numerical tools for large dimension optimisation without derivative computation are discussed here. The main idea is to use the cost function evaluations, which are performed during the optimisation process, to build a surrogate model. Addition of a new point during the optimisation process must reach a double target: progress towards the optimum and improve the approximation of the cost function for the next step. Among all approximation techniques, we focus here on those which catch easily constant behaviour. As a matter of fact, other methods introduce false local minima. Consequently we focus on two methods: neural networks and sparse grids. Especially sparse grid is a new promising way for various scientific topics thanks to its adaptative and hierarchical properties. Efficiency of these methods is proved on analytical functions and confirmed on industrial cases and especially for bend momentum balance of compressor and turbine blades

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Pichot, Frédéric. "Identification du désaccordage des disques aubagés monoblocs." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2002. http://www.theses.fr/2002ECDL0003.

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Ravoux, Julien Jacquet-Richardet Georges. "Réponse forcée des aubages de turbomachines liaisonnés par nageoires." Villeurbanne : Doc'INSA, 2005. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=ravoux.

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Ravoux, Julien. "Réponse forcée des aubages de turbomachines liaisonnés par nageoires." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0019/these.pdf.

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Abstract:

L'objectif de cette étude est de progresser vers une meilleure maîtrise de la modélisation des roues aubées et des dispositifs de liaisonnement de type nageoires en adoptant une double démarche numérique et expérimentale. Le calcul du comportement dynamique de structures incluant du frottement sec repose sur une modélisation réduite (méthode de Craig et Bampton) et sur le modèle de Coulomb. Une méthode expérimentale adaptée aux systèmes non linéaires est proposée. Les études numérique et expérimentale de systèmes simples mais représentatifs font apparaître en fonction du rapport de la force d'excitation et de la force normale au contact trois régimes de fonctionnement du frotteur: le glissement pur, le blocage et un régime de blocage-glissement très dissipatif. Les résultats montrent que la modélisation du contact bloqué est délicate et que la disparité et la qualité des états des contacts jouent un rôle déterminant dans l'organisation des vibrations et les niveaux de réponses
The objective of this study is to progress towards a better control of the modeling of bladed wheels and coupling devices such as part span shrouds with the help of a double numerical and experimental process. The calculation of the dynamic behavior of structures including dry friction rests on a reduced modeling (Craig et Bampton method) and on the Coulomb friction model. An experimental method adapted to the nonlinear systems is also proposed. The numerical and experimental studies of simple but representative systems reveal, depending on the ratio between the excitation force and the contact normal force, three operating conditions of the wiper: pure slip, stick and a dissipating stick-slip mode. The results show that the modeling of the locked contact is tricky and that the disparity and the quality of the states of the contacts play a determining role in the vibrations organization and in the forced responses amplitudes

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Cherdieu, Patrick. "Contrôle du décollement dans un diffuseur aubé de turbomachine centrifuge." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2013. http://www.theses.fr/2013ECLI0020/document.

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Abstract:

L'amélioration de la performance des turbomachines fonctionnant loin de leur point d'adaptation passe par la maîtrise des phénomènes instationnaires qui se produisent dans ces différents organes. L'étude présentée ici se concentre sur les interactions entre une roue de ventilateur centrifuge et son diffuseur. Elle vise, par des mesures de pression sur les différentes parois du diffuseur, ainsi que par des sondages dans les canaux inter-aubages à analyser finement ces phénomènes instationnaires et notamment les décollements fluctuants apparaissant sur les aubes à sur débit, et à mesurer leur influence sur la performance du diffuseur. Dans un second temps, un dispositif de contrôle passif de ces décollements utilisant des générateurs de vortex est proposé. Plusieurs configurations sont testés et leurs résultats sont comparés
The performance improvement of turbomachinery operating at off-design conditions can be achieved by the understanding of unsteady phenomena which are occuring in its components. The present study is focussing on the interaction between a centrifugal impeller fan and its vaned diffuser. It aims at analysing precisely these unsteady phenomena (and especially the fluctuating separated region identified on the vanes wall) and their consequences on the diffuser performance by three holes probe and unsteady pressure measurements. In a second step, devices for a passive control of the separation are introduced. Several configurations are tested and their results are compared

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Lemay, Sébastien. "Étude expérimentale de l'écoulement dans le canal inter-aube d'une turbine de type bulbe." Master's thesis, Université Laval, 2014. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25156.

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Abstract:

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014.
Ce mémoire présente l'étude expérimentale de l'écoulement dans le canal inter-aube d’une roue de turbine de type bulbe. Pour ce faire, deux campagnes de mesures ont été réalisées. La première a fait usage de l’anémométrie laser à effet Doppler (LDV). La seconde campagne a fait appel à l’anémométrie par image de particules (PIV) et à un montage stéréoscopique endoscopique conçu sur mesure pour atteindre la région ciblée. Les données recueillies permettent de caractériser plusieurs phénomènes. L’importance du sillage des directrices entre les aubes de la roue est mise en évidence par les deux techniques de mesure. La campagne de mesure par LDV permet plus spécifiquement de cibler les tourbillons de jeu de bout d’aube et d’identifier des débalancements fixe et rotatif. En complément, les mesures par PIV révèlent la présence d’un tourbillon qui provient du bord d’attaque près du moyeu lorsque la turbine opère à charge partielle.
This work presents the experimental study of the flow in the inter-blade channel of the runner of a bulb turbine. To do so, two measurement campaigns were carried out. The first used laser Doppler velocimetry (LDV). The second campaign used particle image velocimetry (PIV) and a custom designed stereoscopic endoscopic setup allowed reaching this otherwise difficult to access measurement plane. A comparison of the two sets of data collected indicates a good match over the entire area on which they overlap. The gathered data allows characterising many phenomena. The importance of the guide vanes wake on the runner flow is highlighted by both measurement techniques. The LDV measurement campaign allows characterizing the blade tip vortices and identifying fixed and rotary flow imbalances. In addition, the PIV measurements reveal the presence of a vortex that originates from the leading edge near the hub when the turbine operates at partial load.

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Sarrot, Vincent. "Capture de fines particules par des inclusions fluides." Toulouse, INSA, 2006. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000189/.

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Abstract:

Cette étude concerne le mécanisme de collision entre une bulle sphérique et des particules dont le diamètre reste inférieur à quelques pourcents du diamètre de la bulle. Cette situation correspond à celle rencontrée dans la phase d’initiation du processus de capture dans des procédés de flottation. La détermination de l’efficacité s’appuie sur des mesures expérimentales et sur des simulations numériques directes (DNS). D’un point de vue expérimental, une cellule de flottation à bulles isolées à été conçue dans le but de mesurer l’efficacité de capture. De petites bulles sphériques sont produites par un capillaire, puis traversent une suspension de micro-billes de verre. Les particules capturées par la bulle sont dénombrées dans un compteur de particules. Les résultats sont analysés et les ordres de grandeur comparés favorablement à ceux de Ralston et al. (1999a). La tendance générale montre que l’efficacité de capture diminue avec le rapport de taille dp/db. Cette évolution observée est contraire à celle des modèles d’efficacité de collision de la littérature. Cet effet est attribué aux propriétés de mouillage des particules. D’un point de vue numérique, la simulation de l’écoulement autour d’une bulle permet de calculer la trajectoire de particules distribuées de manière uniforme. Pour les particules dont le nombre de Stokes est très inférieur à 1, leur trajectoire est confondue avec les lignes de courant du fluide. Les simulations numériques couvrent une large gamme des paramètres caractéristiques du problème (diamètre des particules ramené à celui des bulles, nombre de Reynolds de la bulle, degré de contamination de sa surface). L’efficacité de collision est une fonction croissante du nombre de Reynolds. L’efficacité d’une bulle propre tend de manière asymptotique vers une valeur constante que ce soit à petit ou à grand nombre de Reynolds. Pour une bulle complètement contaminée, la tendance asymptotique à petit nombre de Reynoplds est egalement une constante alors qu’à grand nombre de Reynolds l’efficacité suit une loi en Re0,45. En fonction du degré de contamination de l’interface, l’efficacité de collision suit tantôt un comportement de type bulle propre en dp/db, tantôt un comportement de type bulle contaminée en (dp/db)2. Des modèles sont proposés sur toute la gamme des différents paramètres
This study focuses on the collision mechanism between a spherical bubble and particles when the particle diameter remains less than some percents of the bubble diameter. This situation corresponds to the first step of the particle capture in flotation processes. The efficiency determination is based on experimental measurements and Direct Numerical Simulations (DNS). Experimentally, a single bubble flotation cell has been build for the purpose of measuring capture efficiency. Small spherical bubbles are created by a capillary tube and then arise through a suspension capturing glass particles. Captured particles are recovered by overflow and are counted in a particle counter. Results are analysed and the magnitude is favorably compared to those of Ralston et al. (1999a). Efficiencies exhibit a general decreasing trend with particle to bubble diameters ratio dp/db, in opposition to the trend analytically predicted by collision efficiency models in litterature. This effect seems to be due to wetting properties of particles. Numerically, the flow around the bubbles is computed and particle trajectories determined. Particle with Stokes number less than 1 follow the streamlines. In this case, the collision efficiency only depends on the shape of the streamlines and on the size of the particles. Numerical simulations have been performed over large parameter ranges (particle to bubble diameters ratio, Reynolds number of the bubble and the degree of contamination of the bubble surface). The collision efficiency is found to increase with the Reynolds number and significantly decrease with the level of contamination. For clean (respectively fully contaminated) spherical bubbles, the efficiency evolves as dp/db (respectively (dp/db)2), whatever the bubble Reynolds number and the particle size. For partially contaminated bubbles, efficiency can be scaled with dp/db or (dp/db)2 depending on both the level of contamination and the particle size. Correlations of the numerical results are proposed for efficiencies versus dp/db, bubble Reynolds number and interface contamination degree

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Millecamps, Antoine. "Interaction aube-carter : contribution de l’usure de l’abradable et de la thermomécanique sur la dynamique d’aube." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10192/document.

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Abstract:

L’enjeu actuel pour les fabricants de turboréacteurs est de fournir des moteurs peu polluants tout en assurant un rendement élevé. Une solution consiste en une réduction significative du jeu entre le rotor aubagé et le stator. Toutefois, le fonctionnement à jeu très faible induit inévitablement des contacts pouvant engendrer des pertes d’aubes. De nombreuses études identifiant les phénomènes vibratoires se sont révélées insuffisantes pour appréhender le problème de contact rotor-stator. Afin de franchir un cap dans la compréhension du contact, ces travaux de thèse proposent de considérer l’influence des phénomènes se produisant lors d’un contact frottant aube-carter : l’usure et le comportement thermomécanique.D’abord des résultats d’essais de contact aube-carter sur un banc à échelle réelle sont analysés permettant d’observer clairement l’usure du carter et les échauffements à l’échelle locale du contact.Afin d’expliquer ces observations expérimentales, des simulations numériques sont réalisées. Les études de la dynamique d’aube apportent une explication sur les profils d’usure du carter. Des simulations thermomécaniques montrent une influence significative des dilatations thermiques au contact.Enfin, une étude numérique couplée d’une aube en contact avec un carter est menée, considérant l’usure du carter induite par la dynamique de l’aube en contact, les échauffements et les dilatations thermiques se produisant au contact aube-carter. L’influence de ces phénomènes sur la dynamique de l’aube est clairement démontrée notamment les variations de régime vibratoire et les conditions pouvant entrainer la divergence du système
The issue for the turbojet engine designers is to make less polluting et more efficient engine. A solution is to reduce significantly the clearance between the rotating bladed disk and the casing. However, operating with a very tight clearance induces inevitably interactions which can lead to loses of blades. Many studies identifying the vibratory phenomena are appeared as insufficient to totally understand the problem of contact. To reach a milestone this work proposes the study of the influence of the local phenomena during a blade-casing rubbing contact: wear and thermomechanical behavior.At first, the results of a study of a blade-casing contact performed on an experimental compressor of a turbojet at a real scale are analyzed in order to clearly identify the wear of the casing and the heating at the contact.Numerical simulations are preformed to explain these experimental observations. A study of the blade dynamics can explain the wear pattern of the casing. Thermomechanical simulations highlight a significant influence of thermal expansions on the contact.A numerical study of the dynamics of a blade interacting with a casing is performed with the consideration of the wear induced by the contact and the heatings and thermal expansions occurring at the local contact. It clearly highlights the influence of these phenomena on the blade dynamics, notably the variations of vibratory behavior and the conditions which can lead to the divergence of the system

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Sajet, Philippe. "Processus d'intéraction attrition/rhéologie lors du transport hydraulique d'une suspension de nodules concassés dans un fluide porteur." Compiègne, 1989. http://www.theses.fr/1989COMPD188.

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Abstract:

Dans le cadre d'un projet français d’étude technologique et économique de l'exploitation des nodules polymétalliques, on s'intéresse, plus particulièrement au comportement rhéologique d'une pulpe de nodules en écoulement vertical, ainsi qu'à l'influence de l'attrition des particules sur l'évolution des caractéristiques rhéologiques de la pulpe au cours de la remontée. Cette pulpe est constituée de particules de nodule concassées, suspendues dans un fluide porteur à base de sédiment marin. La première phase des travaux présentés, porte sur l'étude de la formulation de la pulpe et des propriétés rhéologiques du fluide porteur. Dans un second temps, à l'aide d'une bouche de transport vertical instrumentée en capteurs de pression, débit et température, nous avons étudié et modélisé le comportement rhéologique de la pulpe de nodules, et l'influence des paramétrés de formulation. Parallèlement, compte tenu de la friabilité des particules de nodule, nous avons été amenés à étudier à l'aide d'un dispositif de type couette, la cinétique d'attrition de la pulpe et le taux de fines particules produites. Finalement, un modèle général d'écoulement vertical est présenté, tenant compte de l'influence de l'attrition sur l'évolution du comportement rhéologique de la pulpe. De plus, une application du modèle à un système industriel, nous permet de définir un domaine de fonctionnement optimal.

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Thomas, Michel. "Transport de l'eau à travers une membrane perfluorosulfonique Nafion : relations avec la microstructure : développement de membranes composites à haute perméabilité aux gaz." Lyon 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LYO10174.

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Abstract:

Les problemes de separation gazeuse sont actuellement au premier plan des preoccupations industrielles avec en particulier le sechage, la desacification et la deshydrogenation des gaz petroliers. La demarche scientifique fixee pour cette etude consiste a preciser les relations entre les parametres du tranport et la structure microscopique du polymere. La membrane perfluorosulfonique nafion et l'eau ont ete retenues comme systeme de depart. Nous avons developpe quatre types de mesure: i) mesure des coefficients dlu transport (permeabilite, diffusion, solubilite); ii) mesure des coefficients de self-diffusion en phase vapeur par utilisation de molecules marquees; iii) mesure directe des profils de concentration par diffusion de neutrons aux petits angles; iiii) mesure des parametres du transport hydraulique et osmotique. Pour les fractions volumiques en eau inferieures a 18% la diffusion a lieu dans un milieu multiphasqiue avec dispersion des zones ioniques hydratees diffusives dans la matrice organique. Le transport est regi par les processus superficiels et la relaxation du polymere. Pour les fractions volumiques en eau superieures a 18 % la percolation des clusters assure la realisation d'une phase continue diffusive. Dans ce cas, la relaxation du polymere est rapide et n'intervient pas sur la diffusion

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Spiazzi, Edgardo Américo. "Conception et mise au point d'un générateur de régimes instationnaires d'écoulement : application au problème du colmatage des membranes d'ultrafiltration et de microfiltration." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10074.

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Coulaud, Maxime. "Conception d'un banc de calibration pour l'étalonnage de capteurs de frottement pariétal." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30153/30153.pdf.

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Abstract:

Ce mémoire de maîtrise présente le travail effectué pour concevoir et réaliser un canal hydrodynamique. Ce canal permettra un étalonnage rapide et précis de capteurs de frottement de type film chaud. Lors de ce projet, des simulations numériques ont été effectuées pour valider le rapport de forme et la longueur de développement du canal permettant d’atteindre un écoulement pleinement développé et bidimensionnel. Une étude structurelle et hydraulique du canal a ensuite permis de vérifier le respect du cahier des charges. Enfin, des mesures de vitesse dans la veine d’essai ont été effectuées à l’aide d’un système LDV. Les profils obtenus ont montré que l’écoulement peut être considéré pleinement développé et bidimensionnel dans cette zone. Cependant, quelques différences par rapport à la littérature et aux simulations numériques ont été détectées. L’étude de l’influence de certains paramètres a permis de déterminer des pistes d’amélioration pour une estimation plus précise du frottement.
This Master’s thesis presents the design of a hydraulic tunnel. The bench should allow calibrating wall shear stress hot-film probes easily and rapidly. During this project, 3D CFD simulations have been performed to find minimum aspect ratio and minimum length of development to reach 2D fully developed flow. Then, mechanical and hydraulic analyses have been carried out to determine if the design conforms to specifications. After manufacturing, velocity and pressure measurements have been performed respectively with a LDV system and differential pressure sensor. By comparing different velocity profiles, it has been confirmed that the flow in test section is 2D fully developed. However, some discrepancies with the literature and the CFD simulations have been detected. The study of some parameters allowed to determine possible causes for these differences and to propose future studies to improve wall shear stress estimation.

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Agrapart, Quentin. "Bilan d’énergie au contact et contribution de la thermomécanique sur la dynamique d’interaction aube - revêtement abradable de turboréacteur aéronautique." Thesis, Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I033.

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Abstract:

La problématique abordée est celle des interactions aube-carter, ce dernier étant revêtu d’un matériau abradable, dans les turboréacteurs aéronautiques. Sous certaines conditions, ces interactions peuvent conduire à une réponse dynamique divergente des aubes. Si le comportement dynamique de la structure joue un rôle essentiel, l’usure des matériaux et les échauffements semblent nécessaires pour entretenir un mouvement vibratoire menant à la ruine des aubes. Ces travaux s’inscrivent dans ce contexte multi-physique avec comme objectif l’explication des causes de divergences des aubes en intégrant les aspects thermomécaniques induits par frottement. Le travail comporte 2 parties distinctes. D'une part, l’écriture d’un bilan d’énergie lors d’une interaction maitrisée sur un banc expérimental, couplé à une modélisation pour l'identification des flux. Ces travaux délivrent une répartition de l’énergie en fonction des mécanismes d’interaction activés. D'autre part, une modélisation numérique thermomécanique/dynamique des interactions, intégrant la complexité du problème : échelles de temps différentes entre les phénomènes dynamiques et thermomécaniques, génération et partage de flux à l’interface, modélisation du contact, effet de l’usure et conditions aux limites complexes. Plusieurs situations divergentes sont étudiées sur la base de comparaisons avec des résultats expérimentaux disponibles sur compresseur. Il est montré un rôle secondaire ou prépondérant des aspects thermomécaniques selon les conditions initiales. La compétition des phénomènes au contact (dilatations, usure, etc.) est un point clairement démontré et dont certains aspects sont ouverts aux perspectives
This thesis adresses the industrial problem of blade-tip / abradable coating interaction in aircraft engine leading to divergent dynamic response of blades. Even if it is well known that the dynamic behavior of the structure plays a key role on the divergence, wear and heating seem necessary to amplify vibratory motion leading to blade damage. In this multi-physic context the aim of this work is to provide explanations on the origins of the divergence by introducing thermomechanical phenomena. The work is divided in 2 parts. First, an energy balance at the rubbing contact is established through experimental analysis of interactions on a simplified test rig, coupled with inverse simulation models for heat flows estimation. The proposed method highlights different energy partitions between the blade and the abradable coating depending of the activation of different wear mechanisms. On the other hand, a thermomecanical strategy is developed for the simulation of blade-abradable rubbing events taking account of specific issues : different time scales between thermal and mechanical phenomena, generation and partition of heat flows at the interface, contact resolution, wear effects, thermal expansion and complex boundary conditions. Several divergent cases are investigated on the basis of comparison with experimental results available on compressor. It is shown that thermomechanical effects are sometimes overriding or conversely relegated to a more distant role, depending on the initial conditions of interaction. The competition of phenomena acting upon contact (thermal expansions, wear, etc.) is clearly demonstrated and certain aspects remain open to perspectives

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Hamidipour, Mohsen. "Plugging phenomena in trickle bed reactors - Understanding the Mechanisms and Investigating Novel Mitigation Strategies." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27287/27287.pdf.

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Minot, Alexandre. "Modélisation de la transition laminaire-turbulent par rugosité et bulbe de décollement laminaire sur les aubes de turbomachines." Thesis, Toulouse, ISAE, 2016. http://www.theses.fr/2016ESAE0007/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse est de faire progresser la modélisation de la transition de couche limite sur des aubes de turbines basse-pression fortement chargées. Cette modélisation repose sur l’utilisation du modèle de transition de Menter et Langtry utilisé pour des calculs RANS dans le code elsA. Une fois les limitations du modèle de transition clairement identifiées par une étude sur la mise en données des calculs, nous avons entrepris de modifier ce dernier. Pour cela, un processus d’optimisation a été développé afin de permettre la recalibration des fonctions de corrélation internes au modèle de transition. Cette nouvelle version du modèle nous permet d’obtenir des gains sur la modélisation d’environ 20 % sur les cas T106C du VKI en capturant mieux la transition au sein du bulbe de décollement. Ces précédents calculs correspondent à des cas idéaux, où l’on peut considérer les surfaces comme étant lisses. Cependant, nous avons aussi un besoin de se rapprocher de surfaces plus réalistes pour lesquelles les rugosités peuvent avoir un impact sur l’écoule- ment. En effet, les rugosités de surface peuvent notamment avoir un effet sur la transition. En particulier, si les rugosités entraînent le déclenchement de la transition en amont du point de décollement laminaire théorique en surface lisse, ce décollement sera supprimé. Vu nos efforts pour améliorer la prévision de la transition par bulbe de décollement par le modèle γ-Rθt, il parait intéressant que celui-ci puisse prendre en compte l’état des surfaces. Pour cela, nous avons implanté une méthode de prévision de la transition sur surfaces rugueuses développée par Stripf et al. au sein du modèle γ-Rθt. Enfin, l’utilisation du modèle de transition γ-Rθt a été étendue au modèle de turbulence k-l de Smith
The goal of this thesis is to enhance laminar-turbulent transition modeling on high-lift low- pressure turbine blades. The presented transition modeling method relies on the Menter and Langtry transition model used in a RANS framework in the elsA solver. Once the model’s limits were clearly identified through a parametric study, we moved on to modification of the model. To do so, an optimization method was developed that allows recalibration of the model’s inner correlation functions. This new version of the model allows us to obtain modeling gains of about 20% on the VKI T106C cases through better capture of the separation-induced transition process. These previous computations correspond to ideal cases, for which surfaces may be considered as being smooth. However, we also have the need to consider more realistic surfaces for which roughness may influence the flow. Indeed, among those effects, is the potential influence of surface roughness on transition. In particular, if surface roughness induces transition up-stream of the smooth separation point, the separation bubble will be suppressed. Considering our efforts on modeling separation-induced transition with the γ-Rθt model, it seemed natural to add roughness-induced transition modeling capacities to it. To do so, we implemented in the γ-Rθt model a method developed by Stripf et al. to take into account surface roughness. Finally, the use of the γ-Rθt transition model was extended to the k-l of Smith tur- bulence model. Indeed, this turbulence model is widely used in turbomachinery. In order that our works on transition modeling over turbine blades be more widely usable, we have completed this thesis by proposing an evolution of the transition model so that it may be used alongside the k-l model

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Romero, Figueroa Julio. "Etude des transferts sur des systèmes à membrane non-conventionnels : cas du procédé d'évaporation osmotique et de la perméation de fluides supercritiques." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20135.

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Barrande, Maud. "Caractérisation de matériaux poreux pour la séparation de protéines." Aix-Marseille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX11050.

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Abstract:

Le développement des méthodes de caractérisation des milieux poreux désordonnés est un domaine très actif. En effet, les structures poreuses sont omniprésentes dans le monde de tous les jours et dans diverses applications industrielles. L'objectif principal de ce travail est de déterminer à l'aide de techniques adaptées des paramètres permettant de décrire la structure de plusieurs matériaux macroporeux rigides et non rigides. Quatre techniques usuelles sont d'abord décrites (l'adsorption de gaz, la porosimétrie au mercure, la thermoporométrie et les méthodes d'exclusion inverse) puis deux nouvelles techniques sont présentées : la désorption continue isotherme de liquide ainsi qu'une méthode permettant de déterminer la tortuosité d'un milieu poreux. Les résultats obtenus par toutes ces méthodes sont confrontés pour des bio-adsorbants utilisés dans les procédés de séparation des protéines

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Sall, Amadou Ciré. "Comportement dynamique d'un redresseur de turbomachine aéronautique : effets du désaccordage." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00755391.

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Abstract:

Le dimensionnement en fatigue des composants de moteurs d'avions tels que les roues aubagées passe nécessairement par leur analyse dynamique. Pour être davantage prédictif, les dispersions géométriques et matérielles dues aux tolérances de fabrication, sources de désaccordage, sont prises en compte et font que les hypothèses de symétrie cyclique ne sont plus applicables. Le désaccordage a une influence non-négligeable sur le comportement vibratoire des roues aubagées en localisant une partie de l'énergie sur un nombre restreint d'aubes, ce qui peut conduire à une fatigue vibratoire prématurée de la pièce. Ce phénomène de localisation modale est conditionné d'une part, par la raideur de couplage entre les aubes et le disque et d'autre part, par le taux de désaccordage. Les redresseurs se situent sur les différents étages statoriques des moteurs d'avions. Leur rôle est de redresser le flux d'air en provenance des rotors situés en amont afin d'obtenir une poussée maximale en sortie du turboréacteur. Une nouvelle technologie consiste à considérer un redresseur comme un assemblage de plusieurs secteurs multipales monobloc indépendants. Les conditions de symétrie cyclique ne peuvent donc plus être employées, même dans le cas accordé. Le comportement vibratoire d'un secteur de redresseur accordé est caractérisé par une forte densité modale dans certaines plages de fréquences, correspondant à des modes de flexion et de torsion d'aube. De ce phénomène découle une forte sensibilité de ces modes au désaccordage présent au sein du redresseur. Le principal objectif de la thèse est de développer une stratégie permettant de prédire de façon robuste le comportement vibratoire des redresseurs sectorisés monobloc désaccordés. En effet, en déterminant les zones les plus sensibles d'un secteur donné avec une précision maximale, les bureaux d'études pourront optimiser le positionnement des jauges d'extensométrie sur les redresseurs prototypes. Afin d'atteindre cet objectif, diverses études numériques de sensibilité au désaccordage ainsi que des essais sur une pièce ont été faits. Ils ont permis d'avoir des premiers résultats quant aux erreurs relatives prévisibles qui pouvaient être faites, en fonction du désaccordage. Ensuite, la méthode des éléments finis stochastiques spectraux a été développée sur un modèle simplifié en vue d'en déterminer les modes propres aléatoires projetés sur une base de polynômes orthogonaux et d'en déduire la réponse forcée aléatoire par superposition modale. La base du chaos polynomial a été retenue principalement pour son gain en temps de calcul par rapport à des simulations de Monte Carlo classiques et à la précision des résultats obtenus. Enfin, la méthodologie stochastique a été validée sur un modèle éléments finis industriel de redresseur sectorisé fourni par SNECMA moyennant des méthodes de réduction de modèle de type Craig-Bampton. Une stratégie de positionnement optimal de jauges a été proposée ; elle constituait le principal livrable industriel attendu en fin de thèse.

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Khallaki, Kaoutar. "Analyse numérique des mécaniques d'intensification du transfert thermique par promoteurs de tourbillons dans les échangeurs à tubes ailetés." Valenciennes, 2006. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/a058154b-2a0c-4692-a6e8-df40778d3325.

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Abstract:

Ce mémoire concerne l'amélioration des transferts thermiques dans les échangeurs de chaleur compacts à tubes et à ailettes planes continues. Dans ce travail, on étudie numériquement la topologie de l'écoulement et son influence sur le transfert thermique. Les effets de la variation de l'espacement inter-ailettes et de la vitesse frontale de l'écoulement sont analysés. Les résultats sont comparés et validés avec des essais expérimentaux aux niveaux dynamique et thermique. On montre que l'écoulement dans ce type d'échangeurs se caractérise par la présence de tourbillons en " fer à cheval " en amont des tubes qui augmentent le transfert thermique et qui interagissent avec la zone du sillage à l'aval des tubes qui est une zone de faibles échanges
This work is related to the heat transfer enhancement in compact finned tube heat exchangers. We study numerically the flow topology and its influence on heat transfer. The effects of fin spacing and velocity inlet variation are examined. Results are compared and validate with dynamic and thermal experimental measurements. This study shows that the flow in finned tube heat exchangers is characterised by the presence of horseshoe vortices in front of the tubes. These vortices increase the heat exchange and interact with a the dead zone located at the downstream of the tubes which is a region of a low heat transfer. Then, we propose an innovative technique of heat transfer intensification in continuous fin and tube heat exchangers by inserting vortex generators on fins

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Si-Hassen, Djaffar. "Identification et caractérisation des mécanismes de colmatage et de décolmatage d'une membrane de microfiltration et application à l'analyse de l'hystérésis du flux de filtrat." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP1037.

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Abstract:

De nombreux travaux consacrés à l'étude du phénomène de colmatage et des mécanismes induisant une limitation du transfert de masse à travers la membrane dans le cas de la microfiltration tangentielle ont montré que l'écoulement de la suspension tangentiellement à la membrane permet d'atteindre un régime stationnaire. Dans le présent travail, l'identification des mécanismes de colmatage et de décolmatage d'une membrane de microfiltration tangentielle a été effectuée à l'aide d'une suspension modèle et minérale de carbonate de calcium CaCO3 et d'une membrane organique choisie judicieusement de sorte que le colmatage provoque soit exclusivement superficiel. Cette étude montre que le mécanisme à l'origine du régime stationnaire observé en microfiltration tangentielle est le transfert de matière d'origine hydrodynamique. Nous montrons ainsi que le coefficient de transfert de matière est donné par la solution de Lévêque à la condition de prendre en compte l'épaisseur des dépôts formés. La détermination de l'épaisseur a été réalisée en exploitant la théorie des écoulements à travers les milieux poreux. Des hystérésis du flux de filtrat ont été observées lors de variations cycliques de la pression transmembranaire, de la concentration et de la vitesse. Nous avons déduit de ces essais que le décolmatage ne pouvait se faire que par action mécanique sous forme de contrainte critique d'érosion exercée par le fluide à la surface du dépôt. Un modèle permettant de caractériser la limite de stabilité mécanique du dépôt a été proposé sous forme d'une relation entre la contrainte de cisaillement critique en fonction de la contrainte normale qui s'exerce sur la monocouche supérieure de particules.

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Picou, Anthony. "Robust analysis under uncertainties of bladed disk vibration with geometrical nonlinearities and detuning." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC2038.

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Le désaccordage intentionnel, plus communément appelé detuning, a été identifié comme une possible technonologie pour réduire la sensibilité du comportement dynamique de roues aubagées soumises au désaccordage involontaire, aussi appelé mistuning, causé par les dispersions matérielle d'une aube à une autre engendrées lors du processus de fabrication et par la variabilité des propriétés mécaniques des matériaux. Le désaccordage intentionnel est mis en place par l'introduction de motifs à partir desquels différents types de secteurs générateurs, ayant des propriétés géométriques et matérielles différentes, sont assemblés. Cependant, les récentes innovations technologiques impliquant l'utilisation d'aubes de plus en plus flexibles et plus légères conduisent à de grands niveaux de déplacements et de déformations, requiérant l'utilisation des équations dynamiques non linéaires tenant compte des non-linéarités géométriques. Ce travail est dédié à l'analyse robuste des effets des non-linéarités géométriques sur la dynamique non linéaire de roues aubagées désacccordées intentionnellement, en rotation, en présence de désaccordage involontaire. Le désaccordage involontaire correspond à des incertitudes dans le modèle numériques et sont prises en compte par une approche probabiliste. Cette thèse de nouveaux résultats concernant la dynamique non linéaire des roues aubagées désaccordées intentionnellement en présense de non-linéarités géométriques et en présence de désaccordage involontaire. Les analyses dynamiques sont effectuées dans le domaine temporel et analysées dans le domaine fréquentiel. L'analyse fréquentielle des réponses non-linéaires mettent en évidence des réponses significatives en dehors de la bande d'excitation. Les intervalles de confiance des réponses stochastiques permettent d'analyser la robustesse du modèle vis-à-vis des incertitudes, c'est-à-dire du niveau de désaccordage involontaire. La roue aubagées utilisée pour les simulations numériques est composée de 24 secteurs pour lesquels différents motifs de roues aubagées désaccordées intentionnellement sont analysés, avec ou sans désaccordage involontaire
The intentional mistuning, also called detuning has been identified as an efficient technological way for reducing the sensitivity of the forced response of bladed disks to unintentional mistuning (simply called mistuning), caused by the manufacturing tolerances and the small variations in the mechanical properties from blade to blade. The intentional mistuning consists in detuning the bladed disk structure by using partial or alternating patterns of different sector types. However, the recent technological improvements that include the use of more flexible and lighter blades can lead to large strains/displacements, which requires the use of nonlinear dynamic equations involving geometric nonlinearities. This work is devoted to the robust analysis of the effects of geometric nonlinearities on the nonlinear dynamic behavior of rotating detuned bladed disks in presence of mistuning. The detuning corresponds to uncertainties in the computational model, and are taken into account by a probabilistic approach. This thesis presents a series of novel results in dynamics of rotating bladed disks with mistuning and detuning in presence of nonlinear geometrical effects. The structural responses are computed in the time domain and are analyzed in the frequency domain. The frequency analysis exhibits responses outside the frequency band of excitation. The confidence region of the stochastic responses allows the robustness to be analyzed with respect to uncertainties, that is to say with respect to the level of mistuning. The bladed disk structure, which is used for the numerical simulations, is made up of 24 blades for which several different detuned patterns are investigated with and without mistuning

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Sais, Hassiba. "Étude de l'effet du débit pulsé en microfiltration et ultrafiltration sur membranes organiques à fibres creuses." Compiègne, 1995. http://www.theses.fr/1995COMPD858.

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Abstract:

La première partie de ce travail est consacrée à un rappel bibliographique sur la filtration, ses limitations et les différents moyens pouvant être utilisés pour améliorer les flux de perméat, notamment la limitation du colmatage par la modification de l'hydrodynamique de l'écoulement et particulièrement par l'utilisation d'écoulements instationnaires. Compte tenu de la limitation de la pression admissible (2 bars) qui constitue une caractéristique technique importante des modules organiques à fibres creuses, nous avons proposé un type de procédé nouveau et original qui est constitué d'une pompe péristaltique de grande taille à un seul galet, dont l'effet est combiné à celui d'un accumulateur placé en aval de la membrane. L'étude des différents modes de fonctionnement du générateur de pulsations suivant son emplacement, nous a permis de choisir l'emplacement de ce dernier en aval de la membrane lors de la microfiltration d'une suspension minérale de carbonate de calcium où le phénomène limitant est la formation d'un dépôt. Une amélioration du flux de plus de 80% a été enregistrée pour des concentrations de 10 g/l et un nombre de Reynolds de 1925. Comme il est permis de récupérer la totalité de la perméabilité de la membrane grâce à la succession des phases de filtration et de nettoyage. Par contre pour la solution de pectine où les phénomènes limitant sont la polarisation de concentration et l'adsorption, l'emplacement de ce dernier en amont de la membrane et en opposition à la pompe d'alimentation a permis d'obtenir des gains de plus de 60% à une concentration de 5 g/l et une Ptm de 1 bar, grâce au rétrolavage périodique de la membrane lors de la phase d'écrasement du tuyau. La présence d'écoulement instationnaires entraîne une augmentation de la perte de charge et de la consommation énergétique, l'estimation de l’énergie spécifiques dégradée par mètre cube de perméat a été nécessaire en régime stationnaire et en régime pulsé. Pour la suspension de carbonate de calcium, à même énergies spécifiques le régime pulsé permet de produire quatre fois plus à faibles concentrations contrairement à la solution de pectine, ou une meilleure production n'est obtenue qu'à forte concentration de la solution et a même débit de la pompe.

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Gagnon, Louis. "Calcul de la résistance aérodynamique d'un véhicule muni de pièces en mouvement." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27288/27288.pdf.

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Bouhelassa, Mohammed. "Optimisation du transfert d'oxygène dans un bioréacteur Emulsair." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPI189.

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Rjimati, El Arbi. "Microfiltration tangentielle de suspensions particulaires : modélisation." Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20029.

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Abstract:

La caracterisation physique, par microscopie electronique, des membranes minerales microporeuses permet de calculer une permeabilite theorique du milieu filtrant et de mettre en evidence, le cas echeant, une structure composite. La comparaison des valeurs theoriques aux valeurs experimentales, mesurees par permeametrie a l'eau, permet de quantifier cet effet composite ainsi que les interactions possibles entre le permeat et la surface membranaire. La filtration d'une suspension de microparticules de bentonite provoque la mise en place quasi-instantanee d'un depot particulaire tres fin mais homogene sur la surface membranaire. Ce depot joue le role de membrane dynamique, sa resistance a l'ecoulement est preponderante devant celle de la membrane originale. Si la valeur de cette resistance depend peu de la permeabilite de la membrane choisie ou des conditions de circulation du retentat, elle est une fonction croissante de la pression operatoire choisie et de la concentration particulaire de la suspension a filtrer. Une representation parametrique de la variation de la resistance du depot en fonction des parametres operatoires testes est proposee. Enfin, si dans les conditions testees, l'application d'un champ electrique a peu d'effet sur les flux de permeat obtenus, une circulation de grosses particules (promoteurs de turbulence) dans le retentat permet une intensification importante du processus, le flux de filtrat obtenu est multiplie par un facteur 6

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Tournu, Erik. "Modélisation stochastique du comportement dynamique non linéaire d'un ailetage de turbine : application à une poutre avec contact oblique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL118N.

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Abstract:

Des méthodes d'analyse en dynamique stochastique sont étudiées pour une maquette avec contact oblique. Elles ont pour objet de déterminer les caractéristiques statistiques de la réponse de la structure non linéaire soumise à des sollicitations aléatoires. La maquette représente une ailette avec ses ailerons qui sont en contact avec les ailerons voisins. Cette maquette est modélisée par la théorie des poutres d'Euler-Bernoulli pour l'ailette et par le modèle curvilinéaire de Bouc-Wen pour la non-linéarité de contact. Les résultats de ce modèle de comportement sont comparés avec succès à ceux d'une maquette de laboratoire qui concrétise la poutre avec les contacts obliques, sollicitées par des processus aléatoires. Les caractéristiques du processus de réponse du modèle de comportement soumis à des sollicitations aléatoires sont déterminées par la méthode de Monte-Carlo basée sur la simulation numérique des processus à partir des densités spectrales et par la méthode de linéarisation stochastique gaussienne basée sur l'équation de Lyapunov. Les résultats de ces deux méthodes concordent et ont mis en évidence trois domaines de comportement: pour les faibles excitations, il y a adhérence, pour les excitations moyennes, il y a glissement avec effort tangentiel limité constant et pour les excitations élevées, il y a glissement avec effort tangentiel limité croissant

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Gruin, Marion. "Dynamique non-linéaire d'une roue de turbine Basse Pression soumise à des excitations structurales d'un turboréacteur." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00750011.

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Abstract:

La prise en compte des couplages dynamiques entre les différents organes constituant une turbomachine s'inscrit dans le processus d'optimisation des designs moteur. L'amélioration des performances des turboréacteurs passe souvent par l'utilisation d'architectures multi-rotors. Dans le contexte des moteurs avec une architecture bi-rotor, des résultats d'essais expérimentaux montrent qu'il est nécessaire de considérer, dès la conception, l'influence de la dynamique de l'arbre Haute Pression (HP) sur les aubages de l'arbre Basse Pression (BP). Dans ce cadre d'étude, un premier modèle simplifié de bi-rotor aubagé est développé dans le repère tournant lié au rotor BP. Ce modèle est composé de deux rotors modélisés par des équivalents poutres - masses - ressorts et d'une roue aubagée constituée d'aubes souples modélisées par des poutres encastrées sur un disque rigide. Desnon-linéarités de type jeu radial avec contact au niveau des paliers sont également considérées et la réponse des aubes soumises à des excitations multi-fréquentielles de type balourd BP et HP est analysée. La présence de non-linéarités dans le système conduit à mettre en oeuvre des algorithmes adaptés, basés sur des techniques de résolution dans le domaine fréquentiel avec l'évaluation des efforts non-linéaires dans le domaine temporel. Afin d'avoir une meilleure description de la dynamique de la roue aubagée, une méthode spécifique de couplage est proposée, permettant de coupler un modèle réduit de roue aubagée 3D à un modèle simplifié de bi-rotor. Une démarche adaptée à la modélisation de la roue aubagée en symétrie cyclique est implémentée afin de considérer des non-linéarités de type contact en tête d'aube. La méthode de couplage proposée est ensuite illustrée sur un exemple simple puis validée dans un cadre linéaire et non-linéaire. Enfin, cette méthode de couplage est appliquée au cas d'une structure industrielle, constituée d'un modèle d'ensemble simplifié représentatif d'un moteur et d'un modèle éléments finis d'une roue de turbine BP. Les résultats obtenus mettent en évidence le couplage entre la dynamique d'ensemble et la dynamique de la roue aubagée et permettent de prédire la réponse non-linéaire des aubes de turbine BP en présence d'une excitation multi-fréquentielle, dans des configurations de co-rotation et de contra-rotation.

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Joannin, Colas. "Réduction de modèle par sous-structuration et modes non-linéaires : Application à la dynamique des roues aubagées." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEC014/document.

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Abstract:

Le désaccordage des roues aubagées est une thématique de recherche d’un intérêt tout particulier pour l’industrie aéronautique, en recherche constante d’outils de calcul toujours plus prédictifs et performants pour répondre aux exigences croissantes des organismes de certification. Si le phénomène est aujourd’hui relativement bien maîtrisé dans un cadre linéaire, la prise en compte des non-linéarités dans l’étude du désaccordage reste encore problématique, notamment en raison du manque de méthode adaptée pour mener ce type d’analyses sur des modèles industriels. L’objectif principal de ce travail de thèse est de proposer une nouvelle méthode de calcul permettant de déterminer efficacement la réponse forcée d’une roue aubagée désaccordée, en tenant compte de l’impact des non-linéarités sur la dynamique de la structure à l’échelle macroscopique. La méthode développée repose sur le concept de sous-structuration, et exploite la notion de mode complexe non-linéaire pour capturer les non-linéarités dans l’espace de réduction de chaque sous-structure. En adoptant une approche fréquentielle, les sous-structures sont représentées par des super-éléments non-linéaires, dont l’assemblage conduit au modèle réduit de la roue désaccordée. La résolution du système mathématique obtenu est ensuite réalisée numériquement par des techniques itératives. La méthode développée a pu être testée et validée sur différents systèmes soumis à des non-linéarités de frottement, allant du simple modèle phénoménologique à un modèle éléments finis de roue aubagée industrielle. Sur des modèles à paramètres concentrés de taille relativement faible, les performances très intéressantes de cette méthode permettent de conduire des études statistiques quantitatives sur l’impact du désaccordage en présence de non-linéarités. Les résultats obtenus suggèrent que le comportement du système non-linéaire face au désaccordage est susceptible d’être significativement différent du comportement de son homologue linéaire, d’où l’intérêt de mener ce type d’investigations. Les performances de cette méthode ont également pu être confirmées sur des modèles éléments finis de grande taille, en permettant de réaliser à un coût raisonnable des simulations de réponse forcée non-linéaire sur une roue industrielle désaccordée
Mistuning of bladed disks has been a key topic of research for the aeronautics industry. To get accreditation for their engines, manufacturers must comply with evermore stringent requirements, and thus constantly seek for better simulation tools. Even though the phenomenon is well understood nowadays for linear systems, nonlinearities are still seldom taken into account when dealing with the mistuning of industrial structures, partly due to the lack of a dedicated method to tackle such a complex problematic. The main objective of this work is to develop a novel method allowing to compute efficiently the forced response of a mistuned bladed disk, while taking into account the impact of nonlinearities on the vibrations at a macroscopic scale. The method derived relies on a substructuring approach, and uses the concept of nonlinear complex modes to capture the nonlinearities in the reduction basis of each substructure. In the frequency domain, the substructures take the form of nonlinear superelements, which once assembled lead to the reduced-order model of the mistuned bladed disk. The resulting mathematical system is then solved by means of iterative solvers. This new method is tested and validated on different systems subjected to dry friction nonlinearities, from basic phenomenological models to large-scale finite element models of industrial structures. On lumped-parameter models, the performance of this method allows to investigate the statistical impact of mistuning in the presence of nonlinearities, by performing thousands of simulations. The results suggest that the behaviour of the nonlinear model can be significantly different from that of the linear one, hence the importance to carry out such investigations. The capabilities of the method have also been confirmed on large-scale models, by performing several forced response computations on a nonlinear and mistuned finite element model, at a reasonable cost

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Parent, Marie-Océane. "Prédiction de la stabilité en contact rotor-stator dans les turboréacteurs d'avion." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2015. http://www.theses.fr/2015ECDL0004/document.

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Abstract:

L’objectif de ces travaux est de prédire la stabilité dynamique d’un moteur d’avion de type turbofan, lors de contacts légers entre l’extrémité des aubes et le carter en regard. Une voix d’amélioration des performances des turboréacteurs d’avion consiste, en effet, à réduire les jeux entre les extrémités des aubes en rotation et le carter. Réduction qui s’accompagne d’une augmentation des possibilités de contact entre ces parties tournantes et fixes pouvant conduire à des phénomènes vibratoires instables. La démarche proposée s’appuie sur un modèle hybride qui introduit de manière simplifiée une roue aubagée et un carter flexible à un modèle de ligne d’arbres. Une formulation dite 3D du contact a également été implémentée, elle intègre la cinématique des différents organes du modèle et introduit de manière précise la géométrie locale de la zone de contact. Le comportement du modèle lors de contacts aubes-carter est alors étudié en distinguant les analyses menées en supposant un contact permanent et celles autorisant l’intermittence des contacts. Les résultats obtenus mettent en évidence l’importance des couplages introduits dans l’apparition des phénomènes instables et la pertinence de la formulation 3D dans la prédiction de la stabilité du système
This work aims to predict the dynamic stability of a turbofan engine submitted to light contacts between blade tips and casing. Reducing the clearance between the rotating blades and the casing improves indeed the performances of turbomachines ; however, it also increases the possible contacts between rotating and stationary parts, which can cause unstable dynamic behavior. The approach is based on a hybrid model which introduces a simplified bladed wheel and a flexible casing to a rotor-shaft model. A 3D contact formulation has also been implemented ; it considers the model kinematic and introduces the local geometry of the contact area. The model behavior with blade-to-casing contacts is analyzed through two approaches : the first one assumes permanent contacts while the other one allows contact intermittence. The results highlight the importance of couplings in the outbreak of unstable phenomena and the relevance of the 3D contact formulation in predicting the stability of the system

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Sarrade, Stéphane. "Etude du couplage de l'extraction par CO2 supercritique avec la séparation par membrane de nanofiltration." Montpellier 2, 1994. http://www.theses.fr/1994MON20259.

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L'extraction par co2 supercritique (co2 sc) permet actuellement la recuperation de solutes organiques de masses molaires inferieures a 1500 daltons. D'autre part, les membranes de nanofiltration (nf) autorisent le fractionnement de solutions aqueuses contenant des produits de masses molaires variant de 300 a 1000 daltons. Dans le cadre de ce travail, l'idee de coupler ces techniques d'extraction et de separation a ete proposee de maniere a augmenter la selectivite de fractionnement tout en reduisant la taille et la consommation energetique des installations. Deux nouvelles membranes tubulaires de nanofiltration, l'une minerale (al2o3 ) et l'autre organo-minerale (titane-nafion), ont ete fabriquees et caracterisees de maniere statique, puis dynamique avec des solutions aqueuses de solutes modeles non ioniques, les polyethylenes glycols (peg). Dans ces conditions et pour les deux membranes, la composante de convection du transfert predomine sur celle de diffusion. Une installation experimentale de couplage co2 sc/nf a ete specialement concue et realisee afin de tester les nanofiltres. En contact avec le co2 sc, la membrane minerale subit une modification chimique de surface qui la rend impropre a une utilisation dans le cadre du couplage. Par contre, la membrane organo-minerale n'est pas alteree par la presence du fluide supercritique. Ce nanofiltre a permis d'aborder deux themes de recherche: l'etude hydrodynamique du co2 sc pur a travers un milieu microporeux, ou l'expression de la permeabilite selon poiseuille decrit le mieux les phenomenes observes, le couplage co2 sc/nf applique au fractionnement de melanges de divers peg. Les facteurs d'enrichissement obtenus lors de ces dernieres manipulations ont conduit a valider le principe du couplage propose et ils ouvrent la voie a de prochains essais effectues sur des produits d'interet industriel

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Voeltzel, Nicolas. "Molecular simulation of an ionic liquid as lubricant : From bulk rheology to nanoconfinement." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI119.

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Abstract:

Les contraintes économiques et environnementales toujours plus exigeantes tendent à réduire la quantité de lubrifiant utilisée dans les systèmes mécaniques. Il en résulte des épaisseurs de film de l’ordre du nanomètre dans les zones de contact, laissant seulement quelques couches de molécules de lubrifiant pour assurer la séparation des surfaces. Pour relever ce défi, de nouveaux fluides sont à l’étude tels que les liquides ioniques qui présentent un formidable potentiel en tant que lubrifiants. Grâce à la Dynamique Moléculaire, la réponse rhéologique d’un liquide ionique à différentes sollicitations de température, pression et cisaillement est tout d’abord caractérisée en détail. Avec l’appui d’essais expérimentaux, l’aptitude du liquide ionique à lubrifier des films minces est confirmée. Cette étude a également permis de jeter un nouveau regard sur les modèles analytiques classiques utilisés en rhéologie. Le liquide ionique en situation de nano-confinement entre deux surfaces représentatives d’un contact acier-acier est ensuite étudié. Les effets combinés du glissement à la paroi, de la rhéofluidification et de l’élévation de température apportent des éléments de réponse pour expliquer la saturation de la contrainte de cisaillement aux fortes sollicitations. Enfin, l’influence de différents revêtements de surface limitant grandement le frottement est analysée. Selon le matériau utilisé, des régimes de lubrification très différents surviennent avec un glissement du fluide à la paroi parfois prédominant. L’utilisation de surfaces polaires impacte également fortement la réponse des contacts lubrifiés par un liquide ionique
Increasing economic and environmental constraints tend to reduce the amount of lubricant used in mechanical systems. This results in nanometric film thicknesses in the contact areas, leaving only a few layers of lubricant molecules to ensure the separation of the surfaces. To meet this challenge, new fluids are being considered such as ionic liquids which feature a great potential as lubricants. Through Molecular Dynamics simulations, the rheological response of an ionic liquid to different conditions of temperature, shear and pressure is first characterized in detail. The ability of the ionic liquid to lubricate thin films is confirmed. Besides, this study goes back over the classic analytical models used in rheology. The ionic liquid is then nanoconfined between two representative surfaces of a steel-steel contact. The combined effects of wall slip, shear-thinning and temperature rise provide answers to explain the saturation of the shear stress. Finally, the influence of different low friction surface coatings is analyzed. According to the material used, very different dynamical behaviors occur. Moreover, it is shown that the use of polar surfaces significantly impacts the response of ionic liquid lubricated contacts

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Dijoux, Alexandre. "Influence du fluide du travail, de la technologie des échangeurs et du pilotage dynamique d’un cycle ORC sur l’intérêt et les performances d’un système de conversion d’Énergie Thermique des Mers." Thesis, La Réunion, 2020. http://www.theses.fr/2020LARE0036.

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Abstract:

La différence de température entre l’eau de mer chaude de surface (d’origine solaire tropicale) et celle qui est froide en profondeur (qui vient des pôles) constitue une source d’énergie stable, propre et renouvelable disponible dans l’océan. Cette énergie thermique des mers (ETM) peut être convertie en électricité par le cycle organique de Rankine (ORC). Le faible écart de température entre les sources chaudes et froides représente ce-pendant un défi technique à la fois pour les transferts thermiques et pour les performances du cycle. L’objectif de cette thèse est d’explorer les possibilités d’amélioration du fonctionnement d’un ORC appliqué à l’ETM, de compléter les connaissances des composants du système et de mettre en évidence les avantages de cette technologie nouvelle sur un réseau non-interconnecté comme celui de La Réunion. Les travaux présentés se basent à la fois sur des simulations et sur des résultats expérimentaux obtenus sur un banc d’essai de 450 kW thermique nommé le PAT ETM. Dans le premier chapitre, une nouvelle méthode de choix du fluide de travail est proposée. L’étude fait ressortir certains fluides peu considérés jusqu’à présent pour l’ETM. Dans le second chapitre, l’outil expérimental (PAT ETM) est présenté en détail. Le troisième chapitre dresse le bilan des technologies d’échangeurs qui ont été testées et caractérisées. Le quatrième chapitre traite de la modélisation dynamique d’un système ETM. Cette étude aboutit sur l’évaluation de la pilotabilité d’une centrale complète et met en évidence une opportunité encore peu explorée : celle d’utiliser l’ETM comme un outil de gestion pour assurer le contrôle d’un réseau électrique
The temperature difference between the hot surface seawater (of tropical solar origin) and the cold one at depth (which comes from the poles) constitutes a stable, environmentally-friendly and renewable source of energy available in the ocean. This ocean thermal energy conversion (OTEC) can be used to produce electricity by the way of an organic Rankine cycle (ORC). However, the small temperature difference between hot and cold sources represents a technical challenge both for heat transfers and for cycle performances. The objective of this thesis is then to explore the operation improvement possibilities of an ORC applied to OTEC, to complete the knowledge of the system components and to highlight the advantages of this new technology on a non-connected grid such as that of Reunion Island. This work is based both on simulations and on experimental results obtained on a 450 kW thermal energy onshore prototype named PAT ETM. In the first chapter, a new method for the choice of the working fluid is proposed. The study brings out some fluids so far little considered for OTEC. In the second chapter, the experimental tool (the PAT ETM) is presented extensively. The third chapter reports the heat exchanger technologies that have been tested and characterized. The fourth chapter deals with the dynamic modeling of an OTEC system. This study leads to the assessment of the control-lability of a complete power plant and shows a still little explored opportunity: that of using OTEC as a management tool to control an electrical network

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Mandard, Romain Baptiste. "Dynamique de contact aube- revêtement abradable : identification expérimentale de la force et des mécanismes d'interaction." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2015. http://www.theses.fr/2015ECLI0001.

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Abstract:

Le rendement des compresseurs aéronautiques est amélioré en minimisant le jeu entre les aubes en rotation et le carter qui les entoure, réduisant ainsi les fuites aérodynamiques. Ce jeu réduit occasionne des contacts entre les aubes et le carter ; afin d’assurer leur intégrité mécanique, le carter est revêtu d’un matériau abradable sacrificiel, lequel accommode les incursions d’aube. Les interactions aube – revêtement abradable couplent des phénomènes tribologiques et vibratoires à haute vitesse et à haute température, dont l’étude expérimentale est requise pour le développement de modèles numériques prédictifs. L’objectif de cette thèse est d’identifier expérimentalement la force et les mécanismes d’interaction aube-abradable AlSi-Polyester dans une configuration d’essai représentative du fonctionnement des étages de compresseur basse-pression. Des méthodes couplées expérimentales - analytiques, prenant en compte la dynamique d’aube, ont été développées afin d’accéder à la force d’interaction et à l’incursion aube-abradable. L’influence de la température, de la nuance du matériau abradable et de la raideur d’aube a été étudiée. Les mécanismes d’usure et d’endommagement du revêtement abradable ont été investigués et corrélés aux conditions d’interaction. Ces travaux de thèse ont été réalisés dans le cadre d’une collaboration entre le Laboratoire de Mécanique de Lille, SNECMA Villaroche (groupe SAFRAN) et le centre ONERA de Lille
Minimizing the clearance between turbofan blades and the surrounding casing is a key factor to re-ducing leakage flows and consequently improving efficiency. The tight clearance may lead to blade-casing interactions. An abradable coating is deposited on the casing to accommodate blade incursions and thus to protect the blades and the casing from severe damage. Blade/abradable-coating interactions involve tribological and vibratory phenomena at high velocity and temperature. Experimental knowledge of these interactions is paramount to the proper design of abradable materials and the prediction of their lifetimes through numerical simulations. The purpose of this thesis is to identify experimentally the force and the mechanisms occuring during interaction between a vibrating blade and an AlSi-Polyester abradable coating. To this end, experiments were conducted on a dedicated test rig, in conditions representative of low-pressure compressor situation. Specific methods involving dynamical measurements and analytical models have been developed in order to obtain the blade/abradable-coating interacting force as well as the blade tip incursion. The influence of temperature, coating nature and blade stiffness has been studied. The interaction mechanisms and wear of the abradable coating have been investigated and correlated with the interaction conditions. This work was achieved within the framework of cooperation between Laboratoire de Mécanique de Lille (France), SAFRAN-SNECMA (France) and ONERA, the French Aerospace Lab

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Wisniewski, Christelle. "Etude du comportement de cultures mixtes en bioréacteur à membrane. Cinétiques réactionnelles et filtrabilité." Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20005.

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Abstract:

En bioreacteur a membrane, les caracteristiques physiques de la suspension sont en rapport direct avec l'hydrodynamique du systeme. Elles peuvent conditionner l'avancement de la reaction et la filtrabilite de la suspension. Ce travail a eu pour objectifs d'analyser les caracteristiques de suspensions biologiques recirculees dans les conditions de fonctionnement d'un bioreacteur a membrane. L'analyse des caracteristiques granulometriques d'une suspension biologique montre une evolution continue des differentes classes de particules tout au long de l'operation, diminution de la fraction decantable et augmentation des fractions particulaires non decantables et solubles. La mesure des cinetiques reactionnelles confirme l'importance du rapport s#0/x#0 sur le comportement de la culture bacterienne et montre une intensification de la vitesse specifique d'assimilation d'ethanol avec la reduction de la taille des flocs biologiques. La filtration de suspensions recirculees en bioreacteur a membrane a mis en evidence l'augmentation de la resistance a l'ecoulement avec la destructuration de la suspension et le role essentiel de la fraction soluble responsable, dans les conditions de nos essais, de plus de la moitie de la valeur de la resistance hydraulique

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Blanpain-Avet, Pascal. "Étude des paramètres gouvernant l’effet du backpulse et de la superposition de pulsations de débit et de pression lors de la microfiltration du jus de pomme sur membranes minérales." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD360.

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Abstract:

Ce travail concerne l'étude de l'effet des paramètres gouvernant deux techniques hydrodynamiques, le backpulse (ou contre-lavage) et le débit pulsé, qui permettent de lutter contre le colmatage des membranes. Ces deux techniques ont été appliquées à la microfiltration tangentielle du jus de pomme sur membranes minérales. Nous avons, dans une première partie, cherché les principaux paramètres responsables de l'efficacité du backpulse. Un modèle, basé sur un flux de soluté en rétro-transport induit hydrodynamiquement, est proposé afin de décrire la reformation d'une couche de dépôt entre deux rétrofiltrations. Dans une deuxième partie, nous avons cherché à optimiser l'efficacité de la technique de débit pulsé en batch monotube en terme de flux de filtration. Un signal de débit et de pression présentant une faible consommation énergétique additionnelle nous a permis d'atteindre une augmentation de flux de 55%. La dernière partie a concerné la mise en œuvre du débit pulsé appliqué cette fois à l'échelle pilote sur un banc muni d'une boucle de recirculation.

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Baïz, Sarah. "Etude expérimentale du contact aube/abradable : contribution à la caractérisation mécanique des matériaux abradables et de leur interaction dynamique sur banc rotatif avec une aube." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00605091.

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Abstract:

L'utilisation de revêtements abradables pour assurer l'étanchéité dynamique des turboréacteurs est une solution répandue qui permet d'augmenter la fiabilité et le rendement aérodynamique des turboréacteurs. En fonctionnement, des touches inévitables entre le revêtement et le bout d'aubes de rotor peuvent être à l'origine d'une usure excessive du revêtement abradable et/ou de la rupture d'aube. La simulation numérique de tels incidents butte sur un manque de connaissance des interactions aube/carter et des forces mises en jeu au contact, forces qui résultent notamment de couplages entre le frottement, l'usure du revêtement et des phénomènes vibratoires.Cette thèse a pour objectif de mieux appréhender les mécanismes d'interaction entre l'aube et le revêtement abradable. Elle résulte d'une collaboration entre l'ONERA de Lille et le Laboratoire de Mécanique de Lille et concerne le revêtement de type Al-Si/hbN (Metco 320NS), couramment utilisé dans les compresseurs à basse pression.Les propriétés physico-chimiques et le comportement mécanique - notamment en dynamique - du revêtement abradable sont étudiés. Compte-tenu d'une asymétrie du comportement en traction et en compression, l'exploitation en corrélation d'images numériques d'un essai original inspiré de l'essai Brésilien permet de rendre compte des mécanismes de dégradation. Le comportement tribologique est étudié sur tribomètre dans différentes configurations de contact. L'interaction entre l'aube et le revêtement ainsi que les couplages avec les vibrations d'aube sont investigués et caractérisés dans une configuration simplifiée et fortement instrumentée, sur un banc rotatif spécifique développé à l'ONERA de Lille

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Ercolanelli, Julien. "Étude numérique et expérimentale d'un système couplé stabilisateur et récupérateur d'énergie des vagues Experimental and numerical investigation of sloshing in anti-roll tank using effective gravity angle Experimental and numerical assessment of the performance of a new type passive anti-roll stabilisation system." Thesis, Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2019. http://www.theses.fr/2019ENTA0008.

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Abstract:

Le développement de Geps Techno est basé sur un concept innovant de structure flottante destinée à produire de l'énergie électrique à partir de plusieurs sources d'énergies marines renouvelables dont la source houlomotrice. Le système houlomoteur développé par Geps Techno repose sur la mise en circulation d'eau et la création d'un tourbillon en son sein. En profitant du phénomène de carène liquide, le concept est également déclinable en un système de stabilisation de navire ou de toute autre plateforme flottante. L'objectif à court terme de la société est le développement de cette technologie permettant la stabilisation et la récupération de l'énergie des vagues et pour lequel il reste des verrous technologiques à lever afin d'arriver à la viabilité et la rentabilité du système. Pour cela, Geps Techno a lancé en octobre 2015 le projet IHES (Integrated Harvesting Energy System) qui consiste à construire un démonstrateur de son concept de plateforme houlomotrice. Le projet IHES est un des projets de la feuille de route du plan "Navires écologiques" de la Nouvelle France Industrielle. Il est soutenu par Bpifrance dans le cadre du programme d'Investissements d'Avenir - Projets Industriels d'Avenir. Afin de maîtriser les objectifs de stabilisation et de récupération d'énergie, Geps Techno étudie les volets technologiques nécessaires permettant de passer de l'énergie disponible au niveau des vagues jusqu'à celle disponible au niveau de la turbine du houlomoteur. Les travaux de thèse soutenus par Fourestier en mai 2017 portaient sur un premier volet "Définition et contrôle des écoulements internes au système houlomoteur". A l'aide d'une modélisation des fluides numériques, ces derniers ont abouti à des modèles opérationnels caractérisant les écoulements internes. La présente thèse Cifre s'inscrit dans la continuité des travaux de Fourestier et traite d'un second volet "Modélisation du système couplé plateforme / houlomoteur". L'ensemble de ces travaux devra aboutir à un code de calcul opérationnel et corrélé à des résultats expérimentaux permettant d'étudier l'écoulement interne et le comportement du flotteur soumis à la houle
Geps Techno's development is based on an innovative concept of a floating structure intended to produce electrical energy from several renewable marine energy sources, including wave power. The wave power system developed by Geps Techno is based on circulating water and creating a vortex within it. By taking advantage of the liquid hull phenomenon, the concept can also be used as a stabilization system for a ship or any other floating platform. The short-term objective of the company is the development of this technology allowing the stabilization and recovery of wave energy and for which there remain technological obstacles to be removed in order to achieve the viability and profitability of the system. To do this, in October 2015 Geps Techno launched the IHES (Integrated Harvesting Energy System) project, which consists of building a demonstrator of its wave power platform concept. The IHES project is one of the projects of the roadmap of the "Ecological ships" plan of New Industrial France. It is supported by Bpifrance within the framework of the Investments for the Future - Industrial Projects for the Future program. In order to master the objectives of stabilization and energy recovery, Geps Techno is studying the technological aspects necessary to switch from the energy available at wave level to that available at the wave turbine turbine. The Ph.D. thesis work supported by Fourestier in May 2017 focused on a first part "Definition and control of internal flows in the wave power system". Using CFD modeling, the latter resulted in operational models characterizing internal flows. This Cifre Ph.D. thesis follows on from Fourestier's work and deals with a second part "Modeling of the coupled platform / wave power system". All of this work should lead to an operational computer code correlated with experimental results making it possible to study the internal flow and the behavior of the float subjected to swell

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Vincent, Julien. "Étude expérimentale des interactions aube-abradable à très grandes vitesses : influence du matériau et de sa microstructure." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0334.

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Abstract:

Le rendement des turboréacteurs peut être amélioré en minimisant le jeu aube-carter, réduisant ainsi les pertes aérodynamiques. Ces jeux réduits occasionnent des risques de contact entre les aubes en rotation à grande vitesse et le carter moteur. Des matériaux sacrificiels, appelés matériaux abradables, sont alors déposés sur le carter pour limiter les endommagements induits par ces contact. Ces interactions font intervenir un grand nombre de mécanismes d’endommagement bénéfiques ou néfastes au bon fonctionnement du joint abradable et à la fiabilité du moteur. L’objectif de cette thèse est alors de comprendre, prédire et quantifier les différents endommagements et les efforts d’interaction associés pour des matériaux abradables obtenus à l’aide de paramètres procédés différents. Un dynamomètre triaxial a été développé afin de reproduire l’interaction locale entre l’extrémité de l’aube et le matériau abradable à très grande vitesse (50 – 300 m/s) lors de phases transitoires. La mesure d’efforts d’interaction lors de contacts de très courte durée (300 µs – 1 ms) nécessite une bande passante importante. Une méthode de correction basée sur l’analyse modale expérimentale a été mise en œuvre afin d’étendre la bande passante naturelle du dynamomètre et d’atténuer les couplages entre les différentes voies de mesure. Les mécanismes d’endommagements des abradables ont été étudiés à partir d’analyses post-mortem et corrélés aux efforts et vitesse d’interactions
The turbofan efficiency can be improved by minimizing the blade-casing gap, thus reducing the aerodynamic loss. The reduced gap conduces to contact risk between the high-speed rotating blades and the engine case. Sacrificial materials, called abradable materials, are deposited on the casing to limit the damage caused by these contacts. These interactions involve a lot of damage mechanisms, which can be adverse or beneficial to the proper performance of the abradable seal and to the reliability of the engine. The aim of this thesis is to understand, predict and quantify the different damages and the interaction forces associated for abradable materials obtained with different process parameters. A triaxial dynamometer was developed to reproduce the local high-speed interactions (50 – 300 m/s) between the blade tip and the abradable material during transitional phases. The interaction forces measurement during short-lived contacts (300 µs – 1 ms) requires a large bandwidth. A correction method based on experimental modal analysis was implemented to extend the natural bandwidth of the device and attenuate the crosstalk between the different measurement channels. The damage mechanisms of abradable materials were studied by post-mortem analysis and correlated to the interaction forces and velocity

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Porras, Vazquez Alejandro. "A molecular approach to the ultimate friction response of confined fluids." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI087.

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Abstract:

Afin de contrôler les pertes d'énergie dans les systèmes mécaniques, un film mince de lubrifiant est souvent introduit entre les solides en contact. Les contacts lubrifiés ponctuels fonctionnent en régime élastohydrodynamique, caractérisé par des pressions élevées (de l’ordre du GPa) et des épaisseurs de film minces (de l’ordre de 100 nanomètres). A des taux de cisaillement élevés, le fluide peut présenter une contrainte de cisaillement limite dont l’origine physique est encore incertaine. Actuellement, les modèles empiriques disponibles pour la prédiction du frottement ne décrivent pas la réponse ultime des lubrifiants dans ces conditions sévères. De plus, l'analyse expérimentale in-situ est très difficile à réaliser en raison du confinement et des fortes pressions. Ainsi, dans cette thèse, le problème est abordé sous l’angle de la modélisation à l’échelle atomique. Le comportement en cisaillement de trois de fluides (un fluide de traction, un lubrifiant modèle et un lubrifiant industriel pour le secteur aérospatial) est analysé par simulation Dynamique Moléculaire. Les résultats numériques sont ensuite comparés qualitativement et quantitativement à des essais expérimentaux. La réponse en frottement est indépendante du profile de vitesse dans l’épaisseur du confinement, ce dernier apparaissant plutôt comme une conséquence des conditions limites aux surfaces. Le régime de frottement limite apparaît naturellement lorsque le lubrifiant est soumis à des conditions thermodynamiques caractéristiques d’un état solide. Dans ce cas, la dynamique des molécules est fortement ralentie. L’énergie d’activation augmente rapidement avec la pression, de sorte que la diffusion devient négligeable à forte pression, même aux taux de cisaillement sévères imposés dans les simulations Dynamique Moléculaire. La réponse macroscopique à ce phénomène est donc une saturation de la valeur du frottement. Ce travail s’achève en jetant les bases d’une modélisation qui pourra permettre la prédiction du frottement lubrifié sous conditions sévères
In order to control energy losses in mechanical systems, a thin film of lubricant is often introduced between the solids in contact. The lubricated point contacts operate in the elastohydrodynamic regime, characterized by high pressures (of the order of GPa) and thin film thicknesses (of the order of 100 nanometers). At high shear rates, the fluid may exhibit a limiting shear stress whose physical origin is still uncertain. At present, the empirical models available for the prediction of friction fail to describe the ultimate response of lubricants at these severe operating conditions. In addition, in-situ experimental analysis is very difficult to achieve due to confinement and high pressures. Thus, in this thesis, the problem is approached from the angle of modeling at the atomic scale. The shear behavior of three fluids (a traction fluid, a model lubricant and an industrial lubricant for the aerospace industry) is analyzed by Molecular Dynamics Simulation. The numerical results are then compared qualitatively and quantitatively with experimental tests. The friction response is independent of the velocity profile in the confinement thickness, the latter appearing rather as a consequence of boundary conditions at the surfaces. The limiting friction regime naturally occurs when the lubricant is subjected to thermodynamic conditions characteristic of a solid state. In this case, the dynamics of the molecules is strongly slowed down. The activation energy increases rapidly with the pressure, so that the diffusion becomes negligible at high pressure, even at the severe shear rates imposed in the Molecular Dynamics simulations. The macroscopic response to this phenomenon is thus a saturation of the value of friction. This work ends by laying the foundations of a modeling that will allow the prediction of lubricated friction under severe conditions

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Pagnoni, Filippo. "Design and Experimental Analysis of a Loop Heat Pipe for Thermal Control of Aircraft Engine Equipment." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2019. http://www.theses.fr/2019ESMA0004.

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Abstract:

Ces travaux de thèse sont focalisés sur le développement d’une boucle diphasique LHP pour le contrôle thermique de composants intégrés dans les moteurs aéronautiques. L’étude concerne les compartiments situés à l’intérieur de la nacelle, en lien avec les challenges thermiques des moteurs de future génération. Tout d’abord, une étude de faisabilité a été menée, basée sur une évaluation de l’environnement thermique, une analyse des contraintes d’intégration et une première identification d’un couple fluide de travail-matériau de construction. En ce qui concerne ce dernier aspect, l’eau et le DowthermTM J ont été identifiés comme les meilleurs candidats pour leur utilisation avec les alliages souhaités pour cet environnement. D’un côté, le point triple élevé de l’eau a obligé la vérification de la tenue mécanique du milieu capillaire mouillé à des cycles de gel/dégel. Le milieu poreux fritté en titane a montré une excellente résistance mécanique et il est resté parfaitement intact après plus de 1500 cycles. D’un autre côté, vu le manque d’informations concernant la compatibilité du DowthermTM J avec les matériaux sélectionnés, des tests de compatibilité ont été effectués avec trois thermosiphons en parallèle, et ont montré un taux de génération de gaz non condensables déjà à faible température. Pour cette raison, la compatibilité entre le DowthermTM J et les matériaux a été jugé non satisfaisante et le fluide a été rejeté. L’étape suivante a été la conception d’un prototype de boucle LHP. Des outils numériques robustes ont été développés pour la validation finale : un modèle 0D pour la boucle entière ainsi qu’un modèle couplé 1D - 2D du condenseur. Le prototype de LHP a été construit et testé sous différentes conditions opératoires. Une quantité de gaz non condensable a été observée initialement, due à la passivation des surfaces intérieures à la boucle. Néanmoins, les résultats expérimentaux ont montré que la boucle répond aux cahiers de charge thermique, même en présence de ces gaz,étant capable de fonctionner sous hautes températures et haute pression. La génération de gaz s’est arrêtée après un certain nombre d’heures cumulées de fonctionnement ; pourtant, les inspections internes à l’évaporateur après les tests ont montrés une dégradation significative de l’état de surface, due aux réactions chimiques entre le fluide de travail et les matériaux de la boucle. Les résultats de ces travaux de thèse constituent une étape fondamentale vers le développement d’une boucle LHP pour le contrôle thermique de composants intégrés dans la nacelle. Des informations essentielles à la conception des prototypes de future génération sont fournies, vers la validation et la certification des LHP pour leur utilisation dans cet environnement
In this work, the development of a Loop Heat Pipe (LHP) for aircraft nacelle thermal management is presented. The study is focused on engine compartments and integrated equipment applications, according to the upcoming thermal management challenges in the next generation of engines. First, a feasibility study was performed, analyzing the thermal environment, the integration constraints and the identification of suitable working fluid construction material pairs. As for the latter aspect, water and DowthermTM J were identified as most suitable candidates with the lightweight aeronautical alloys considered for this environment. On one hand, the high triple point of water obliged to verify the wick mechanical resistance to repeated freezing cycles when soaked into pure water. On the other hand, compatibility tests were performed between DowthermTM J and the selected alloys, due to the lack of related data. In the former, the sintered titanium wick provided an excellent stiffness and it remained perfectly intact after more than 1500 cycles. In the latter, the thermal tests performed on parallel thermosyphon shave clearly shown the generation of non-condensable gases (NCG) inside all the samples starting from low operating temperatures. As a result, the compatibility of DowthermTM J was considered not fully satisfactory and this fluid was discarded. The next step concerned the design of the titanium/water LHP prototype. Robust numerical tools were developed for the final design validation: a simplified 0D nodal model for the entire device and a coupled 1D and 2D condenser model representation. The LHP prototype was manufactured and tested in different operating conditions. A significant amount of NCG was initially generated inside the device, due top assivation of the internal surfaces. Nonetheless, the experimental results demonstrated the LHP capability to satisfy the thermal requirements, even in presence of NCG, with standing high operating temperatures and pressures. Although the gas generation rate became negligible after several hours of tests, internal inspections performed at the end of the test revealed a deep alteration of the internal surface state, due to the chemical reactions with the working fluid. The results of this work represent an important milestone for the development of a LHP for aircraft nacelle applications. Essential information for the design of future generations of prototypes are provided, toward the validation and certification of LHP for nacelle thermal management

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Sévénié, Benjamin. "Capsule deformation in a microfluidic channel : experiments, characterization and Proper Orthogonal Decomposition." Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2278/document.

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Abstract:

Nous étudions la déformation d'une capsule dans un canal microftuidique expérimentalement et numériquement. L'écoulement des rnicrocapsules est d'abord étudié numériquement dans un canal droit à section carrée. L'objectif est de développer une méthode de caractérisation des propriétés mécaniques de la membrane des capsules, à partir de leur déformation dans le canal. Nous avons mis en place une méthode d’identification afin de comparer la déformation des capsules observée expérimentalement et celle prédite par un modèle numérique tridimensionnel correspondant. La précision et la robustesse de l'algorithme d'analyse inverse ont été étudiées en faisant varier légèrement la géométrie des canaux. Finalement, la méthode a été utilisée afin de déterminer les propriétés mécaniques de rnicrocapsules dont la membrane est faite d’albumine réticulée. Nous avons ensuite appliqué une méthode de décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD) aux formes prises par les capsules lors de leur passage dans un canal droit ou bifurqué. Des données numériques ont d 'abord été utilisées afin de déterminer la dimension de la variété des formes prises par une capsule dans un canal droit. La base POD ainsi construite a été utilisée pour interpoler les formes et obtenir la déformation d'une capsule à tous les temps, et pour tout paramètre d’écoulement. Nous avons également étudié expérimentalement les microcapsules lors de leur déformation dans un canal bifurqué. Nous avons ainsi obtenu les premiers résultats qualitatifs pour cette configuration. Nous avons développé un programme de détection de contour semi-automatique afin de faciliter le traitement d’image. Enfin, nous avons appliqué la méthode POD sur ces contours 2D réalistes et ainsi démontré la faisabilité d'utiliser une base réduite POD pour décrire la déformation de capsules clans un canal bifurqué
The motion and deformation of a liquid-filled classic microcapsule flowing in microchannels is investigated bath experimentally and numerically. The flow of capsules into a straight microfluidic channel with a square cross-section is firstly studied. The objective is to develop a method to determine the mechanical properties of the capsule membrane from its hydrodynamic deformation. A method of identification has been devised to compare the particle deformed shape measured experimentally in the microchannels to the ones predicted by a three-dimensional numerical model for the same configuration. The precision and robustness of the inverse analysis algorithm have been tested when the microfluidic channels slightly depart from pure squareness. We have finally applied the method on microcapsules with a membrane made of reticulated albumin and determined their rnechanical properties. A Proper Orthogonal Decomposition (POD) has then been applied to the shapes assumed by the capsules while flowing in either a straight or bi furcated channel. Using numerical data in a straight channel, we have determined the dimension of the capsule shape variety. We have then interpolated the coefficients resulting from the POD analysis to compute the capsule deformed shape at any time for any flow parameter. Capsules have finally been investigated flowing in a bifurcated microchannel. Qualitative results of the motion and deformation of capsules in such channel have been obtained. A semi-automatic contour detection program has been developed to improve the image analysis. The POD method has been applied to the experimental results, thus proving the feasibility of building a reduced-order model of the phenomenon by using a POD reduced basis

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Hu, Xu-Qu. "Mouvement et déformation de capsules circulant dans des canaux microfluidiques." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00857260.

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Abstract:

Une capsule est une goutte de liquide enveloppée par une membrane fine et déformable. Les propriétés mécaniques de la membrane sont essentielles pour le mouvement de la capsule. L'analyse de l'écoulement d'une suspension de capsules dans un canal microfluidique au moyen d'un modèle mécanique est une technique permettant de déterminer les propriétés élastiques de la membrane. Un modèle numérique tridimensionnel a été développé pour résoudre ce problème d'interaction fluide-structure en écoulement confiné. Il couple une méthode des intégrales de frontières pour les écoulements des fluides et une méthode éléments finis pour la déformation de la membrane. Le modèle est utilisé pour étudier l'écoulement d'une capsule initialement sphérique dans des canaux de différentes sections. Dans un canal cylindrique, on montre que l'effet de confinement du canal conduit à la compression de la capsule. Cela engendre la formation de plis sur la membrane autour de l'axe de l'écoulement, phénomène également observé expérimentalement. Dans un canal de section carrée, les effets de la loi constitutive de la membrane, du rapport de taille et du débit d'écoulement sur la déformation de la capsule sont systématiquement étudiés. La comparaison entre les résultats expérimentaux et numériques nous permet de déduire les propriétés mécaniques de la membrane d'une population de capsules artificielles. Ce travail démontre la faisabilité de la mesure de propriétés mécaniques d'une membrane en utilisant une technique microfluidique en canal carré. Il pourrait être étendu par l'étude d'écoulements instationnaires dans un canal de section variable ou avec bifurcations.

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Shirkovskiy, Pavel. "Conjugaison de phase ultrasonore pour la vélocimétrie des écoulements gazeux : investigations des potentialités en micro-fluidique." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00604511.

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Abstract:

La conjugaison de phase ultrasonore à couplage par l'air basée sur une céramique magnétostrictive et une membrane de filtration poreuse pour la microscopie et la vélocimétrie de micro écoulements a été développée. Dans ce but, dans le cadre de l'acoustique géométrique un système d'équations pour décrire mathématiquement le passage par l'interface entre l'élément actif du système de conjugaison de phase confocale - milieu de propagation a été développé.On a développé et réalisé une technique de codage de phase par m-séquence pour l'enregistrement des faibles signaux conjugués en phase. Cette technique a permis de travailler plus efficacement avec fort bruit et des signaux qui se trouvent sous le niveau de bruit. Aussi cette technique a permis d'améliorer une méthode de vélocimétrie des écoulements gazeux.On a développé et réalisé une technique d'adaptation d'impédance acoustique basée sur la membrane de filtration poreuse imprégnée par de l'huile. Cette technique a permis d'optimiser les conditions de transmission de l'onde à l'interface air-ferrite aux fréquences basse dans bande du MHz.Les applications possibles de l'effet de conjugaison de phase paramétrique à la vélocimétrie des écoulements gazeux et à la microscopie à couplage par l'air ont été présentées. L'application de l'effet de conjugaison de phase permet d'améliorer les performances des méthodes de vélocimétrie et de microscopie ultrasonores à couplage par l'air. Les méthodes élaborées a repoussé les limites d'applications pratiques de l'effet de conjugaison de phase et peuvent être utilisées pour le développement des dispositifs en vélocimétrie, microscopie et tomographie ultrasonore des écoulements gazeux

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Dissertations / Theses on the topic 'Aubes (technologie) – Fluides, Dynamique des'

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