Dissertations / Theses: 'Chaleur – Transmission – Modèles mathématiques'

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Bazin, Antoine. "Modélisation numérique du retour de chaleur post-arrêt dans une turbine à gaz." Master's thesis, Université Laval, 2013. http://hdl.handle.net/20.500.11794/25410.

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Abstract:

Le retour de chaleur est un phénomène bien reconnu pour entrainer le vieillissement prématuré et l’éventuelle défaillance des moteurs à combustion interne en condition post-arrêt. Les études de ces systèmes, plus particulièrement de la turbine à gaz, ont démontré la tendance de la chaleur à diffuser librement vers les sections, pièces et cavités (telle la chambre de combustion), plus froides du moteur, à partir du moment où les pièces rotatives s’immobilisent. Principalement composé de convection naturelle, le front de chaleur risque d’entrainer l’oxydation prématurée du carburant (cokage) demeuré dans les injecteurs supérieurs. Cette étude propose un modèle par mécanique des fluides numérique (MFN), capable de reproduire le retour de chaleur dans une chambre de combustion tubulaire modifiée, et d’évaluer ses conséquences sur le système de distribution de carburant. Le modèle numérique fera plus tard l’objet de validation par des tests expérimentaux, sur cette chambre équipée de masses complémentaires d’accumulation thermique.
Heat soak-back is a phenomenon observed in many thermal applications including internal combustion engines. Post shutdown studies of these systems, particularly gas turbines, have shown that a massive heat wave could diffuse in the engine causing potential damage. As moving parts in the engine immobilize, heat diffuses freely from hotter to colder sections, including cavities such as the combustor. Primarily composed of free convection, the heat front in the combustor may cause premature coking in the top dead center injectors as the buoyant hot air tends to reach the upper section of the combustor. The following investigation implies computational fluid dynamics (CFD) simulation in order to predict the thermal behaviour and magnitude of this soak-back phenomenon inside a modified can combustor test rig and its potential consequences on the fuel delivery system. The numerical model will eventually be validated using experimentations with this combustor equipped with complementary thermal accumulation masses.

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Parhizkar, Masoumeh. "Modelling coupled surface water-groundwater flow and heat transport in a catchment in a discontinuous permafrost zone in Umiujaq, Northern Québec." Doctoral thesis, Université Laval, 2020. http://hdl.handle.net/20.500.11794/66690.

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Abstract:

Les systèmes hydrogéologiques devraient réagir au changement climatique de manière complexe. En région froide, la simulation de l'effet du changement climatique nécessite un modèle hydrologique intégré de pointe. Dans cette recherche, un modèle numérique entièrement couplé en 3D a été développé pour simuler l’écoulement des eaux souterraines et le transport de chaleur dans un bassin versant dans la région d'Umiujaq, dans le nord du Québec, au Canada. Le bassin versant est situé dans une zone de pergélisol discontinue et contient une épaisse couche glaciofluviale à grains grossiers formant un bon aquifère sous une unité gélive de silts marins sensible au gel. Une étude de terrain détaillée a été réalisée pour mesurer les caractéristiques du bassin versant telles que les propriétés hydrauliques et thermiques et la distribution des unités géologiques. Trois méthodes différentes disponibles dans le logiciel PEST sont utilisées pour caler le modèle 3D par rapport aux charges hydrauliques mesurées. Les résultats ont montré que l'utilisation de méthodes de calage simplifiées, telles que la méthode de zonation, n'est pas efficace dans cette zone d'étude, qui est très hétérogène. L’utilisation d’un calage plus détaillé par les méthodes du système PEST de points pilotes a permis de mieux s’adapter aux valeurs observées. Cependant, le temps de calcul était élevé. L'effet de la condition initiale pour la simulation du transport de chaleur est étudié en appliquant une condition initiale différente au modèle. Les résultats montrent que l'inclusion du processus de démarrage dans les simulations produit des températures simulées plus stables. Les zones du modèles à des profondeurs plus élevées, en-dessous de la profondeur de pénétration des variations saisonnières de température, nécessitent des temps de simulation plus longs pour être en équilibre avec les conditions limites appliquées. Les résultats montrent que l'application de la température moyenne de surface en tant que condition limite pour la simulation du transport de chaleur donne un meilleur ajustement aux valeurs observées en été qu'en hiver. En hiver, du fait de l’épaisseur variable de la neige dans le bassin versant, l’utilisation d’une température de surface uniforme diminue la qualité de l’ajustement aux valeurs observées. L'inclusion de l'advection dans la simulation du transport de chaleur accélère le taux d'augmentation de la température. De plus, l'eau chaude qui pénètre dans le sous-sol augmente la température souterraine dans les zones de recharge. Lorsque les eaux souterraines s'écoulent, elles perdent de l'énergie thermique. Par conséquent, le taux d’augmentation de la température dans les zones de décharge est inférieur à celui des zones de recharge.
Groundwater systems are expected to respond to climate change in a complex way. In cold regions, simulating the effect of climate change requires a state-of-the-art integrated hydrologic model. In this research, a fully coupled 3D numerical model has been developed to simulate groundwater-surface water flow and heat transport in a 2-km² catchment in Umiujaq, Nunavik (northern Quebec), Canada. The catchment is located in a discontinuous permafrost zone. It contains a lower aquifer, consisting of a thick coarse-grained glaciofluvial layer, overlain by a frost-susceptible silty marine unit and a perched upper aquifer. Detailed field investigations have been carried out to characterize the catchment, including its hydraulic and thermal properties and the subsurface geology. Three different calibration methods using the inverse calibration code PEST were used to calibrate the 3D flow model against measured hydraulic heads, assuming a fixed distribution of low hydraulic conductivity for discontinuous permafrost blocks. Heat transfer was not considered for this calibration. Results showed that using simplified calibration methods, such as the zoning method, is not efficient in this study area, which is highly heterogeneous. Using a more detailed calibration, such as the pilot-points method of PEST, gave a better fit to observed values. However, the computational time was significantly higher. In subsequent simulations, which included heat transport, different approaches for assigning initial temperatures during model spin-up were investigated. Results show that including the spin-up process in the simulations produces more realistic simulated temperatures. Furthermore, the spin-up improves the model fit to deeper subsurface temperatures because areas of the subsurface below the depth where seasonal surface temperature variations penetrate require longer simulation times to reach equilibrium with the applied boundary conditions. Applying the annual average surface temperature as the boundary condition to the heat transport simulation provided a better fit to observed values in the summer compared to winter. During winter, because of different snow thicknesses throughout the catchment, using a uniform surface temperature results in a poor fit to observed values. v Simulations show that warm water entering the subsurface increases the subsurface temperature in the recharge areas. As groundwater flows through the subsurface, it loses thermal energy. Therefore, discharging water is cooler than recharging water. This causes the rate of temperature rise to be lower in discharge areas than in recharge areas. The modelling results have helped provide insights into 3D simulation of coupled water flowheat transfer processes. Furthermore, it will help users of cryo-hydrogeological models in understanding effective parameters in development and calibration of model to develop their own site-specific models.

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Arnault, Axel. "Simulation et optimisation de l'intégration de matériaux à changement de phase dans une zone thermique." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28549/28549.pdf.

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Rahimi, Mohammad. "Modélisation de l'effet du couvert de neige sur les transferts thermiques sol-atmosphère." Doctoral thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27410.

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Abstract:

Ce travail de thèse s’est concentré sur la modélisation de l’effet d’un couvert de neige saisonnier sur le comportement thermique de grands ouvrages de génie civil construits dans les régions nordiques, ainsi qu’à son application sur des ouvrages construits avec des matériaux à grande porométrie. À l’heure actuelle, la présence de neige est souvent négligée dans les simulations numériques de régimes thérmiques, sauf pour les études portant sur les avalanches ou le régime nival qui utilisent des modèles conceptuels ou des modèles très détaillés, basés sur la physique. L’utilisation des modèles très détaillés dans l’industrie n’est pas avantageuse pour modéliser de grands ouvrages de génie civil en raison du grand nombre d'équations différentielles partielles et de paramètres parfois difficiles à estimer. De plus, l’introduction de la neige comme un milieu dans le domaine de calcul impose de grands défis pour les simulations en continu sur plusieurs années, car, comme la neige est saisonnière, le domaine qui représente la neige doit être éliminé après sa fonte. À cet égard, l’objectif principal de cette recherche est de développer un nouvel outil pour modéliser, en continu sur plusieurs années, l’effet thermique d’un couvert de neige sur des ouvrages de génie civil, qui puisse être aisément appliqué dans des cas pratiques. Pour cela, les transferts de chaleur et de masse dans la neige ont été étudiés afin d'identifier les modes de transfert qui ont une influence significative sur la température du sol. Ensuite, un outil numérique dans le logiciel FlexPDE a été établi pour modéliser le transfert de chaleur par conduction et convection, entre le sol, la neige et l'atmosphère en continu sur toute l'année. Cet outil considère également l’effet de la neige (frontière fermée ou ouverte) sur la convection dans des matériaux granulaires grossiers, et l’effet de la pluie et du changement de phase de l’eau sur le bilan d’énergie du couvert de neige. Cet outil emploie la méthode du bilan d’énergie de surface qui est considéré comme étant une condition aux limites de Neumann pour la température. L’outil a également servi à réaliser une analyse thermique d’un barrage en remblai et à démontrer la présence des cellules de convection dans l’enrochement et l’influence de la convection d’air sur l’extraction de chaleur de la fondation. Un autre objectif de cette recherche est d'établir un modèle simple et précis de la conductivité thermique pour tous les types de neige, y compris la neige artificiellement manipulée et compactée. La plupart des modèles existants de la conductivité thermique de la neige sont développés grâce à des techniques de régression qui ont l'inconvénient de ne pas respecter les limites physiques de la neige. Pour intégrer ces limites physiques dans un modèle simple, le concept de conductivité thermique relative est utilisé dans cette étude. Ce modèle est examiné avec des données publiées et réévaluées et avec les résultats de tests effectués au laboratoire de l'Université Laval. Le modèle proposé permet d’estimer la conductivité thermique de tous les types de neige, et ce, avec une grande fiabilité.
This work focused on the modeling of the effect of a seasonal snow cover on the thermal behavior of large engineering structures built in the northern regions, and its application for structures built with materials of large porometry. Nowadays, the presence of snow is often neglected in thermal numerical simulations, except for investigating the phenomenon of avalanches or production of water after snowmelt in the mountainous regions, while using conceptual models or very detailed models based on physics. In the industry, modeling a large structure by detailed models have two principals drawback. First, because of large numbers of partial differential equations and parameters, which are sometimes difficult to estimate. The introduction of snow as a medium in the computational domain also imposes great challenges for the continuous simulations for consecutive years, because seasonal snow is present only a few months a year and the domain representing the snow must be removed after melting. In this regard, the main objective of this research is to develop a new tool for the modeling of snow thermal effect on geotechnical structure continuously for several years that can also be applied in simple practical cases. For this, transfers of the heat and mass in snow are first studied to identify the most important transfer modes that significantly affect soil temperature. Then, a numerical tool using the FlexPDE software has been established to model the heat transfer by conduction and convection between soil, snow and atmosphere continuously over the entire year. This tool also considers the effect of snow (close or open boundary) on the air convection in the coarse granular materials, the rain effect and the water phase change in the energy balance of the snow cover. This tool uses the surface energy balance as the Neumann boundary condition for temperature. The tool is also served for thermal analysis of an embankment dam and demonstrates the presence of convection cells and the influence of the air convection on the heat extraction of foundation. Another purposes of this research is to establish a simple and accurate model of thermal conductivity for all types of snow, including artificially manipulated and compacted snow. Most of the existing model of the snow’s thermal conductivity are developed through regression techniques which have the drawback of not respecting the physical limits of snow. To integrate these physical limits in a simple model, the relative thermal conductivity concept is used in this study. This model is verified with published data and further validated with the results of the tests performed in the laboratory of Laval University. The proposed model estimates the thermal conductivity of all types of snow with great reliability.

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N'zi, Yoboué Guillaume. "Élaboration d'une plate-forme de calculs numériques d'un modèle d'état à la base d'une approche phénoménologique : cas d'un four rotatif de clinker." Thesis, Université Laval, 2014. http://www.theses.ulaval.ca/2014/30553/30553.pdf.

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Abstract:

Cette étude développe une plate-forme mathématique allant de la création d’une base de connaissances à la mise en place d’un modèle adaptatif. Une nouvelle approche en ce qui concerne la modélisation du four rotatif du clinker a été nécessaire pour mener à bien notre étude. Ainsi, un modèle d’état du système aux paramètres repartis, à la base des phénomènes physico-chimiques, a été conçu à l’aide d’équations aux dérivées partielles. La structure du modèle est basée sur trois variables d’état qui peuvent décrire correctement les principaux phénomènes (diffusions, déplacements, transferts et échanges thermiques, etc.) qui se déroulent dans le four rotatif de clinker. En outre, ces variables d’état sont accessibles à travers des paramètres mesurables tels que les températures de la surface extérieure du four et de l’air ambiant. Les paramètres du modèle proposé sont des fonctions de trois variables d’état, qui tout en remplaçant les paramètres mal connus et inaccessibles, décrivent les phénomènes physicochimiques qui caractérisent la complexité du système et sont définis comme des fonctions opératoires. Cette approche permet non seulement de minimiser les erreurs (hypothèse de simplification) mais aussi permet un accès facile et aisé des paramètres. Nous avons élaboré une procédure d’identification basée sur des analyses phénoménologique et dimensionnelle. Ainsi, à partir de données issues d’un complément d’instrumentation associé à la base de connaissances, l’identification des fonctions opératoires (paramètres) a été effectuée à partir d’un état stationnaire du système qui représente notre condition initiale. Cette opération est importante dans la mesure où elle donne aux paramètres du modèle les propriétés de la dynamique du système. Ces résultats sont corroborés par les estimations des variables d’état dont les valeurs et évolutions sont acceptables. Après l’évaluation de l’influence des fonctions opératoires sur les variables d’état, une modélisation des paramètres (fonctions opératoires) du modèle a été proposée à la base d’une décomposition physique à la lumière des connaissances fournies dans la littérature. Une procédure d’ajustement a été également développée afin de pouvoir fournir des variables d’état optimales. Ainsi, l’erreur peut être compensée par ajustement des fonctions opératoires. Par conséquent, à travers la rapidité de la procédure d’ajustement et l’adaptation des paramètres du modèle dans un horizon de temps bien déterminé, le modèle renferme les caractéristiques d’un modèle adaptatif qui pourra être un support essentiel dans la commande automatique du système.
This study develops a mathematical platform going from the establishment of a knowledge database to the setting up of an adaptive model. This has required a new approach of modeling of the clinker rotary kiln (CRK). Thus, a state model of distributed parameter systems, based on physico-chemical phenomena, was designed using partial differential equations. The model structure is based on three state variables which are: the gas, clinker temperatures and the clinker mass distributions, and are elaborated with the help of heat, pressure and mass balance equations. The model parameters are defined by the functions of three state variables. Moreover, the resulting state model, decomposed into five phenomenological zones of CRK, is used as a first step to define a set of Operating Functions (OFs). These OFs has also been decomposed into longitudinal distribution of CRK to replace the constant, unknown or unmeasured parameters. We develop an identification procedure based on phenomenological and dimensional analysis where the identification of operational functions (model parameters) was performed from a stationary state of the CRK. Once the restores state variables have been evaluated, the desired input (which is treated as the control of the CRK) can be more easily found by the proposed model than by simple trial and error. Moreover, the fact that the computation time, to estimate-calibrate the OFs above-mentioned, is very short, then this dynamic computation works faster than real-time. In summary, the cooperation and coordination in real-time between industrial computers and the CRK allows for an adaptable model, where each specific set of the OFs must be analyzed by its accuracy.

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Villemure, Charles. "Optimisation à l'aide d'algorithmes génétiques d'un stratifié poreux soumis à un flux thermique en convection naturelle." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24394/24394.pdf.

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Bendouma, Mathieu. "Systèmes d’isolation thermique par l’extérieur : études expérimentales et numériques des transferts de chaleur et d’humidité." Thesis, Lorient, 2018. http://www.theses.fr/2018LORIS485/document.

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Abstract:

L’isolation thermique par l’extérieure (ITE) constitue une solution technique intéressante pour améliorer les performances énergétiques du secteur du bâtiment. Cependant, l’ITE peut venir modifier l’équilibre hygrothermique de l’enveloppe et affecter sa durabilité, notamment au regard de l’humidité. Dans ce contexte, un premier travail a consisté à étudier en laboratoire le comportement hygrothermique de trois systèmes d’ITE rapportés sur une paroi en parpaing : un système ETICS (PSE sous enduit mis en œuvre par voie humide) et deux systèmes sous bardage (mis en œuvre par voie sèche), dont un incluant des matériaux biosourcés (laine de bois et ouate de cellulose). Des expériences en enceinte biclimatique, combinées à des simulations numériques des transferts couplés de chaleur et de masse, ont permis d’appréhender le comportement hygrothermique de ces parois rénovées à différents stades : lors de la pose des solutions d’ITE, en usage « normal » et dans des conditions conduisant à des risques de condensation. Les résultats du système ETICS montrent le rôle important de la colle et la difficulté à appréhender numériquement son comportement. Les résultats des systèmes sous bardage soulignent l’intérêt d’utiliser des matériaux biosourcés dans des conditions à risques, mais également la sensibilité des simulations numériques aux propriétés hydriques des matériaux hygroscopiques. Un second travail portant sur l’analyse in situ d’un système d’ITE sous bardage a souligné l’absence de risques majeurs liés à l’humidité durant les deux années étudiées. Par ailleurs, la comparaison simulation/expérience a mis en évidence le rôle important joué par la lame d’air ventilée
External thermal insulation (ETI) is an interesting technical solution for improving the energy performance of the building sector. However, ETI may change the hygrothermal balance of the envelope and affect its durability, especially with regard to moisture. With this in mind, a first work consisted in studying the hygrothermal behavior of three systems of ETI set on a hollow concrete block wall in the laboratory: an ETICS system (wet process) and two systems under cladding (dry process), with one of them composed with bio-based materials (wood wool and cellulose wadding). Experiments in a bi-climatic enclosure, combined with numerical simulations of coupled heat and mass transfers, made it possible to apprehend the hygrothermal behavior of these renovated walls at different stages: during the installation of ETI solutions, in "normal" use and under conditions leading to risks of condensation. The results of the ETICS system show the important role of the glue and the difficulty to understand numerically its behavior. The results of the cladding systems underline the interest of using bio-based materials under hazardous conditions, but also the sensitivity of numerical simulations to the hydric properties of hygroscopic materials. A second study on the in situ analysis of a cladding ETI system highlighted the absence of major risks related to humidity during the two years studied. In addition, the simulation / experiment comparison highlighted the important role played by the ventilated air

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Bélanger, Jean. "Caractérisation des transferts hygrothermiques dans une enveloppe de bâtiment en bois par la résolution d'un problème inverse par l'optimisation des propriétés physiques des matériaux." Master's thesis, Université Laval, 2021. http://hdl.handle.net/20.500.11794/69706.

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Abstract:

Le présent mémoire porte sur la mise en place d'un modèle mathématique permettant la résolution du problème inverse du transfert de chaleur et d'humidité dans une enveloppe de bâtiments par l'optimisation des propriétés physiques des matériaux. Ce modèle a permis de répondre à l'objectif principal du mémoire qui est de caractériser les échanges de chaleur et d'humidité se produisant à l'intérieur d'une enveloppe de bâtiment en bois dans le contexte climatique québécois. Afin de mettre en place ce modèle mathématique, plusieurs étapes ont été réalisées. Premièrement, des simulations numériques ont été faites avec le logiciel WUFI dans le but de compléter une analyse de sensibilité. Cette analyse de sensibilité a, par la suite, été utilisée afin de cibler les propriétés physiques des matériaux ayant le plus d'impact sur la réponse du modèle. Une fois l'analyse de sensibilité complétée, les résultats obtenus ont servis à mettre en place un algorithme prédictif à l'aide Matlab. Ces algorithmes permettent de prédire l'évolution de la température et de l'humidité dans le temps en fonction de plusieurs paramètres. Le modèle prédictif est ensuite utilisé afin de réaliser l'optimisation des propriétés physiques du modèle. Cette optimisation est faite par rapport aux données réelles recueillies par les capteurs installés dans l'enveloppe d'un bâtiment de la Ville de Québec. Plusieurs modifications ont été faites dans le modèle afin d'augmenter la précision de celui-ci. Les résultats obtenus aux différentes modifications sont analysés.

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Manin, Lionel. "Modèles de comportement multiniveaux pour la Conception Mécanique Assistée par Ordinateur : application à la prévision du comportement thermique de transmissions de puissance par engrenages." Lyon, INSA, 1999. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1999ISAL0019/these.pdf.

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Abstract:

La Conception Mécanique Assistée par Ordinateur (CMAO) a pour objet de concevoir des produits en intégrant un maximum de contraintes. L'objectif principal étant de toujours mieux prévoir le comportement du produit afin d'en optimiser la conception. La prévision du comportement d'un produit passe par l'élaboration de modèles à plusieurs niveaux de comportement. Dans notre travail, nous avons considéré la prévision du comportement thermique d'un système en cours de conception. En effet, actuellement la réduction de la masse des systèmes pour en optimiser le rendement diminue la capacité de dissipation d'énergie et conduit à une élévation des niveaux de température moyen qu'il devient nécessaire d'intégrer au processus de conception mécanique. Nous avons retenu les applications de transmissions de puissance par engrenages. L'originalité du travail provient du fait qu'un assemblage de modélisations variées à différents niveaux d'observation est effectué pour aboutir à un modèle de comportement thermique global. Tout d'abord, une étude bibliographique a permis de fixer les bases du travail; et de recenser les différentes approches et modélisations existantes des phénomènes thermiques dans les transmissions de puissance par engrenages. Ensuite, une méthodologie de modélisation du comportement thermique d'une boîte générique de transmission de puissance par engrenages a été développée. Un modèle thermique nodal du système complet a été réalisé en intégrant des modèles thermiques nodaux définis pour chaque classe d'éléments technologiques. L'approche numérique a été validée expérimentalement sur banc d'essais. Enfin, une exploitation de la méthodologie est présentée à travers des prévisions de comportement utiles pour la conception mécanique d'un système de transmission de puissance par engrenages
The aim of Computer Aided Design in mechanics is to design products with a maximum constraints integrated in the design process. The main aim is to predict as closest as possible the mechanism behavior in order to optimize its design. Numerical modeling provides results in several fields (static's, dynamics, thermal behavior…), in this work, we have considered the thermal behavior of a system at its preliminary design step. The actual trends of saving weight in order to increase efficiency reduce the heat dissipation capacity and consequently create a rise of the mean operating temperatures which must be integrated in the design process. The application in this work deals with the thermal behavior prediction of power gearing transmissions. The originality of this work comes from the simultaneous application of global and local approaches. First, a bibliographical study has been done in order to set down the bases of the work, and to make a census of the different existing approaches and modeling studies of the thermal problem in power gearing transmissions. Then, a methodology of thermal behavior modeling of a generic power gearing transmission has been developed. A global thermal model has been achieved using the thermal network method; it is composed of local models defined for each technological class of elements. Experiments on industrial test bench were carried out in order to validate the numerical approach. Finally, the established procedures were applied in order to provide thermal behavior prediction in several cases for mechanical design

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Wardag, Alam Rahman Khan. "Hydrodynamic and heat transfer study in corrugated wall bubbling fluidized bed experiments and CFD simulations." Doctoral thesis, Université Laval, 2013. http://hdl.handle.net/20.500.11794/24626.

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Abstract:

Considérant l'effet des parois sur la croissance des bulles, nous avons récemment utilisé des plaques ondulées comme cloisons dans des lits minces fluidisés gaz-solide à multi-compartiments. Des analyses approfondies de la dynamique des bulles et du transfert de chaleur paroi-lit dans des lits fluidisés à cloisons planes (FWBFB) ou ondulées (CWBFB) ont été effectuées pour une variété de déclinaisons pariétales et des conditions d'opération couvrant une large gamme d'angles d'ondulation (θ = 120 °, 90 °), de distances moyennes inter-paroi (C), de hauteurs initiales de repos du lit et des rapports de vitesses superficielles du gaz aux vitesses minimales de barbotage, Ug/Umb. Il a été observé que le débit de gaz nécessaire pour amorcer le barbotage était plus faible dans le cas du CWBFB. Par ailleurs, un réseau de zones cou (distance minimale) et hanche (distance maximale) du CWBFB a également favorisé la rupture des bulles, une haute fréquence des bulles, une faible vitesse de montée des bulles et donc tous convergeant vers une meilleure distribution de gaz. Le CWBFB a offert un fonctionnement de fluidisation gaz-solide stable, une faible hauteur de désengagement de transport (HDT) comparé à FWBFB. CWBFB offert significanlty supérieur coefficient de transfert de mur-à-lit chaleur comapred à FWBFB. Des simulations complètes de type mécanique des fluides numériques (CFD) transitoires Euler-Euler 3-D ont également été menées, ce qui a permis de mieux comprendre les effets de parois ondulées sur l'augmentation de la force de traînée sur les particules dans des zones à hautes pressions convergentes-divergentes des parois ondulées. Ceux-ci ont indiqué des changements notables dans le régime de fluidisation en remplaçant les parois planes par des parois ondulées et ont en outre révélé que les zones cou étaient responsables de la création des instabilités comparativement aux zones hanche. La moyenne dans le temps des contours de la fraction volumique simulée de gaz a corroboré avec les résultats expérimentaux que le CWBFB a offert la meilleure distribution de gaz par rapport à FWBFB. Les profils axiaux de la moyenne dans le temps de la fraction volumique solide simulée ont montré que CWBFB réduit de façon nette la HDT.
With the endeavor of approaching an ideal allothermal gasifier, recently our group proposed a reactor concept of allothermal cyclic multi-compartment bubbling fluidized beds for biomass gasification with steam. The concept consisted of multiple intercalated parallelepipedic slim gasification and combustion compartments to enhance unit heat integration and thermal efficiency while preventing contact between flue gas and syngas to generate a N2-free high-quality biosyngas. However, the efficiency of contacting between gas and particles in bubbling fluidized beds is dictated to a large extent by the bubble dynamics which impacts mixing, heat and mass transfers. Literature showed that the decrease in clearance between flat walls for slim fluidization enclosures or in diameter for cylindrical vessels would make fluidized beds very sensitive to wall effects and prone to operate in slug flow regime. Since the occurrence of slugging in multi-compartment slim beds could reduce their thermal and chemical efficiency, the objective of current work was to devise suitable strategies in treating the incipient bubbles to suppress the slugging behavior of bed. By considering the effect of walls on bubble growth, we recently employed corrugated plates as separating walls in slim multi-compartment gas solid fluidized beds. Thorough analyses of bubble dynamics and wall-to-bed heat transfer in flat- (FWBFB) and corrugated- (CWBFB) wall bubbling fluidized beds were performed for a variety of wall declinations and operating conditions covering a range of corrugation angles (θ=120o, 90o), average inter-wall clearances (C), initial rest bed heights (Hi) and ratios of gas superficial velocity to minimum bubbling velocity, Ug/Umb. It was observed that gas flowrate required to achieve the incipient bubbling condition was lower in case of CWBFB. A network of neck (minimum clearance) and hip (maximum clearance) locations in CWBFB also promoted bubbles breakup, higher bubble frequency, lower bubble rise velocity and thus all converging into a better gas distribution. CWBFB offered stable gas-solid fluidization operation and lower transport disengagement height as compared to FWBFB. During the experimental work, digital image analysis technique and fast response heat flux probes were employed to study the effects of operating and geometrical parameters on bubble dynamics and wall-to-bed heat transfer. Two artificial neural network correlations valid both for FWBFB and CWBFB were recommended for the estimation of bubble frequency and size (equivalent diameter). Full 3-D transient Euler-Euler CFD simulations with kinetic theory of granular flow were also carried out which helped shaping an understanding of the effects of corrugated walls on increasing the drag force on particles in the converging-diverging high-pressure zones in corrugated walls. The dynamic fluctuations in the simulated solid phase volume fraction, granular temperature and granular pressure were monitored to determine their standard deviations. These revealed notable shifts in the fluidization regime by replacing flat walls with corrugated walls and further revealed that necks were responsible for inception of instabilities as compared to hips. Time averaged contours of simulated gas volume fraction corroborated with experimental findings that CWBFB offered better gas distribution as compared to FWBFB. Axial profiles of simulated time averaged solid volume fraction and granular temperature showed that CWBFB significantly reduced the transport disengagement height as compared to FWBFB.

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Émond, Josée. "Suivi et caractérisation de glaces fluviales par imagerie thermique." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28213/28213.pdf.

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Le suivi des glaces sur le fleuve St-Laurent est primordial, à des fins de sécurité civile, d'efficacité du transport maritime et de surveillance des changements climatiques. Alors que les études des glaces à la dérive sont habituellement locales, ce mémoire présente l'étude d'un tronçon d'environ 250 km sur le fleuve St-Laurent, entre Montréal et Québec, faite par imagerie infrarouge aéroportée. Par l'acquisition de températures de surface et avec une équation de diffusion de chaleur dans les glaces modélisée par éléments finis, le lien entre la température de surface et l'épaisseur des glaces est fait. Diverses caractéristiques supplémentaires des glaces sont extraites (concentration, taille, forme). Certaines limites d'utilisation, en termes de conditions météorologiques (pluie, neige ou brouillard) et en termes d'épaisseur maximale pouvant être détectée, sont toutefois atteintes. La thermographie infrarouge est appropriée au suivi des glaces sur le fleuve StLaurent, mais elle a ses limites comme toute autre méthode.
Surface ice observations on the St. Lawrence River are needed to provide a safe and effective waterway, as weil as to study climate changes. Usually made locally, ice characterization is made on a reach of 250 km between Montreal arid Quebec City, from airbome thermal imaging. lee surface temperatures are acquired, and a heat transfer equation modeled through a finite-element model links these temperatures to ice thicknesses. lee characteristics, such as concentration, size and shape, are also obtained. Operationallirnits in the form of rain, snow and fog, are encountered, as weil as maximum detectable thicknesses due to the physics of heat transfer and to the model used. Overall, infrared imaging is a well-suited technology for drift ice observations on the St. Lawrence River, but it has its lirnits, just as any other technology.

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Marc, Sylvain. "Étude expérimentale et numérique d’un procédé de cuisson par contact direct." Thesis, Lorient, 2017. http://www.theses.fr/2017LORIS473/document.

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La cuisson par contact direct est un mode de préparation des aliments très courant à travers le monde, cependant peu d’études s’intéressent à cette problématique à l’échelle domestique. Ces travaux tentent d’apporter une contribution à l’étude des phénomènes mis en jeu durant cette opération. Ce manuscrit débute par une revue de différents facteurs impliqués lors de la cuisson : les consommations d’énergie, les types d’appareils utilisés, les phénomènes physico-chimiques intervenant dans le produit ou les problématiques de modélisation y sont abordés. Il s’en dégage qu’une donnée essentielle est la connaissance du flux de chaleur transmis au produit. Une méthode d’estimation de ce flux basée sur les techniques inverses est développée. Celle-ci a contribué à concevoir un prototype instrumenté permettant de suivre les cinétiques des températures dans la plaque chauffante et dans un élastomère simulant un produit alimentaire. Les résultats obtenus montrent que la méthode permet d’estimer le flux de chaleur transmis avec une bonne précision. Dans un second temps, une étude expérimentale de la cuisson d’une pâte céréalière d’environ 8mm d’épaisseur est présentée. Après avoir caractérisé les propriétés thermophysiques et hydriques, le prototype est utilisé pour suivre les évolutions de différents paramètres comme les températures, le flux de chaleur, la masse en dynamique, et les teneurs en eau. La répétabilité et la variabilité des résultats suivant la température initiale de la plaque sont menés. Ensuite, un modèle 1D simulant les transferts de matière et d’énergie, est utilisé pour étudier les différents facteurs intervenant lors de la cuisson. Un second modèle 2D est réalisé permettant de tester les consommations d’énergie lors d’une opération de cuisson en cadence suivant différents scénarios de conception du prototype
Direct contact cooking is a very common way of preparing foods throughout the world, but few studies are interested in this issue at the domestic scale. This work attempts to contribute to the study of the phenomena involved during this operation. This thesis begins with a review of the various factors involved in the cooking process: energy consumption, types of appliances used, physico-chemical phenomena implied in the product or modeling problems are discussed. It emerges from this that an essential fact is the knowledge of the heat flux transmitted to the product. A method for estimating this flux based on inverse techniques is developed. This has contributed to design an instrumented prototype allowing to follow the kinetics of the temperatures in the heating plate and in an elastomer simulating a food product. The results obtained show that the method makes it possible to estimate the heat flux transmitted with a good accuracy. In a second step, an experimental study of cooking of a 8 mm thick cereal batter is presented. After having characterized the thermophysical and hydric properties, the prototype is used to monitor changes in various parameters such as temperatures, heat flux, mass in dynamics, and water contents. The repeatability and the variability of the results according to the initial temperature of the plate are carried out. Then, a 1D model simulating mass and heat transfers is used to study the different factors involved in cooking. A second 2D model is realized to test the energy consumption during a cooking operation in cadence according to different prototype design scenarios

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Berour, Nacer. "Modélisation du transfert de chaleur par rayonnement, conduction et convection : Application aux fours verriers." Nancy 1, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2005_0152_BEROUR.pdf.

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Abstract:

Ce mémoire de recherche porte sur l'étude des transferts de chaleur couplés associant rayonnement, conduction et convection. Les milieux semi-transparents, non gris, portés à haute température sont étudiés. Une description fine de la physique des phénomènes mis en jeux, nous a conduits à développer plusieurs modèles numériques applicables à de tels matériaux. La résolution de l'équation du transfert radiatif (ETR), des équations de Navier-Stokes et du bilan d'énergie est menée grâce à la méthode des volumes finis (MVF). Le recours a une quelconque solution analytique est impossible compte tenu de la complexité des problèmes considérés. Toutefois, l'emploi de méthodes numériques implique le choix d'un certain nombre d'approximations nécessaires à la reformulation du problème réel. Que ce soit pour la résolution de l'ETR ou pour les équations de transport, nous avons testés, développé et comparé plusieurs relations de fermeture. La précision et la stabilité de convergence constituent les critères de choix de ces techniques. Dans le cadre de cette étude des transferts de chaleur couplés, un nouveau schéma de différentiation pour l'ETR et une version modifiée du schéma QUICK pour les équations de transport, s'avèrent être les plus efficaces. Les codes de calculs réalisés lors du travail de thèse ont été employés pour simuler le chauffage de bain de verre en fusion. Un modèle complet décrivant le fonctionnement d'un four float, du chargement de la matière première à l'évacuation du verre affiné, achève le mémoire
Study of coupled heat transfer through radiation, conduction and convection has been carried out and detailed in this PhD memory. Non grey semitransparent media at high temperatures are studied. Acute description of involved physical phenomena leads us to develop several numerical methods for such materials. Radiative heat transfer equation (RTE), Navier-Stokes equations and energy balance are solved with the finite volume method (FVM). Analytical solutions cannot be considered for such problems owing to their complexity. Besides numerical treatment induces necessary approximation in order to rewrite characteristical equations describing the real problem. In the case of RTE modelling a new differencing scheme has been proposed, on the other side Navier-Stokes transport equations are solved with a modified QUICK scheme. Both techniques ensure efficient modelling. The achieved simulation codes have been used for glass melting process description. An enhanced model describes a float glass furnace behaviour, from the material feeding to the refined glass extraction

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Louarn, Sylvain. "Études expérimentales et simulation numérique d'un procédé thermique de séchage : application au traitement des boues." Lorient, 2013. http://www.theses.fr/2013LORIS300.

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Abstract:

Dans une logique de valorisation globale des ressources, les boues issues des stations d’épuration urbaines, des activités industrielles et de l’agriculture sont en grande partie traitées via des filières de valorisation. Dans la majorité des cas les processus de valorisation imposent en amont une réduction significative de la quantité d’eau présente dans les boues. Dans les filières de traitement il existe donc généralement une première phase de séchage mécanique avant un séchage thermique qui doit permettre d’atteindre une siccité de 80%. Le niveau de déshydratation étant directement lié à l’énergie apportée aux produits il est nécessaire de développer un procédé de séchage à grande efficacité énergétique. L’objectif de cette thèse concerne le développement et la validation d’un outil numérique complet de dimensionnement d’un séchoir couplé à une pompe à chaleur. La mise en place d’une installation pilote au sein du LIMATB a permis d’établir les cinétiques de séchage de plaques de boue soumises à des apports de chaleur de type convectif et conductif. L’analyse et la comparaison des résultats expérimentaux permettent d’observer l’influence des paramètres opératoires (température, humidité et vitesse de l’air, température de contact) sur le temps de séchage et la déformation du produit. Une modélisation 1D des transferts couplés de chaleur et de masse est validée par diverses expérimentations. La prise en compte d’un coefficient de diffusion effectif, intégrant l’effet des crevasses, s’est avérée pertinente pour accéder aux évolutions des champs de température et de teneur en eau dans le produit. De nouveaux scenarii de séchage avec conditions d’air variable, et retournement du produit sont simulés. Ce modèle “produit” a ensuite été combiné à un modèle global de séchoir-tunnel multizone. Celui-ci intègre la circulation de la boue dans le séchoir et l’évolution des caractéristiques de l’air lors de son passage dans chaque zone. Des simulations permettent la prédiction en régime dynamique du taux de siccité du produit en fonction de conditions thermo-aérauliques fixées. En parallèle, un module de calcul complémentaire a été mise en œuvre pour effectuer le dimensionnement d’une pompe à chaleur
Within an approach of wastes global valorization, sludge generated by municipal, industrial and agricultural wastewater treatment plants is mostly re-used in valorization processes. In most of the cases, these recycling processes first make it necessary to reduce significantly the water content in upstream sludge. Generally, the first step of this type of process is a mechanical dewatering phase followed by a thermal drying phase in order to reach a dry content of 80%. As dehydration is directly linked to the amount of energy brought to the product, it is necessary to develop a high energy efficient drying process. This thesis focuses on developing and validating a complete numerical tool for designing a heat pump assisted sludge dryer. The experimental setup within the LIMATB lead to the establishment of the drying kinetics of sludge plates submitted to convective and conductive heat intakes. Thanks to the analysis and the comparison of experimental data, the impact of operating parameters (air temperature, humidity and velocity, contact temperature) on the drying time and the product deformation can be observed. A coupled heat and mass transfer 1D model is validated by various experiments. The taking into account of an effective diffusion coefficient, which integrates the influence of cracks, has been proven relevant to access to the evolutions of temperature and water content gradients in the product. New drying scenarios with variable air conditions and product flipping have been simulated. Then, this model has then been combined to a global multizone tunnel dryer model. It integrates the circulation of sludge in the dryer and the evolution of air characteristics as it goes through each zone. Simulations permit to predict the dry content as a function of the air conditions in dynamic regime. Meanwhile, an additional computing module has been developed with a view to designing the heat pump system

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Phordoy, Jacques. "Influence d'une transpiration sur un écoulement turbulent en canal, mesure des flux de chaleur." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT108H.

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Les ecoulements de geofluides se caracterisent souvent par la presence de gradients de densite. Ces derniers jouent un role tres important car ils conditionnent les echanges turbulents de masse, de quantite de mouvement et d'energie entre la couche melangee de surface et le fond de l'ecoulement. La connaissance de ces processus necessite une investigation experimentale qui repose, entre autres, sur la mesure et l'analyse des flux turbulents de chaleur. C'est cette question qui fait l'objet du travail presente: l'etude a ete menee sur un ecoulement d'eau en canal ou les flux de chaleur ont ete produits par injection parietale, au travers d'une paroi poreuse en bronze fritte, l'eau injectee etant a temperature plus faible que celle de l'ecoulement principal. Dans un premier temps, la velocimetrie laser a ete validee en etudiant l'ecoulement etabli en canal sans transpiration. Dans un deuxieme temps, l'ecoulement en canal a ete perturbe par une injection parietale d'eau en regime isotherme. Cette etude de reference a permis de retrouver l'essentiel des resultats de la litterature et de montrer l'influence de la transpiration, aussi bien que les quantites moyennes que sur les caracteristiques turbulentes. Dans un troisieme temps, l'ecoulement principal a ete perturbe par une injection parietale avec flux de chaleur. Les flux turbulents ont ete mesures par l'association d'un anemometre a laser et d'un thermocouple. On observe une forte correlation fluctuations de vitesse longitudinale fluctuations de temperature. Enfin, des resultats numeriques sont presentes

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Pretot, Sylvie. "Contribution à l'étude de la convection naturelle au dessus de plaques horizontales de différentes topographie." Besançon, 1999. http://www.theses.fr/1999BESA2058.

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Ce travail concerne l'étude théorique et expérimentale de l'influence de la topographie d'une plaque horizontale sur les transferts par convection naturelle laminaire développés en son voisinage. La première partie est consacrée à la modélisation numérique de la convection naturelle qui se développe au-dessus de plaques horizontales soumises à un flux de densité uniforme et constante. Ces plaques de différentes topographies (plane, sinusoi͏̈dale et triangulaire) sont placées dans un milieu semi-infini (air, eau et huile). Les équations sont discrétisées en utilisant la technique des volumes de contrôle et le couplage entre les champs de vitesses et de pressions est assuré par l'algorithme SIMPLE. Les profilométries, sinusoi͏̈dale et triangulaire, sont ramenées, par une transformation homotopique, à une surface plane. La taille du domaine dans lequel se développe la convection naturelle est déterminée par un calcul itératif. Les résultats sont présentés sous forme de fonctions de courant, d'isothermes, de nombres de Nusselt. Des corrélations permettant de décrire le transfert de chaleur entre la plaque et le fluide, incluant le rapport amplitude sur période des protubérances, sont proposées. Ces résultats montrent que la morphologie de l'écoulement ainsi que les transferts entre la plaque et le fluide sont affectés, notamment par la forme des protubérances. La deuxième partie concerne l'analyse expérimentale par microscopie thermique à balayage et interférométrie holographique des champs de températures et de leurs évolutions spatio-temporelles. Les résultats numériques et expérimentaux sont en bon accord
A numerical and experimental analysis is performed to study how the roughness of an horizontal plate has influence on laminar natural convection transfers developed in the vicinity of the plate. The numerical analysis, of natural convection above horizontal plates submitted to an uniform and constant heat flux, is presented first. These plates of various roughness (plane, sinusoidal, triangular) are placed in a semi-infinite medium (air, water, oil). The equations are discretized by using the control volume approach and the linkage between the momentum and the continuity equations is realized by the SIMPLE algorithm. An homotopic transformation of coordinate allows the transformation of the sinusoidal or triangular profiles into a plane surface. The evolution of natural convection with time is realized by using an iterative procedure to estimate the positions of the top and lateral boundaries. The results are presented in the form of streamlines, isothermal lines, Nusselt numbers. . . Correlation's, including amplitude to period ratio, are proposed in order to estimate the transfer from the plate to the fluid. The results shows that the morphology of the flow and the heat transfer are strongly dependent on the parameters and the shapes of the protuberances. The second part of the analysis deals with an experimental study. The thermal fields above roughened horizontal plates and their evolution with time are obtained by using two methods : a thermal scanning microscopy technique and holographic interferometry. Theoretical and experimental results are in good agreement

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Moyne, Christian. "Transferts couples chaleur-masse lors du séchage : prise en compte du mouvement de la phase gazeuse." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1987. http://www.theses.fr/1987NAN10348.

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Développement d'un modèle mathématique prenant en compte la filtration en phase liquide et gazeuse. Aux gradients de température et d'humidité, il ajoute le gradient de pression totale de la phase gazeuse comme troisième force motrice. Discussion théorique des transferts convectifs et diffusifs en phase gazeuse en milieu poreux. La notion de conductivité thermique des milieux humides fortement influencée par les mécanismes d'évaporation condensation est alors réexaminée. Prise en compte des effets de filtration pour deux cas particuliers: le séchage sous vide et le séchage convectif avec un fluide séchant à température supérieure a la température d'ébullition. Étude expérimentale des mécanismes de transfert dans les deux cas

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Guyonne, Vincent. "Modèles mathématiques pour flammes sphériques." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13440.

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Cette thèse est consacrée à l'étude de modèles mathématiques décrivant l'évolution de flammes en boules en présence d'un champ radiatif. Ces flammes ne sont observables qu'en microgravité et à faible nombre de Lewis. Les inconnues sont la température, la fraction massique du carburant et le rayon de la flamme sphérique. Le but de notre travail a été de modéliser le phénomène physique sous la forme d'un problème à frontière libre couplé à l'équation d'Eddington, puis d'étudier la stabilité des solutions au voisinage des états stationnaires, dont l'éxistence est prouvée en premier lieu. Danc ce but, nous linéarisons le problème à frontière libre, puis construisons une fonction d'Evans qui est analytique et dont les zéros sont les valeurs propres de l'opérateur linéarisé. Nous démontrons également des résultats d'instabilité en faisant appel à la théorie des problèmes paraboliques abstraits totalement non linéaires. Enfin on établit et analyse un modèle intégro-différentiel décrivant la dynamique en temps long du rayon de la flamme.

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Bastian, Guy. "Determination dynamique des parametres des transferts couples de chaleur et d'humidite au sein d'un mortier en regime hygroscopique." Nantes, 1989. http://www.theses.fr/1989NANT2024.

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On a elabore un ensemble de methodes dynamiques de mesure rapide des parametres caracterisant les transferts de chaleur et d'humidite dans des materiaux a porosite capillaire. Une justification theorique des approximations effectuees sur les equations de base des transferts couples et utilisees ulterieurement a ete donnee: constance de la pression totale, possibilite de mesure des parametres thermiques sans perturbation de la distribution des teneurs en eau, possibilite de realisation d'un sechage isotherme, validite de la linearisation des equations. Pour les parametres proprement thermiques (effisivite, conductivite, etc. . . ), on a mis au point des variantes nouvelles de methodes existantes (film chaud plan ou cylindrique, fil chaud) et analyse les causes d'erreur systematiques inherentes aux procedes. Pour les parametres descriptifs du transfert isotherme d'humidite ou du couplage chaleur-humidite, en se restreignant au cas de materiaux en regime hydroscopique, on a developpe des methodes originales de mesure. Certains de ces parametres sont specifiques a nos methodes mais raccordables immediatement aux parametres definis classiquement (diffusivite massique,thermogradient). L'idee de base est que le materiau se trouve en equilibre hygrothermique avec l'air d'une cavite reservee dans celui-ci: l'humidite relative de cet air peut servir de potentiel de transfert de masse; en pratiquant une perturbation legere (sechage) et observant l'evolution de l'humidite de la cavite on peut acceder a la mesure des parametres envisages. Une serie de mesures effectuees sur une plaque de mortier dont on a fait varier la teneur en eau par des sechages successifs a permis d'obtenir en fonction de cette teneur en eau les parametres thermiques et massiques. On retrouve bien les resultats obtenus par d'autres auteurs par des methodes radicalement differentes

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Lebrun, Michel. "Conception d'un pilote de pompe à chaleur chimique solide-gaz : simulation et dimensionnement à partir de résultats de maquette." Perpignan, 1988. http://www.theses.fr/1988PERP0065.

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Abstract:

Dans le cadre du developpement des pompes a chaleur chimiques (pacc) solide-gaz, la realisation d'un prototype d'une puissance de 20 a 50 kw a ete entreprise. Afin d'effectuer la transposition d'echelle du niveau de maquette de laboratoire a celui de prototype, une simulation de la pacc a ete mise en uvre. La modelisation des reacteurs solide-gaz y est basee sur l'analyse des transferts de masse et de chaleur. Les parametres du modele sont identifies par calage sur des experiences menees sur une maquette de laboratoire. Le couple reactionnel utilise dans ce travail est cacl#2-ch#3nh#2, mais plus generalement, cette etude a permis de degager une methodologie pour l'acquisition des parametres cinetiques et thermiques, applicable dans le cas d'un quelconque couple solide-gaz. Cette simulation dynamique, accompagnee du developpement du procedes et modes de fonctionnements adaptes permet de dimensionner, de predire le comportement et les performances en dehors du point de fonctionnement utilise pour le dimensionnement et d'aborder le pilotage de n'importe quelle pacc. Parallelement a ce travail, une importante etude de design de reacteur a ete faite. Elle a abouti au developpement d'un nouveau type de reacteur particulierement adapte aux echanges thermiques et massiques avec les milieux poreux reactifs en lit fixe

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Guillemant, Philippe. "Modélisation numérique et analytique des transferts couplés rayonnement-conduction dans les milieux semi-transparents : identification expérimentale par la méthode de l'hémisphère." Aix-Marseille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992AIX11038.

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Abstract:

On presente dans ce memoire deux types de modelisations, numerique puis analytique, des transferts couples par rayonnement et par conduction dans les milieux semi-transparents. L'analyse est monodimensionnelle et prend en compte le cas de milieux non gris, absorbants, emissifs et diffusifs. Les interfaces sont grises, opaques ou transparentes, reflechissantes et soumises a des conditions de flux incluant des pertes par convection. Pour le modele analytique, elles sont supposees diffuses isotropes. Le modele numerique a ete elabore essentiellement dans un but de validation du modele analytique. Il utilise la methode des zones, et traite le probleme du calcul des facteurs de forme etendus indirects pour le cas d'une reflexion et d'une diffusion anisotropes. L'equation de l'energie est discretisee et resolue a l'aide d'un schema aux differences finies. Le modele analytique propose une simplification du formalisme des equations de base, a l'aide de parametres pertinents, caracteristiques du materiau, permettant d'acceder aux champs de temperature et de flux en fonction des conditions aux limites et ceci en faisant abstraction des proprietes locales (coefficient d'absorption, de diffusion, fonction de phase, etc. . . ) afin de satisfaire une preoccupation de metrologie industrielle. Ce modele est construit en introduisant progressivement des hypotheses de moins en moins contraignantes pour prendre en compte des milieux dont les proprietes sont de plus en plus realistes. La notion principale introduite est l'epaisseur optique equivalente moyenne, ou facteur d'attenuation du flux radiatif hemispherique, pour une epaisseur donnee, dont la valeur peut etre identifiee experimentalement. On verifie qu'avec ce parametre certains milieux non gris peuvent etre traites comme des corps gris. Un dispositif experimental est associe a une methodologie pour identifier la conductance phonique et l'epaisseur optique equivalente moyenne. On utilise pour cela la methode de l'hemisphere reflechissant (ou de la coupole)

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El, Wakil Nadim. "Etude de transferts de chaleur par conduction, convection et rayonnement couples dans des milieux semi-transparents fluides ou poreux : Elaboration de modèles de simulation en géométrie bidimensionnelle." Lyon, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISAL0050.

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Abstract:

Ce travail est une étude numérique des transferts de chaleur couplés dans les milieux semi-transparents gris en géométrie bidimensionnelle rectangulaire. Après un bref rappel des équations du transfert radiatif, complété par un aperçu général sur les différentes méthodologies fréquemment utilisées pour résoudre ces équations, nous avons choisi la méthode des ordonnées discrètes (Sn) qui a connu très récemment beaucoup de succès en raison de sa précision ainsi que de sa compatibilité avec la modélisation des autres modes de transfert de chaleur. Nous avons développé cette méthode dans le cas des milieux à diffusion anisotrope. Afin d'éliminer certaines aberrations numériques observées lors de sa mise en oeuvre, nous avons proposé, dans le premier chapitre du mémoire, une nouvelle version que nous avons testée par comparaison avec d'autres méthodes très précises et de référence. Ensuite nous avons adopté l'approximation S4 pour l'étude de couplages où l'on a effectué une analyse systématique concernant l'influence des différents paramètres radiatifs du milieu, ainsi que des caractéristiques de ses surfaces frontières. Commençant par le couplage de la conduction avec le rayonnement dans le deuxième chapitre, où nous avons adopté la méthode des volumes de contrôle pour résoudre l'équation de la chaleur, nous avons poursuivi l'étude, dans le troisième chapitre, pour traiter un domaine très rarement abordé, qui est celui du couplage de la convection naturelle et du rayonnement dans les milieux poreux, où nous avons utilisé le modèle de DARCY pour la modélisation de la convection. Finalement, nous avons terminé l'étude du couplage dans le quatrième chapitre, consacré au transfert couplé rayonnement et convection naturelle en régime laminaire dans les milieux fluides. Dans cette partie nous avons adopté l'algorithme SIMPLER qui a connu beaucoup de succès ces dernières années
This work presents a numerical study for the coupled heat transfer in a gray semi-transparent media contained in two-dimensional rectangular enclosure. The radiative heat transfer equations are first presented. Then a genral review of the different methodologies usually used to resolve these equation is given. According to this study we have selected the discrete ordinates methods (Sn) recently talking a great attention due to its accuracy as well as its compatibility with the modelling of other modes of heat transfer. The first chapter deals with the application of this method to many cases specially for the anisotropic scattering media. Numerical ascillation were observed and had to be eliminated. The method has been modifed to improve its performance, then compared to other reference methods of high accuracy ; The S4 approximation is then adopted to study the coupled heat transfer problem and to analyse the influence of different radiative properties of the medium and the enclosue surfaces. The second chapter is conerned with the combined conduction-radiation heat transfer problem. The energy equation has been solved using the control volume approach. The fird chapter treats a rarely studied topic. This is the combined radiation-natural covection heat transfer in porous media. The darcy law is used in the modelling of natural convection. Finally, the fourth chapter is devoted to solve the combined radiation-natural convection in a fluid, using the SIMPLER algorithm

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Mousseau, Pierre. "Analyse et modélisation des transferts thermiques en aval de la filière dans le procédé d'extrusion de profilés polymères." Nantes, 1998. http://www.theses.fr/1998NANT2130.

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Abstract:

L'étude est conduite en deux parties : la première concerne l'analyse d'un cas simplifié, un profilé de section transversale rectangulaire, et la deuxième traite un cas réel de production. Étant donné la complexité des phénomènes mis en jeu, l'étude d'un cas simple s'imposait. La phase de visualisation est une étape originale qui a permis de constater des phénomènes jusqu'alors inconnus ou pressentis. . .

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Bortolus, Marcos Vinicius. "Modélisation et simulation des transferts thermiques pariétaux en écoulement turbulent complexe." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30115.

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Afin d'etudier les transferts thermiques parietaux en ecoulement turbulent complexe, on aborde dans ce travail deux approches: modelisation et simulation. L'ecoulement incompressible autour d'une marche descendante a ete choisi comme cas test pour lequel on trouve une abondante base de donnees experimentales. Dans une premiere partie, on compare differents modeles de paroi en conjonction avec le modele de turbulence k-epsilon standard. On analyse les performances des modeles du type lois de paroi: modeles a une, deux et trois couches ; et des modeles a bas nombre de reynolds turbulent: modele de launder et sharma et modele de lam et bremhorst. On montre ainsi les limitations des methodes classiques pour determiner les transferts thermiques parietaux. Le but de la deuxieme partie est precisement de chercher a mieux comprendre les mecanismes physiques qui relient les champs dynamique et thermique. Pour cela on utilise une approche numerique instationnaire qui permet de suivre l'evolution des phenomenes thermiques. Il s'agit de la simulation du transport passif de la temperature dans l'ecoulement. On s'interesse en particulier au decalage de la position du maximum du coefficient local de transfert thermique et du point de recollement. Dans les 2 parties, les resultats numeriques sont compares a ceux, experimentaux, trouves dans la litterature

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Labit, Benoît. "Transport de chaleur électronique dans un tokamak par simulation numérique directe d'une turbulence de petite échelle." Aix-Marseille 1, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX11052.

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La compréhension de l'état turbulent d'un plasma de fusion, responsable du faible temps de confinement observé, constitue un enjeu fondamental vers la production d'énergie par cette voie. Pour les machines les plus performantes, les tokamaks, les conductivités thermiques ionique et électronique mesurées sont du même ordre de grandeur. Les sources potentielles de la turbulence sont les forts gradients de température, de densité présents au cœur d'un plasma de tokamak. Si les pertes de chaleur par le canal ionique sont relativement bien comprises, l'origine du fort transport de chaleur électronique est quant à elle largement inconnue. En plus des fluctuations de vitesses électrostatiques, il existe des fluctuations de vitesses magnétiques, auxquelles des particules rapides sont particulièrement sensibles. Expérimentalement, le temps de confinement peut s'exprimer en fonction de paramètres non adimensionnels. Ces lois d'échelle sont encore trop imprécises, néanmoins de fortes dépendances en fonction du rapport de la pression cinétique à la pression magnétique, ß et du rayon de Larmor normalisé, p* sont prédites. La thèse proposée ici cherche à déterminer la pertinence d'un modèle fluide non linéaire, électromagnétique, tri-dimensionnel, basé sur une instabilité particulière pour décrire les pertes de chaleur par le canal électronique et de déterminer les dépendances du transport turbulent associé en fonction de paramètres adimensionnels, dont ß et p*. L'instabilité choisie est une instabilité d'échange générée par le gradient de température électronique (Electron Temperature Gradient (ETG) driven turbulence en anglais). Ce modèle non linéaire est construit à partir des équations de Braginskii. Le code de simulation développé est global au sens qu'un flux de chaleur entrant est imposé, laissant les gradients libres d'évoluer. A partir des simulations non linéaires, nous avons pu mettre en évidence trois caractéristiques principales pour le modèle ETG fluide : le transport de chaleur turbulente est essentiellement électrostatique ; les fluctuations de potentiel et de pression forment des structures radialement allongées ; le niveau de transport observé est beaucoup plus faible que celui mesuré expérimentalement. L'étude de la dépendance du transport de chaleur en fonction du rapport de la pression cinétique à la pression magnétique a montré un faible impact de ce paramètre mettant ainsi en défaut la loi empirique d'Ohkawa. En revanche, il a été montré sans ambigui͏̈té le rôle important du rayon de Larmor électronique normalisé dans le transport de chaleur : le temps de confinement est inversement proportionnel à ce paramètre. Enfin, la faible dépendance du transport de chaleur turbulent en fonction du cisaillement magnétique et de l'inverse du rapport d'aspect a été mise en évidence. Bien que le niveau de transport observé dans les simulations soit plus faible que celui mesuré expérimentalement, nous avons tenté une confrontation directe avec un choc de Tore Supra. Ce tokamak est particulièrement bien désigné pour étudier les pertes de chaleur électronique. En conservant la plupart des paramètres d'un choc bien référencé de Tore Supra, la simulation non linéaire obtenue donne un seuil en gradient de température proche de la valeur expérimentale. Le niveau de transport observé est plus faible d'un facteur cinquante environ que le transport mesuré. Un paramètre important qui n'a pu être conservé est le rayon de Larmor normalisé. La limitation en p* devra être franchie afin de confirmer ces résultats. Enfin une rigoureuse confrontation avec des simulations girocinétiques permettra de disqualifier ou non l'instabilité ETG pour rendre compte des pertes de chaleur observées.

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Xexo, Gjergj. "Flamme de diffusion turbulente dans un écoulement transversal : comportement dynamique et rayonnement." Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1995INPT082H.

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Ce travail constitue une contribution a la connaissance de l'interaction des flammes de diffusion turbulente avec le milieu environnant en mouvement. Plus precisement l'etude presentee a pour but essentiel de mieux comprendre le comportement dynamique d'une telle flamme sous influence d'un ecoulement transverse, l'evolution du champ des principales grandeurs aerothermochimiques a l'interieur de la flamme ainsi que son effet radiatif vers le milieu ambiant. L'outil d'analyse est un modele de type integral. Une analyse dimensionnelle de la flamme de diffusion a ete presentee. Elle couvre differents regimes caracteristiques d'ecoulement. Ensuite une estimation analytique du taux d'entrainement dans les flammes de diffusion a ete mis en evidence. Les resultats montrent que les flammes de diffusion sont sujet a une variation sensible de l'entrainement du a des importantes differences de masse volumique. Une approche integrale a ete appliquee pour predire le comportement d'une flamme de diffusion turbulente. La determination de l'ensemble des parametres a l'interieur de la flamme est effectuee a l'aide d'un systeme d'equations differentielles qui represente les lois de conservation. Le passage a l'echelle locale a ete fait a l'aide des profils de similitude. Egalement, notre modelisation tient compte d'un modele de turbulence et un modele des suies dans le but d'estimer l'emissivite de la flamme et la puissance rayonnee. Les resultats de la modelisation sont compares a ceux issus des experiences menees dans une soufflerie subsonique. Les mesures effectuees sur des flammes de diffusion ayant une longueur maximale de l'ordre de 2,5m concernent differents elements geometriques de la flamme, le champ moyen des temperatures, la distribution des principales especes chimiques et quelques caracteristiques du champ radiatif. L'etude dans son ensemble peut mener a une maitrise plus parfaite de l'impact d'une flamme de diffusion turbulente sur l'environnement ; elle fournit une assistance dans le domaine de prevention gaziere

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Baudet-Fabre, Sylvie. "Modélisation bidimensionnelle de la transmission d'une onde électromagnétique à travers un plasma." Palaiseau, École polytechnique, 1991. http://www.theses.fr/1991EPXX0002.

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Abstract:

Le but de ce travail est de modéliser puis de mesurer la transmission ou la non-transmission d'une onde électromagnétique à travers un plasma. La description des évolutions de l'onde et du plasma se fait à l'aide des équations d'Euler et Maxwell. Cette étude est scindée en plusieurs étapes: 1) nous donnons d'abord une description du modèle bidimensionnel le plus général, 2) moyennant un certain nombre d'hypothèses simplificatrices, on se ramène aux équations d’Euler et poisson a une dimension d'espace. Une étude théorique et numérique de la stabilité du schéma que nous avons choisi pour calculer une solution approchée de ces équations, montre que le champ électrique doit nécessairement apparaitre en implicite dans le second membre des équations d’Euler, 3) étude du système complet des équations d’Euler et Maxwell à une et deux dimensions d'espace. Etant donne qu'un couplage en implicite de ces équations serait extrêmement couteux, nous avons mis au point une correction à apporter sur notre schéma, qui permet de faire intervenir le second membre des équations d’Euler en semi-implicite. Nous terminons par des résultats d'atténuation d'onde effectues à partir de données réelles. Ces calculs sont faits à la fois dans un cadre unidimensionnel et bidimensionnel

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Laurens, Jérôme. "Modélisation de la transmission acoustique." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10045.

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Abstract:

L'objet de ce memoire est la modelisation de la transmission acoustique entre des milieux de natures differentes et de formes arbitraires. La modelisation mathematique utilise des systemes symetriques d'equations aux derivees partielles lineaires a coefficients discontinus independants du temps. On a elabore une theorie originale pour une etude profonde de ces systemes selon le point de vue des semi-groupes, qui precise une etude prealable a l'aide des fonctions generalisees de colombeau. La modelisation numerique repose sur l'utilisation d'un principe de volume fini qui procure des schemas convergents pour des cas de systemes symetriques a coefficients discontinus. On propose une generalisation completement multi-dimensionnelle des schemas numeriques de lax et godunov classiques en dimension un. Ces resultats theoriques sont utilises dans quelques experimentations numeriques pertinentes. Enfin, nous demontrons explicitement dans le cas de l'acoustique lineaire, que l'ensemble de la modelisation mathematique decrit la realite physique qu'elle est sensee representer. Cela constitue une reponse complete au probleme de modelisation de la transmission acoustique

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Sahraoui, Nour-Eddine. "Contribution à l'étude en régime transitoire d'un nouveau modèle approché pour caractériser le comportement thermique d'un local : étude expérimentale des transferts dans les locaux." Lille 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LIL10091.

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Abstract:

Nouveau modèle approché permettant de simuler avec une bonne précision le comportement thermique de locaux en régime transitoire dans des conditions d'environnement restrictives. Utilisation de la méthode du formalisme matriciel pour l'analyse du transfert thermique en régime variable dans les parois multicouches à constantes réparties. Le modèle est établi à partir d'hypothèses simplificatrices. On montre que la puissance thermique fourni est à chaque instant réparti, en première approximation, proportionnellement aux modules des admittances thermiques régime sinusoïdal et aux réponses temporelles régime impulsionnel. Étude expérimentale sur un modèle de grand volume 14m(3) montrant le rôle important de l'effusivité des premiers matériaux dans les échanges thermiques intérieurs et dans la consommation d'énergie (régime transitoire) et le rôle important des isolants dans le rayonnement.

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Vila, Jean. "Influence du protocole d'établissement des contraintes thermodynamiques sur les performances d'un réacteur solide-gaz de pompes à chaleur chimiques." Perpignan, 1991. http://www.theses.fr/1991PERP0108.

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Abstract:

Cette etude porte sur l'amelioration des performances d'un reacteur solide/gaz soumis a differentes contraintes thermodynamiques et pour plusieurs protocoles de fonctionnement. L'acquisition, en cours de reaction, des profils de temperature, pression et avancement a mis en evidence l'importance des transferts thermiques dans le milieu poreux reactif. Ces experiences montrent par ailleurs l'augmentation des puissances avec l'accroissement de l'ecart a l'equilibre en temperature ainsi que la preeminence du protocole ferme sur le protocole ouvert dans cet objectif de puissance. A partir de la resolution numerique de l'equation de la chaleur, une modelisation a ete realisee. Elle permet l'identification des parametres thermiques du melange reactif sel-liant tels que les conductivites effectives et apparentes aux differentes compositions ainsi que du coefficient d'echange melange/paroi

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Khourchafi, Abdelhak. "Etude de l'approximation P1 pour les transferts radiatifs spectralement corrélés dans des gaz : application à l'étude des transferts couplés convection-rayonnement dans des échangeurs de chaleur à haute température." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1994. http://www.theses.fr/1994ECAP0346.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de modéliser les transferts couplés convection turbulente-rayonnement en vue de l'application au calcul des échangeurs de chaleur à haute température. Dans la première partie de cette étude, une modélisation des transferts radiatifs dans les gaz à l'aide de la méthode P1 couplée à un modèle spectral de type statistique à bandes étroites à loi inverse exponentielle est proposée. La technique de l'indicatrice de corrélation est utilisée afin de prendre en compte les corrélations spectrales liées à la structure fine du spectre d'absorption des gaz. Des résultats numériques sont présentés dans le cas de gaz de combustion actifs dans l'infrarouge (vapeur d'eau et dioxyde de carbone) en géométrie 1D et 2D. Une comparaison avec d'autres résultats de la littérature permet de valider le modèle de rayonnement. Dans la seconde partie de ce travail, on a procédé au couplage du modèle de rayonnement P1 spectralement non corrélé, au logiciel de thermohydraulique TRIO développé au CEA, utilisant un modèle de turbulence de type Ƙ-Ɛ, avec des lois universelles de raccordement à la paroi. Des calculs d'écoulements turbulents de gaz de combustion dans un canal rectangulaire ont été effectués et comparés avec des résultats expérimentaux. On montre que l'accord obtenu est satisfaisant, mais que d'autres tests sont nécessaires pour valider complètement le modèle de couplage convection-rayonnement

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Lontsi, Frédéric. "Modélisation dynamique des moteurs thermiques alternatifs à apport de chaleur externe à cycle de Joule : (Moteurs Ericsson)." Pau, 2010. http://www.theses.fr/2010PAUU3014.

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Abstract:

Comme le moteur Stirling, le moteur Ericsson est un moteur thermique volumétrique alternatif à apport de chaleur externe. Il se distingue du moteur Stirling par le fait qu'il fonctionne selon un cycle thermodynamique de Joule. Le moteur Ericsson, dont deux configurations sont considérées dans cette étude, est particulièrement intéressant pour la conversion d'énergie solaire de petite puissance et la microcogénération à partir de combustibles fossiles ou de la biomasse. Le modèle dynamique de cette machine, objet de ce travail, est développé en vue d'en vérifier la stabilité de fonctionnement et de maîtriser son comportement dans les phases transitoires. Les modèles sont implémentés dans une plate-forme Matlab/Simulink. Le réglage optimal des soupapes du cylindre de détente ainsi que les paramètres caractéristiques du moteur sont déterminés. Ces résultats permettent d'anticiper les éventuelles difficultés liées aux transitoires et aux variations de charge, et concourent au développement des stratégies pour les éviter tout en permettant une bonne conduite des installations intégrant ces moteurs. Le moteur modélisé fonctionne en cycle ouvert. Deux configurations ont été modélisées, la première sans échangeur récupérateur, la seconde avec récupérateur. Dans les deux cas, les simulations montrent que le système réagit bien aux perturbations et que le fonctionnement du moteur simulé se stabilise après des phases transitoires de durées et d’impacts variables, selon le type de perturbation provoquée
As the Stirling engine, the Ericsson engine is a reciprocating engine run by the help of external heat. But the Ericsson engine operates according to the Joule’s thermodynamic cycles. This engine, for which two configurations are considered in this study, is particularly suitable for the conversion of low power solar energy and micro-CHP from fossil fuels biomass. The dynamic model of this engine that forms the subject of this work is developed in order to explain its transient behaviour. The models are implemented in a Matlab / Simulink platform. The optimal adjustments of the expander valves as well as the characteristic parameters of the engine are determined. These results allow anticipating the possible difficulties connected to the transients and to the variations of load, and contribute to the development of strategies to avoid them, while enabling the correct driving of the installations that use these engines. The modelled engine operates according to an open cycle. Two configurations have been modelled, the first one without, and the second one with a recuperator heat exchanger. In both cases, the simulation results indicate that the system reacts well to disturbances and that the operation of the simulated engine stabilizes after transients phases of variable impacts and durations, according to the type of provoked disturbance

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Fleury, Laurence. "Equilibres multiples de la circulation thermohaline." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30137.

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Abstract:

A l'echelle planetaire, les forcages de chaleur et d'eau douce agissent de facon antagoniste sur le champ de densite de surface de l'ocean. Cette competition entre les effets thermique et salin autorise plusieurs modes operatoires de la circulation dite thermohaline. Ses equilibres multiples sont ici etudies via la comparaison entre un modele numerique bidimensionnel et une equation asymptotique derivee dans la limite d'une couche oceanique fine. Les resultats des simulations numeriques et les solutions asymptotiques, obtenus avec differents forcages, presentent des similitudes mais egalement des differences qui sont exprimees a l'aide de criteres simples. Ainsi l'analyse asymptotique s'avere un outil simple et puissant de prediction des equilibres simules. Ensuite, une methode de suivi des solutions stationnaires dans l'espace des parametres a ete utilisee pour etudier l'equation asymptotique. La structure bifurcatoire observee est analogue a celle du modele bidimensionnel. Une parametrisation de la rotation et du forcage dynamique est introduite dans chacun des modeles. Leur symetrie peut etre brisee et leurs diagrammes de bifurcation evoluent de facon analogue.

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Daoudi, Rachida. "Thermofrigopompe à absorption à eau-bromure de lithium pour hautes températures : conception et analyse énergétique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL052N.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de thèse était de concevoir une thermofrigopompe opérant jusqu'à 240°C au désorbeur et produisant au condenseur de 13: chaleur utile à 160°C, destinée à être associée à une frigopompe de type commercial, pour la climatisation de bâtiment. Le fonctionnement jusqu'à 240°C est réalisé grâce à l'emploi de graphite impregné, résistant au phénomène de corrosion par la solution de bromure de lithium. Une part importante de ce travail a été l'extension aux hautes températures des données thermodynamiques des solutions aqueuses de bromure de lithium qui n'étaient disponibles qu'à basses températures (<160°C). Les diagrammes thermodynamiques ainsi établis ont été utilisés pour effectuer l'analyse détaillée des divers composants de la thermofrigopompe. Plus généralement, un chapitre est consacré à l'analyse exergétique des divers procédés de séparation et de mélangeage, en utilisant un modèle thermodynamique qui permet de représenter les propriétés thermodynamiques de la solution aqueuse de bromure de lithium. Enfin le travail expérimental a porté sur l'étude des performances d'un désorbeur diabatique en graphite, et d'un désorbeur adiabatique de type nouveau.

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Bricard, Patrick. "Modélisation de l'ébullition sous-saturée et de la crise d'ébullition par caléfaction en convection forcée." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1995. http://www.theses.fr/1995ECAP0434.

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Abstract:

Phénomènes importants de l'ébullition en convection forcée, l'ébullition sous-saturée et la crise d'ébullition par caléfaction ont été modélisées, avec confrontation à des données expérimentales de la littérature. L'étude sur l'ébullition sous-saturée a visé à mieux rendre compte, dans les modèles monodimensionnels, de la forte non-uniformité des profils transverses de température liquide et de taux de vide. Une première voie a consisté à calculer explicitement, à partir de fonctions de profil auto-similaires, les paramètres de distribution qui apparaissent dans les équations moyennées ; elle a donné des résultats satisfaisants. Cette démarche a ensuite été affinée en couplant les deux écoulements monodimensionnels que sont la couche diphasique près de la paroi chauffante et la couche liquide adjacente ; les moins bons résultats obtenus et les problèmes de fermeture rencontres, dont un, a priori générique de ce type d'approche, rendent cette deuxième méthode peu pertinente. L'étude de la crise d'ébullition par caléfaction s'est focalisée sur sa compréhension et sa modélisation physique. Une analyse bibliographique a mis en lumière la difficulté à examiner expérimentalement ce phénomène très local et le caractère hypothétique des mécanismes et modélisations avances. Cette étude propose une unification de deux mécanismes plus cohérents avec les observations expérimentales ; le mécanisme ainsi défini, base sur l'assèchement d'un site de nucléation, s'applique a priori a tout le domaine de la caléfaction. Une première modélisation simplifiée en a été faite ; elle donne des résultats très satisfaisants. Pour étayer ce mécanisme, la réponse thermique instationnaire bidimensionnelle de la paroi à un cycle de nucléation a été déterminée par un couplage fluide-paroi ; des hypothèses assez sévères, qui demandent à être vérifiées expérimentalement, ont ainsi dues être ajoutées pour simuler la crise d'ébullition

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Abalea, Jospeh. "Optimisation de fonctionnement d'un système de traitement de l'air neuf d'une installation de conditionnement d'air." Brest, 1986. http://www.theses.fr/1986BRES2006.

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Abstract:

Etude d'un systeme de commande pour un batiment industriel dont le volume est important (7000 m**(3)). Recherche d'une optimisation du systeme. Un programme de pilotage a ete etabli et implante sur microordinateur. L'identification des composants de traitement de l'air neuf est realisee. La notion de systeme hierarchise est utilisee. Un bilan economique est effectue sur une premiere periode d'essais

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Mathieu-Balster, Isabelle. "Modelisation des transferts couples de chaleur et de masse dans les milieux poreux non satures ; application a l'etude de l'effet soret." Cergy-Pontoise, 1999. http://www.theses.fr/1999CERG0096.

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Abstract:

Les milieux poreux sont le siege de transferts multiples qui peuvent etre thermiques, hydriques ou solutaux. Ces phenomenes sont importants dans l'etude de la surete des centres de stockages de dechets radioactifs, afin de predire l'eventuel relachement des radionucleides hors des colis. Devant de tels enjeux, il est essentiel de s'interesser aux phenomenes couples habituellement negliges par rapport aux effets directs tels que la loi de fourier, la loi de darcy ou la loi de fick. La premiere partie de ce travail consiste a etablir un modele mathematique rigoureux, a partir de la thermodynamique des processus irreversibles, des transferts se produisant dans un milieu poreux non sature suppose indeformable. A partir du systeme de quatre equations couplees aux derivees partielles obtenu, une modelisation numerique a ete realisee et implantee dans le code calcul cesar-lcpc developpe au laboratoire central des ponts et chaussees. L'accent a ete porte sur l'equation de transfert du solute sous l'influence de la diffusion moleculaire, de la dispersion mecanique et de l'effet soret. Equivalent a la thermodiffusion pour les gaz, l'effet soret traduit l'influence du gradient de temperature sur le transport des solutes.

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Mikasser, Siham. "Transfert de masse et de chaleur dans les Injecteurs-condenseurs." Lyon, INSA, 2004. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0008/these.pdf.

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Abstract:

Dans une première partie en développe une analyse physique et thermodynamique des injecteurs condenseurs qui permet de comprendre le principe de fonctionnement de l'appareil et les différents phénomènes qui s'y déroulent. La deuxième partie est consacrée à l'étude expérimentale concernant des mini injecteurs condenseurs. Enfin, une modélisation des écoulements et des transferts dans l'injecteur condenseur a fait l'objet de la troisième partie. Elle a été abordée sous 2 formes : une modélisation globale 0D de l'injecteur condenseur et une modélisation 1D de la chambre de mélange. La modélisation 1D est subdivisée en 3 parties. La 1ère partie, est un modèle diphasique bifluide s'appuyant sur 6 équations de transport couplées avec une équation exprimant le titre du mélange. La 2ème partie est un modèle diphasique homogène comportant 3 équations de transport. Au col de la chambre de mélange, une onde de condensation se développe et est modélisée par des conditions de saut
This study develops a physic and thermodynamic investigation of the condensing-injector that allows understanding the assumption of operating and the various physics phenomena intervening. Then, an experimental study concerning the small size condensing-injector was proposed. Lastly, the modelling of the flows were approached in two forms: a total modelling 0D of the condensing-injector and a modelling 1D of the mixing chamber. Thus, 3 analytical formulations were employed for distinct flow patterns in the mixing chamber. The 1st part is a two-phase flow model based on a system in 6 equations of transport coupled with an equation of the witness fraction. The 2nd part resumes the homogeneous mode that composed of 3 equations of transport. The occurrence of shock phenomena is possible in the throat of the mixing chamber, so the analytical formulation of the condensation shock is described according to conditions shock

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Landon, Damien. "Perturbation et excitabilité dans des modèles stochastiques de transmission de l'influx nerveux." Phd thesis, Université d'Orléans, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00752088.

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Abstract:

Le système de FitzHugh-Nagumo stochastique est un modèle qualitatif pour la propagation de l'influx nerveux dans un neurone. Ce système lent-rapide s'écrit εdxt = (xt - xt3 + yt) dt + √εσ1 dWt(1), dyt = (a - bxt - cyt) dt + σ2 dwt(2) où a, b et c sont des réels, ε est un petit réel positif, σ1 et σ2 sont deux réels positifs représentant l'intensité du bruit, Wt(1) et Wt(2) sont deux mouvements browniens standards indépendants. Dans cette thèse, nous étudions d'abord le système déterministe associé (σ1 = σ2 = 0) et montrons qu'il est excitable. Nous regardons ensuite le cas particulier où b = 0. Dans ce cas, le comportement au voisinage du point d'équilibre est le même que celui d'un autre modèle, celui de Morris-Lecar. Nous étudions alors la loi du temps de sortie de ce voisinage. Dans le cas général, après avoir mis en évidence trois principaux régimes, nous montrons des résultats généraux sur la distribution du nombre de petites oscillations N entre deux spikes consécutifs en introduisant une chaîne de Markov. Puis nous étudions le cas particulier du régime de bruit faible.

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Nicolas, Vincent. "Modélisation multiphysique des transferts de masse et de chaleur dans un milieu poreux déformable non saturé : application à la cuisson du pain." Lorient, 2012. http://www.theses.fr/2012LORIS272.

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Abstract:

Ces études concernent l’amélioration de l’efficacité énergétique des fours de boulangerie utilisés pour la cuisson de baguette « traditionnelle ». Au cours de la cuisson, la pâte fermentée se transforme en mie avec des modifications importantes du milieu. Les apports de chaleur induisent différentes réactions physico-chimiques au sein de la pâte (production de C02, gélatinisation) qui se traduisent par une évolution de la structure alvéolaire et des mécanismes physiques. Puis on assiste en périphérie à la formation de croute. Les travaux ont porté sur le développement et la validation d’un modèle macroscopique multiphysique capable de prédire le comportement transitoire du produit de l’état de pâte à celui de mie et de croûte. On s’est en particulier intéressé à la cuisson sur sole de baguettes. Le produit est alors soumis à des apports de chaleur par conduction directe, convection et rayonnement infrarouge. Une injection de vapeur est en plus réalisée à l’enfournement de la pâte. Les variables d’état retenues sont la température, la teneur en eau, la pression de gaz, la fraction de gaz et le déplacement. Les propriétés utilisées sont dépendantes des variables d’états et de la structure du produit. Ces études numériques sont confortées par l’exploitation de mesures expérimentales réalisées sur un four instrumenté. L’analyse des évolutions des variables d’état montre la nécessité de disposer d’une bonne base de données sur les propriétés macroscopiques du produit lors de sa transformation. Dans la dernière partie de cette étude, le modèle numérique est utilisé afin d’étudier différentes approches possibles d’amélioration de l’efficacité énergétique: diminution des températures du four, exploitation de nouveaux modes de chauffage
These studies relate to improving the energy efficiency of bakery ovens used for baking bread. During baking, the dough becomes crumb with significant changes in the media. Heat transfer induce different physico-chemical reactions in the dough which result in a change of the cellular structure and physical mechanisms. Then crust is created in the external part. The work focused on the development and validation of a multiphysic macroscopic model capable of predicting the transient behavior of the product. We were particularly interested in the baking bread on sole. The product is then subjected to heat transfer by conduction, convection and infrared irradiation. Steam injection is performed at the dough introduction in the oven. The state variables used are the temperature, the water content, the gas pressure, the gas fraction and the displacement. The properties used are dependent with the state variables and product structure. The numerical model is solved by a finit element method (Comsol Multiphysics ®). These numerical studies are supported by the use of experimental measurements performed on instrumented oven. The analysis of the evolution of state variables shows the need to have a good database on the macroscopic properties of the product during processing. In the last part of this study, the numerical model is used to study different approaches for improving energy efficiency: lower oven temperatures, use of new modes of heating

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Mazet, Nathalie. "Etude de la transformation et des transferts de chaleur en milieu réactionnel solide-gaz : modélisations et identifications." Perpignan, 1988. http://www.theses.fr/1988PERP0055.

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Abstract:

Modelisation des milieux solide/gaz utilises dans les pompes a chaleur chimiques. Protocole et abaques pour l'utilisation de donnees experimentales simples. Suivi experimental de la transformation de ces milieux non isothermes mais isobares. Modele de connaissance de l'etat du milieu reactionnel; identification des caracteristiques cinetiques et thermiques et de leur evolution

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Ben, Aim Hélène. "Étude des transferts de chaleur sèche au sein et au travers d'une étoffe textile : caractérisation expérimentale, modélisation." Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT001H.

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Abstract:

Ce travail a pour but l'analyse théorique et expérimentale des tranferts de chaleur sèche au sein et au travers d'une étoffe textile à usage vestimentaire. Une étude bibliographique et expérimentale, menée à l'échelle des fibres, des fils, et des étoffes, permet de juger des divers appareillages et méthodologies utiles à la caractérisation d'un tissu. Un dispositif allemand, "le modèle-peau du Hohenstein", élaboré dans ce sens et proposé en norme européenne, fait l'objet d'une étude critique, thermique et dynamique particulière. Ses résultats sont comparés, pour un échantillonnage d'étoffes choisies, à ceux obtenus par diverse méthodes classiques de mesure de résistance thermique

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Ebde, Mohamed Abderrahman. "Modélisation biologique et étude qualitative de quelques exemples d'équations aux dérivées partielles." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066623.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à quelques cas de modélisation mathématique pour la biologie et à l'étude qualitative de quelques équations aux dérivées partielles. La première partie est consacrée à l'étude d'une équation de la chaleur non linéaire avec une structure de gradient. Nous utilisons les variables auto-similaires pour la construction une solution qui explose en temps fini. Nous montrons sa stabilité par rapport à des perturbations dans les données initiales. Enfin, nous donnons son profil à l'explosion. La deuxième partie est consacrée a l'étude du modèle de Keller-Segel (KS) pour les mouvements collectifs de cellules. Nous étudions deux variantes de ce modèle dans l'espace tout entier mathbb R^d avec geq 3 Nous établissons un nouveau résultat d'existence locale sans condition de petitesse sur la donnée initiale pour la variante parabolique-elliptique de (KS). D'autre part l'existence globale sous une condition de petitesse est améliorée. Puis nous montrons un résulat de concentration de la densité de cellules en temps finipour la variante parabolique-parabolique de (KS). Nous complétons notre étude par un outil de visualisation basé sur une réduction du système parabolique-elliptique à un système dynamique de type flot gradient en dimension finie. La troisième partie est consacrée à la modélisation mathématique de l'athérosclérose. Dans un premier temps nous proposons un système d'équations aux dérivées partielles de type réaction-diffusion pour la formation des plaques d'athéromes au niveau de la paroi artérielle et nous proposons quelques simulations numériques pour valider ce modèle. Dans un second temps, en tenant compte du changement hémodynamique dû à l'apparition de la plaque, nous proposons quelques modèles pour le développement latérale de la plaque d'athérome
This thesis is devoted to some mathematical modeling of biological issues and the qualitative study of some partial differential equations. The first part is devoted to the analysis of a nonlinear heat equation with a gradient structure. We use the formulation in self-similar variables to construct a blow-up solution in finite time, and we show its stability with respect to perturbations of the initial data. We also give its profil at the blow-up time. The second part is devoted to the classical Keller-Segel (KS) model for the collective motion of cells. We study two variants of this model in the whole space mathbb R^d for d\geq 3. We establish a new result of local existence without any smallness assumption on the initial density for the parabolic-elliptic variant of (KS). We improve the smallness condition for the global existence and we provide a comparison between a couple of blow-up criteria. Next we prove a new concentration phenomenon criteria for the fully parabolic KS model. This study is completed with a visualization tool based on the reduction of the parabolic-elliptic system to a finite-dimensional dynamical system of gradient flow type, sharing similar features with the infinite- dimensional system. The third part is devoted to the mathematical modeling of atherosclerosis. Initially we propose a system of partial differential equations of reaction-diffusion type for the formation of atherosclerotic plaques on the arterial wall and we propose some numerical simulations to validate this model. In a second step we take into account the hemodynamic changes due to the growth of the plaque, and we propose accordingly some models for the lateral progression of the atherosclerotic plaque

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Bade, François. "Simulation numérique de la convection naturelle dans les thermosiphons." Aix-Marseille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX11072.

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Abstract:

L'objet de la presente etude est de proposer une nouvelle methode de simulation numerique des ecoulements de convection naturelle dans les thermosiphons. La motivation de ce travail est l'utilisation de cette methode passive de refroidissement a l'habitat. Dans cette optique, nous avons opte pour une methode mixte de discretisation spatiale: collocation tchebychev associee aux methodes hermitiennes d'ordre 4. Le probleme de la cavite carree differentiellement chauffee a servi de test de fiabilite de l'algorithme semi-implicite que nous avons developpe pour resoudre les equations de boussinesq-oberbeck en variable primitive. L'algorithme de permeabilite fictive est utilise afin d'assurer l'incompressibilite. Une seconde etape de validation est menee pour le canal chauffe symetriquement a flux fixes en recherchant simultanement les meilleures conditions aux limites aux ouvertures du canal. L'etude complete des cinq situations extremes de chauffage des plaques a alors ete entreprise. A l'issue de celle-ci, nous proposons une nouvelle description de l'effet cheminee. Le renversement de l'ecoulement ascendant est etudie en precisant son seuil d'apparition, celui-ci correspond a une bifurcation supercritique. De plus, dans ce contexte, des phenomenes instationnaires ont ete observes. Ces derniers sont lies a une competition entre le developpement de la couche limite et celui de la largeur de la zone de renversement. Cette competition est caracterisee par une ejection periodique de la zone de recirculation

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Michaud, Estelle. "Modélisation de l'évolution du champ thermique dans des tunnels ferroviaires longs interconnectés : application au tunnel sous la Manche." Valenciennes, 2003. http://www.theses.fr/2003VALE0026.

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Abstract:

Afin de connaître le champ thermique et son évolution au cours du temps dans un ensemble de tunnels ferroviaires longs interconnectés, nous avons établi un modèle prenant en compte l'ensemble des transferts thermiques, ainsi que les principaux termes sources-puits. Nous développons d'abord le mise en équation des phénomènes intervenant en détaillant l'ensemble des sources de chaleur ainsi que la modélisation choisie pour les représenter. Un programme a été construit pour simuler ces échanges. Nous avons choisi la méthode des différences finies pour intégrer numériquement les équations de conservation de l'énergie. Nous avons ensuite comparé les résultats de simulation avec des mesures faites dans le Tunnel sous la Manche. Le modèle choisi permet de simuler les évolutions des températures soit sur du court terme (quelques jours) si les données d'entrée sont précises, ou soit sur du long terme (de plusieurs mois à quelques années) avec la possibilité d'entrer des données moyennées
In order to know the thermal field and its time evolution in inter-connected long railway tunnels, we established a model taken into account all thermal transfers, as well as the principal source-sink terms. We develop initially the equations describing the occurring phenomena by detailing the whole of the heat sources as well as modeling chosen to represent them. A program was built to simulate these exchanges. We chose the method the finite differences to numerically integrate the conservation equations of energy. We have then to compare the simulation results with the measurements made in the Channel tunnel. The model selected makes it possible to simulate the changes of the temperatures on short term (a few days) if data inputs are precise, or on long term (several months at a few years) with the possibility of entering averaging data

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Chahboune, Abderazak. "L'isomérisation du polyacétylène-cis au sein d'un film du polyacétylène-(cis,trans) sous l'impact d'un faisceau laser : modélisation cinétique et thermique." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20093.

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Abstract:

Le polyacetylene (pa) est un polymere organique est susceptible de conduire le courant electrique sous l'action d'un chauffe ou/et un dopage. Nous avons analyse les isothermes d'isomerisation du pa c i s soit %cist(t) avec t = t i = c t e (i = 1,, n) : - cinq isothermes t i (i = 1,,5) (>130\c) obtenues par la retrodiffusion raman-stokes, due a l'impact d'un laser pulse sur le film du pa avec la detection multicannale. - six isothermes t i = (i = 1,,6) (75\c t i 115\c) obtenues a tokyo par la spectrometrie ir a balayage de frequence. Cet analyse a mis en evidence la nature dispersive du film revelee par la conversion du pa c i s en pa t r a n s (ctrw) qui est une reaction chimique structurale et majeure permettant le passage de l'isolant au semi-conducteur. La determination des constantes a ete elaboree par des methodes optimales. Ces constantes %cis(0), d, e 0, 0 decrivant l'activation de la reaction et son deroulement. L'etude des isothermes de tokyo a permis en plus de decouvrir un equilibre a l'infini par la mise en evidence d'une quantite du pa c i s non isomerisable cni ou %cist() fonction de la temperature. Cet equilibre entre un site contenant le cni et celui contenant le trans issue de l'isomerisation est caracterise par deux constantes h 0 0 et s 0 0.

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Pham, Tuan Minh. "Modélisation et analyse de la distribution de contenus dans un réseau DTN." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066554.

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Abstract:

Cette thèse étudie la faisabilité de la diffusion de contenu sur un réseau tolérant aux délais (DTN) dans une zone urbaine. L'application cible est la distribution de la version électronique d'un journal dans une grande ville. Bien que des contraintes de temps ne s'appliquent pas de manière stricte, il est tout de même attendu que la diffusion d'information se fasse dans un délai raisonnable. Premièrement, notre objectif est de mesurer de manière analytique les performances d'un environnement DTN simple lorsqu'un contenu est distribué exclusivement à travers des contacts entre les nœuds mobiles. Nos contributions résultent de la prise en compte de la probabilité d'intérêt dans les expressions du délai moyen de message. Deuxièmement, si le délai est jugé excessif, nous suggérons un déploiement de kiosques de données dans l'environnement afin d'améliorer les performances de la diffusion de contenu. Pour répondre à ce problème, nous déterminons les valeurs de la borne supérieure et de la borne inférieure du nombre de kiosques de données nécessaires pour distribuer le contenu dans une zone géographique en optimisant un temps moyen de propagation pris comme objectif. Enfin, nous considérons le problème de l'emplacement optimal des kiosques de données dans un scénario plus réaliste où les utilisateurs se déplacent en utilisant un système de transport qui relie plusieurs régions. Nous analysons le choix des stations de métro où installer un kiosque de données pour optimiser le temps moyen de propagation. Nous validons nos résultats analytiques par des simulations en prenant différents modèles de mobilité ainsi que des données de mobilité résultant de mesures réelles.

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Bélanger, Simon. "Modélisation et optimisation multi-objectifs d'un générateur thermoélectrique dans un échangeur de chaleur à écoulements croisés." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28286/28286.pdf.

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Diaby, M'Paly. "Caracterisation des materiaux viscoelastiques par analyse modale experimentale." Le Mans, 1998. http://www.theses.fr/1998LEMA1010.

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Abstract:

Ce travail est consacre a l'identification modale des structures mecaniques du point de vue de leurs constantes elastiques et de leurs amortissements. La connaissance de ces constantes ainsi que la prise en compte des conditions aux limites sont essentielles dans la prediction du comportement dynamique des structures a l'aide des methodes d'elements finis. L'objectif fixe etait de mieux comprendre les modeles d'amortissement et de mesurer les caracteristiques associees par approche modale. Les etudes experimentales ont ete menees au laboratoire sur des poutres en polymetacrylate de methyle et en ertalon dans des configurations libre et encastree libre. Parmi les differentes procedures d'identification modale utilisees, une adaptation de la methode de gauss newton a permis d'ameliorer l'identification des parametres modaux. Cette procedure a ete egalement appliquee a la determination du module complexe avec prise en compte des conditions aux frontieres. Une application industrielle a ete conduite sur un demi arbre de transmission automobile a joints tripodes en collaboration avec renault s. A. Le mans, service ingenierie des joints de transmissions. L'objectif consistait a recaler un modele de frontieres entre la transmission et le vehicule. La comparaison entre les resultats experimentaux et la modelisation par elements finis s'est revelee satisfaisante et cette approche sera etendue a l'optimisation d'une transmission complete en configuration libre puis sur vehicule.

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Allen, Benoît. "Optimisation d'échangeurs de chaleur : condenseur à calandre, réseau d'échangeurs de chaleur et production d'eau froide." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27364/27364.pdf.

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Dissertations / Theses on the topic 'Chaleur – Transmission – Modèles mathématiques'

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