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Dissertations / Theses on the topic 'Couches de mélange'
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1
DE, BISSCHOP JEAN ROBERT. "Comportement de la turbulence en couches de mélange supersoniques." Poitiers, 1993. http://www.theses.fr/1993POIT2282.
Full textAbstract:
L'etude experimentale concerne les couches de melange compressibles dont la partie haute vitesse est supersonique. Cinq ecoulements differents, correspondant a differents niveaux de compressibilite sont presentes. Le nombre de mach convectif varie de 0,525 a 1,04. La mesure des champs moyens de vitesse est obtenue par sondage de pression totale et statique. En complement, des visualisations strioscopiques permettent une description generale de chacun de ces ecoulements. Le calcul des taux d'accroissement montre une forte diminution lorsque le nombre de mach convectif augmente. Des mesures par anemometrie laser ont ete realisees. Une evolution du biais d'ensemencement en fonction du nombre de mach est observee et a pu etre reliee a une modification importante de la structuration a grande echelle. Les niveaux de fluctuation font apparaitre une diminution engendree par la compressibilite. Une analyse de l'organisation a grande echelle est effectuee par l'association de visualisations par tomographie laser et de mesures par peigne de fils chauds. Cette analyse confirme une notable dissymetrie dans l'organisation turbulente des ecoulements lorsque la compressibilite est accrue. La taille caracteristique des structures tourbillonnaires diminue dans la partie haute vitesse des ecoulements. Les frontieres supersoniques deviennent plus fines et plus hermetiques aux penetrations de fluide haute vitesse. Finalement, lorsque le nombre de mach convectif augmente, on est conduit a decrire la couche de melange selon une structure de double-couche dont les comportements sont distincts
2
Vallcorba, Maria-Roser. "Ecoulements cisaillés réactifs : simulations numériques de couches de mélange." Grenoble 1, 1992. http://www.theses.fr/1992GRE10052.
Full textAbstract:
La couche de melange est utilisee comme un prototype d'ecoulement cisaille au sein duquel se developpent des structures coherentes de turbulence, structures qui jouent un role essentiel dans les phenomenes de transport et dispersion de quantites scalaires. Les courants qui alimentent la couche etant constituee d'especes susceptibles de se combiner dans une reaction chimique, on etudie l'evolution des fractions molaires des especes constituantes en fonction des vitesses de reaction (nombre de damkholer) et des coefficients de diffusion (nombre de schmidt). Se limitant au cas d'ecoulements incompressibles sans effet thermique de reaction, on developpe des simulations numeriques directes. On peut ainsi suivre les evolutions spatiales et temporelles de toutes les variables, en particulier les champs de taux de reaction. L'approximation bidimensionnelle est utilisee pour la representation de l'evolution spatiale de la couche tandis que, pour la simulation tridimensionnelle, l'approximation temporelle permet une description fine des interactions entre structures de turbulence avec leurs effets sur l'avancement de la reaction. Dans ce dernier cas, une methode pseudo-spectrale est utilisee. L'activite reactive est observee soit au cur des tourbillons, soit en peripherie selon la vitesse de reaction. Les images tridimensionnelles de champs et densites de probabilite montrent une certaine intermittence spatiale dans la distribution de l'activite reactive qui, neanmoins, se concentre autour de l'isovaleur o du scalaire conserve. Les spectres calcules sur les quantites scalaires associes a la reaction precisent la contamination de l'ensemble des echelles de turbulence par les mecanismes chimiques
3
Amram, Karen. "Etude numérique des instabilités dans les couches de mélange compressibles." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1995. http://www.theses.fr/1995EPXX0017.
Full textAbstract:
La couche de mélange bidimensionnelle dont le profil de vitesse est une fonction en tangente hyperbolique constitue un modèle simplifié d'écoulement cisaillé. Des études théoriques récentes ont permis de décrire l'évolution faiblement non-linéaire des nombres d'onde marginalement instables dans le régime de couche critique visqueuse, en termes d'un modèle asymptotique de type Landau. Cette thèse utilise l'outil numérique pour démontrer la pertinence de ce modèle théorique en réalisant des configurations difficiles à reproduire en laboratoire. Les modes propres de la théorie de l'instabilité linéaire sont calcules dans l'approximation de fluide parfait par résolution numérique du problème aux valeurs propres de Rayleigh. Ceux-ci sont ensuite adoptes comme conditions initiales dans la simulation numérique directe des équations de Navier-Stokes par une méthode de différences finies. La simulation reproduit effectivement l'évolution des ondes d'instabilité dans le régime linéaire. Conformément au modèle faiblement non-linéaire de landau, le régime établi conduit à une bifurcation supercritique dans le cas d'une couche de mélange isotherme. Dans le cas d'une couche de mélange dont le cur est refroidi symétriquement, la bifurcation sous-critique prévue par l'analyse en perturbations est confirmée et le diagramme de bifurcation présente une boucle d'hystérésis étendue de part et d'autre du nombre d'onde neutre.
4
Ndiaye, Toutou Baila. "Couches de mélange entre une vitesse uniforme et un gradient de vitesse." Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aéronautique, 2009. http://www.theses.fr/2009ESMA0027.
Full textAbstract:
Après une étude paramétrique par simulation numérique directe bidimensionnelle, deux configurations de couches de mélange entre une vitesse uniforme et un gradient de vitesse sont identifiées. Ces deux configurations présentent le même gradient de vitesse mais leurs vitesses uniformes sont différentes. Pour réaliser le gradient de vitesse une grille incurvée a été utilisée. Cependant, le paramètre de cisaillement obtenu expérimentalement ne correspondait pas à la valeur théorique annoncée par la littérature. Afin de comprendre l'écart observé entre les modèles de la littérature et la réalité, la transformation d'un écoulement uniforme au travers d'une grille a été étudié par vélocimétrie par image de particules. Dans une première étape l'écoulement aux bords d'une grille inclinée est caractérisé et modèlisé. Dans une deuxième étape la génération d'un écoulement cisaillé constant à partir d'une grille profilée est modèlisé. L'étude expérimentalement par anémomètrie à fils chauds des deux configurations d'écoulements a montré que l'un des deux écoulements se développe plutôt comme une couche de mélange alors que l'autre se présente comme un sillage. Ces deux écoulements sont toutefois particuliers. En effet, la couche de mélange présente une augmentation de la production d'énergie cinétique turbulente au cours de son développement, tandis que le sillage est dissymétriqueFrom a parametric study by bidimensional direct numerical simulations two mixing layer configurations between a uniform flow and a shear flow have been selected. These two configurations share the same shear flow but have a different uniform flow. The shear flow was obtained with curved gauze. However the theoretical shear parameter predicted by the literature was different from the value obtained by experiments. In order to study these discrepancies, the flow through a gauze has been studied by particle image velocimetry. This allowed the general modelization of the uniform flow through curved wire gauze, leading to linear mean velocity profiles. From a hot-wire anemometry study of the two flow configurations it was observed that one flow behaves like a mixing layer whereas the other flow yields a wake behaviour. The mixing layer indicates an increasing turbulent kinetic energy along its longitudinal development, while the wake exhibits an asymmetry
5
Quine, Christian. "Etude expérimentale et numérique de couches de mélange turbulentes supersoniques et isobares." Aix-Marseille 2, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX22081.
Full textAbstract:
La faible valeur du taux d'evasement des couches de melange supersoniques donne clairement un exemple de l'influence de la compressibilite sur la turbulence. Le travail est base sur l'etude des couches de melange turbulentes supersoniques sans gradient de pression de facon experimentale et numerique. Le calcul numerique utilise un modele avec une fermeture au deuxieme ordre. On suppose que les fluctuations de masse volumique modifient essentiellement les fluctuations de pression. Une modification est proposee pour les termes de retour vers l'isotropie dans ce modele et elle est appliquee dans un modelage algebrique des tensions de reynolds qui prend en compte l'influence des fluctuations de masse volumique. L'extension au cas de faible compressibilite est examinee ainsi que les consequences qui en resultent sur la structure du champ turbulent. La partie experimentale porte sur l'etude du melange de deux ecoulements avec des nombres de mach respectifs de 1,8 et 0,3. Une determination du champ des grandeurs moyennes est effectuee dans la zone comprise, entre la region ou se fait le melange des 2 ecoulements et celle ou commence l'etat asymptotique. De plus, la relation entre le taux d'evasement et le frottement turbulent est examine
6
Denis, Sarah. "Contrôle du développement des couches de mélange axisymétriques subsoniques par jets impactant." Poitiers, 2000. http://www.theses.fr/2000POIT2270.
Full textAbstract:
Un dispositif d'augmentation de melange d'un jet axisymetrique subsonique et ses effets sont analyses dans cette etude. Le principe retenu consiste a faire impacter des jets rectangulaires de petites dimensions, dits de controle ; ces jets introduisent de la vorticite d'axe longitudinal, sous forme de deux tourbillons contra-rotatifs au lieu de rencontre de ces jets et de la couche de melange du jet principal. L'etude est realisee sur la couche de melange de deux jets coaxiaux, le jet central pouvant etre legerement chauffe. L'ecoulement est etudie experimentalement par sonde de pression totale-statique, par thermocouple, mais aussi par anemometrie fil chaud ou froid. La configuration a quatre jets, disposes de maniere a donner une legere rotation au jet principal et a occasionner la plus grande surface de blocage, est retenue pour la suite de l'etude. En effet, cette derniere est issue d'une etude a caractere parametrique, visant a qualifier et quantifier les effets de la manipulation sur le developpement du jet principal, mais aussi determiner une configuration consideree optimale en terme de melange. Dans cette configuration, une analyse fine de la turbulence est realisee pour des jets debitant de maniere stationnaire, grace a la connaissance simultanee des trois composantes de la vitesse, mesurees avec une sonde a quatre fils chauds. Les echanges d'energie ayant lieu dans l'ecoulement sont de meme consideres. L'aspect instationnaire des jets de controle est ensuite aborde qualitativement et quantitativement, grace a des mesures ou visualisations effectuees en tenant compte de la pulsation des jets manipulateurs, en ayant au prealable verifie la bonne coherence entre l'ecoulement et les jets manipulateurs pulses.
7
Barre, Stéphane. "Action de la compressibilité sur la structure des couches de mélange turbulentes supersoniques." Toulouse, ENSAE, 1993. http://www.theses.fr/1993ESAE0004.
Full textAbstract:
L’étude expérimentale d'une couche de mélange supersonique dont les grosses structures les plus représentatives se meuvent, par rapport aux écoulements extérieurs, a un nombre de Mach convectif Mc=0. 62 a été effectuée pour décrire l'évolution de cet écoulement entre l'état de couche limite et celui de couche de mélange turbulente pleinement développée. Des mesures de turbulence ont été réalisées à l'aide d'une méthode d'anémothermométrie par fil chaud spécialement adaptée au cas transsoniques à faibles nombres de Reynolds. Cette méthode ayant été validée à la fois dans la couche limite initiale et dans la couche de mélange, les résultats obtenus ont été interprétés à l'aide d'un modèle de diffusion turbulente qui semble bien adapté à ce type d'écoulement. Une compilation des données disponibles dans la littérature a été effectuée. Il en ressort que le niveau de frottement turbulent varie avec Mc comme le taux d'évasement. L’anisotropie de la turbulence ne semble pas altérée jusqu’à Mc>0. 6. De plus, le modèle de diffusion proposé donne une méthode simple pour évaluer la vitesse de convection des grosses structures énergétiques. Les résultats de ces estimations sont en bon accord avec les mesures directes de cette quantité, particulièrement dans notre cas où Uc a été déterminé à l’aide de mesures en deux points, ainsi qu’avec les estimations théoriques basées sur l’existence de chocs liées aux structures convectées. Ainsi, une évaluation des effets de compressibilité sur les quantités turbulentes est donnée et reliée aux modifications dans la structure de l’écoulement.
8
Bellaud, Stéphanie. "Mesures et analyses détaillées des champs turbulents en couches de mélange annulaires supersoniques." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2254.
Full textAbstract:
Cette recherche concerne la couche de melange annulaire issue de la rencontre d'un jet supersonique et d'un ecoulement exterieur subsonique entraine. Trois nombres de mach pour le jet ont ete etudies (1,3, 1,8 et 2,5). Les moyens de mesure ainsi que la validite de ces dernieres sont longuement discutes. Des visualisations strioscopiques et tomographiques ont permis une analyse qualitative de la structuration a grande echelle. Ensuite, un sondage des ecoulements exterieurs mais aussi des couches limites initiales, a ete realise dans le but d'obtenir les conditions aux limites de l'ecoulement. Pour terminer la qualification preliminaire, nous nous sommes interesse a l'evolution globale du jet (taux d'evasement, longueur de cone potentiel, region de similitude). Une fois toutes ces caracteristiques obtenues, notre interet s'est plus largement porte sur la zone de similitude pour la couche de melange annulaire dans la region de cone potentiel. Nous y avons donc etudie les champs de vitesse moyens et turbulents (jusqu'au moment d'ordre 4) et ainsi obtenu l'evolution de la structure du tenseur de reynolds dans cette region de l'ecoulement. A partir de la et a l'aide de quelques hypotheses simplificatrices, des bilans d'energie cinetique et de tensions de reynolds ont pu etre etablis. Il apparait a l'issue de cette etude que la structure du tenseur de reynolds n'est pas affectee par la compressibilite dans la gamme des nombres de mach etudies. De plus apres comparaison avec d'autres auteurs, les bilans de quantites transportables obtenus dans la couche de melange annulaire pour trois nombres de mach differents sont peu differents de ceux obtenus en configuration plane et qu'ils ont une allure similaire a ceux obtenus par simulation numerique directe.
9
Reinaud, Jean. "Analyse physique par simulations numériques lagrangiennes de couches de mélange à densité variable." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT025H.
Full textAbstract:
Ce travail s'intéresse aux effets d'une stratification de densité sur des écoulements cisaillés simples, à nombres de Froude et de Reynolds infinis, en situation isovolume. Nous présentons tout d'abord un certain nombre d'éléments bibliographiques qui se limitent volontairement aux points essentiels, nécessaires à la lecture aisée des résultats présentés dans le corps du mémoire. Nous proposons ensuite une présentation des méthodes numériques lagrangiennes que nous avons utilisées et des choix d'implémentation retenus. Puis, l'analyse des simulations de couches de mélange bidimensionnelles temporelles à densité variable révèle la présence d'instabilités secondaires de petite échelle. Lesmécanismes physiques responsables de la déstabilisation petite échelle, d'origine barocline, sont alors clairement identifiés par un modèle simplifié de nappe de vorticité soumise à une source barocline et à un champ d'étirement. La même phénoménologie est ensuite restituée dans le cadre plus complexe de couches de mélanges bidimensionnelles à développement spatial. La dernière partie de ce travail montre le potentiel de l'approche numérique retenue pour la simulation d'écoulements tridimensionnels de couches de mélanges planes et de jets circulaires.
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Lopez-Zazueta, Adriana. "Stabilité secondaire non-modale d’une couche de mélange inhomogène." Thesis, Toulouse, ISAE, 2015. http://www.theses.fr/2015ESAE0003/document.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est d’analyser le développement des instabilités secondaires bidimensionnelles et tridimensionnelles dans les couches de mélange à densité variable, incompressibles et à nombre de Froude infini. Dans ces conditions, la présence d’inhomogénéités de masse volumique modifie sensiblement la dynamique rotationnelle de l’écoulement et celle des instabilités secondaires sous l’action du couple barocline. Une analyse de stabilité linéaire non-modale est mise en oeuvre pour identifier les mécanismes physiques de croissance transitoire. Cette analyse permet également de prendre en compte le caractère instationnaire de la couche de mélange, absent dans l’analyse modale quasi-statique de Fontane (2005). Après établissement des équations de Navier–Stokes linéarisées directes et adjointes à densité variable, celles-ci sont utilisées dans une méthode d’optimisation itérative qui permet de déterminer les perturbations à croissance énergétique maximale. La première partie consiste en la description des perturbations optimales pour une couche de mélange homogène. Aux temps courts, lorsque la couche de mélange est quasi-parallèle, les perturbations optimales présentent de fortes amplifications transitoires, dont l’origine physique est due à la synergie des mécanismes classiques de Orr et de lift-up. Puis lorsque la couche s’enroule pour former un tourbillon de Kelvin–Helmholtz, les perturbations évoluent vers les instabilités tridimensionnelles elliptiques ou hyperboliques, selon le nombre d’onde latéral. Dans la deuxième partie, l’analyse est étendue aux couches de mélange à densité variable. Pendant la phase initiale de développement des perturbations optimales, les inhomogénéïtés de masse volumique ont une influence minime sur la croissance des perturbations. Ce n’est qu’une fois la couche de mélange enroulée que les effets de densité deviennent actifs, entraînant un supplément d’amplification significatif par rapport à la situation homogène. En particulier, le couple barocline favorise le développement des perturbations du côté du fluide léger du rouleau de Kelvin–Helmholtz. Enfin, lorsque le temps d’injection des perturbations est suffisamment retardé, la vorticité produite par le couple barocline favorise le développement d’une instabilité bidimensionnelle du type Kelvin-Helmholtz identifiée par Reinaud et al. (2000)The purpose of this thesis is to analyse the development of two-dimensional and three-dimensional secondary instabilities in incompressible variable-density mixing layers, in the limit of infinite Froude number. Under these conditions, mass inhomogeneities alter significantly the rotational dynamics of the flow under the action of the baroclinic torque. A nonmodal stability analysis is implemented to identify the physical mechanisms of transient growth. This analysis allows to take into account the unsteady natureof the flow, which was absent in the quasi-static modal analysis (Fontane, 2005). After establishing of the direct and adjoint linearised Navier-Stokes equations for variable-density flows, they are used in an iterative optimization method to determine the perturbations that maximize their energy. The optimal perturbations are first obtained for a homogeneous time-evolving mixing layer. For times short enough, when the time-evolving mixing layer is almost parallel, optimal perturbations exhibit the largest transient growth. These amplifications arise from the synergy between the well-known Orr and liftup mechanisms. Once the mixing layer rolls up into a Kelvin–Helmholtz billow, the disturbances trigger the three-dimensional elliptical and hyperbolic instabilities. The analysis is then extended to variable-density mixing layers. During the initial development of optimal perturbations, mass inhomogeneities have no influence over the perturbations growth. Once the mixing layer has rolled up, the variable-density effects contribute significantly to the increase of the perturbation energy. In particular, the baroclinic torque enhances the development of perturbations in the light side of the Kelvin–Helmholtz billow. Finally, when the injection time of perturbations is delayed long enough, the baroclinic vorticity generation on the light side of the Kelvin–Helmholtz billow triggers a two-dimensional secondary Kelvin–Helmholtz instability, which has been identified by Reinaud et al. (2000)
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Fortuné, Véronique. "Etude par simulation numérique directe du rayonnement acoustique de couches de mélange isothermes et anisothermes." Phd thesis, Université de Poitiers, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006902.
Full textAbstract:
Le calcul direct du rayonnement acoustique d'une couche de mélange est réalisé en résolvant les équations de Navier-Stokes dans un domaine de calcul qui permet l'accès au champ acoustique lointain de l'écoulement. L'outil que nous avons développé utilise la technique de la Simulation Numérique Directe alliée à des méthodes numériques précises pour assurer une bonne qualité du calcul acoustique direct. Des simulations 2D et 3D de l'évolution temporelle de couches de mélange isothermes et anisothermes sont effectuées en régime subsonique et notamment à faible nombre de Mach. L'approche temporelle adoptée permet d'identifier l'émission acoustique associée à chacune des phases de la transition d'une couche de mélange. Les résultats des calculs acoustiques directs révèlent d'une part que l'émission sonore prédominante provient dans tous les cas d'un processus d'appariement et que les effets 3D réduisent globalement l'émission acoustique de la couche de mélange. D'autre part, les principales conséquences des effets combinés de la température et de la compressibilité observées expérimentalement (augmentation/réduction de l'émission sonore à nombre de Mach faible/élevé) sont reproduites avec le modèle temporel. Les données des simulations sont également utilisées pour réaliser des prédictions de bruit basées sur l'analogie de Lighthill. La comparaison de ces estimations avec les solutions de référence obtenues par le calcul acoustique direct montre un excellent accord dans tous les cas. Dans les cas anisothermes, nous montrons la nécessité de tenir compte d'un terme source supplémentaire et l'analyse des contributions séparées de chaque terme source nous permet d'interpréter le mécanisme de renversement de tendance comme le résultat d'un changement de terme source prépondérant.
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Bousquet, Angélique. "Dépôt de couches minces par plasma pulsé radiofréquence et basse pression en mélange hexaméthyldisiloxane / oxygène." Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2084.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est d'étudier le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), à basse pression (3mTorr) et basse température (< 100°C), en plasma pulsé (10Hz-1kHz) d'hexaméthyldisiloxane (HMDSO)/ oxygène dans un réacteur hélicon radiofréquence. La cinétique des espèces chargées et de certaines espèces neutres actives est déterminée à partir de mesures résolues en temps par sonde de Langmuir et spectroscopie d'émission optique. La caractérisation des dépôts par ellipsométrie, absorption infraouge et gravimétrie montre que des films inorganiques (SiO2) ou organiques (SiOxCyHz) peuvent être obtenus avec un même mélange de gaz suivant les paramètres de pulse. La structure et la vitesse de dépôt sont liées au temps de création et de perte des atomes d'oxygène. La réduction du bombardement ionique lors du dépôt en plasma pulsé permet de réduire les contraintes en compression et d'améliorer les propriétés électriques des films de SiO2This work concerns the Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD) of thin films, at low pressure (3mTorr) and low temperature (<100°C), in Hexamethyldisiloxane (HMDSO)/ oxygen pulsed plasmas in a radiofrequency helicon reactor. The kinetics of charged species and of some neutral active species is investigated by Langmuir probe and optical emission spectroscopy time-resolved measurements. The film analysis by ellipsometry, infrared spectroscopy and gravimetry shows inorganic SiO2-like and plasma polymers SiOxCyHz films can be deposited with a fixed gas mixture depending on the pulse parameters. The structure and deposition rate are linked to the creation and loss times of oxygen atoms. The reduction of ion bombardment in pulsed plasma also allows to reduce the compressive stress and to improve the electrical properties of SiO2-like films, as demonstrated by nano-indentation, Newton's ring method, and C(V) and I(V) measurements on MOS structure
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Massouras, Georgios Christos. "Etude du mélange atomique dans des structures multicouches silicium-étain induit par irradiation ionique." Lyon 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LYO10051.
Full textAbstract:
Des faisceaux d'ions lourds energetiques ont ete utilises pour induire un melange atomique de films minces alternes de silicium et d'etain predeposes sur un substrat. Les techniques de caracterisation sont la spectroscopie de retrodiffusion de particules alpha, la microscopie electronique en transmission et a balayage, la spectroscopie mossbauer en electrons de conversion et les mesures electriques. Les principaux resultats sont: (i) l'irradiation ionique induit un melange des especes atomiques; (ii) la quantite d'atomes d'etain se trouvant en solution dans le reseau du silicium amorphe peut exceder jusqu'a deux ordres de grandeur la limite de solubilite de l'etain dans le silicium; (iii) dans tous les cas, une fraction des atomes d'etain se trouve sous forme de petits precipites de taille environ 6 nm; (iv) la matrice amorphe avec les precipites metalliques presente un comportement semiconducteur
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Coillard, Véronique. "Capteurs de monoxyde d'azote pour moteurs automobiles à mélange pauvre, réalisés en technologie microélectronique couches épaisses." Bordeaux 1, 1999. http://www.theses.fr/1999BOR10570.
Full textAbstract:
Apres avoir positionné le problème des oxydes d'azote par rapport aux émissions automobiles et à la stratégie actuelle des moteurs à mélange pauvre, un état de l'art recensé les capteurs potentiellement applicables à la détection de NO dans les conditions d'échappement. Le bilan de cet état de l'art, combiné au cahier des charges particulièrement drastique, notamment au niveau de la température de fonctionnement, nous ont conduits à focaliser nos travaux sur un capteur ampérométrique à base de zircone yttriée, réalisé en technologie de micro-électronique couches épaisses. L'idée de base, qui est de mesurer l'oxygène résultant de la dissociation de NO, a pu être validée avec des sondes lambda commerciales, utilisées en mode ampérométrique. Leur étude a également mis en évidence le rôle primordial du spinelle MgAl₂O₄ dans le processus de dissociation de NO. La réalisation au laboratoire de capteurs planaires en couches épaisses s'est déroulée en deux étapes. La première consistait à fabriquer des capteurs d'oxygène fiables et reproductibles. Il s'agissait de sélectionner une encre de platine bien adaptée à la mise en œuvre d'électrodes pour capteurs ampérométriques fonctionnant à 700°C, de définir une géométrie d'électrodes et d'évaluer l'influence des traitements thermiques. Dans la seconde étape, le dépôt sur la cathode d'une couche poreuse appropriée était susceptible de dissocier NO et de permettre ainsi sa détection par la mesure de l'oxygène résultant. Parmi les différents types de dépôts testes à cet effet, le spinelle MgAl₂O₄ s'est révélé le plus efficace. La comparaison avec les sondes lambda a par ailleurs montre toute l'importance de la densification de la couche de spinelle.
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Kao, Pai-Ling. "Étude numérique des instabilités convectives et des structures cohérentes dans des couches de mélange libres ou décollées." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT012H.
Full textAbstract:
Les études numériques d'une couche de mélange et d'une marche descendante bi-dimensionnelles sont réalisées avec la méthode semi-déterministe afin d'étudier les comportements des instabilités convectives, ainsi que les mouvements cohérent, incohérent et cohérent instationnaire dans celles-ci. Dans un premier temps, nous validons notre code de calcul en calculant des couches de mélange non-visqueuses ou visqueuses ayant un profil de vitesse en tangente hyperbolique. Les résultats sont compares aux travaux de Michalke. Ensuite, nous étudions le rapport entre le profil de vitesse initial et la fréquence la plus amplifiée induisant les structures cohérentes dans une couche de mélange visqueuse. Les interactions non linéaires des structures sont également analysées. Ayant des résultats dans les couches de mélange visqueuses, nous continuons de calculer les mêmes configurations avec la méthode semi-déterministe en prenant un modèle de turbulence à deux équations (k-epsilon). Les influences de la turbulence sur les instabilités convectives sont examinées à travers des comparaisons de ces deux types d'écoulement. De plus, les mouvements cohérent, incohérent, cohérent instationnaire et les transferts énergétiques entre eux sont étudiés respectivement. Dans la dernière partie, la méthode semi-déterministe est appliquée dans la marche descendante de Driver et al. Les instabilités et les structures cohérentes sous influence de la zone de recirculation sont analysées.
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Rahmoune, Mohammed. "Etude de films minces de fer déposés sur l'arseniure de gallium ; rôle de l'interface ; effets de la température et du mélange ionique." Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2304.
Full textAbstract:
Des films minces de fer (50-120 nm) ont ete deposes par pulverisation sur des substrats monocristallins de gaas orientes (100) ou (111) ; l'interface du systeme resultant a ensuite ete analyse. Immediatement apres le depot realise a la temperature ambiante, on observe au niveau de l'interface une couche melangee fe-ga-as d'epaisseur 7-9 nm. Celle-ci est responsable d'un abaissement du champ hyperfin et de l'aimantation ; de plus, elle cree une anisotropie magnetique uniaxiale dans le plan du film. Ces phenomenes sont surtout notables sur les couches de faible epaisseur. En outre, la technique de depot employee (pulverisation par faisceau d'ions) conduit a des films de fer en compression ; toutefois, les contraintes internes residuelles ne nuisent pas a l'adherence des films sur leur support. Les effets d'un recuit thermique ulterieur ont ete analyses dans la gamme de temperature 350-550c. La reaction entre le film et le support commence des 400c. On observe une structure en couches de sequence: fe/fe#3ga/fe#xas (x = 1,2)/gaas. La bande de fer non allie disparait apres 1h de recuit a 550c. De plus, on observe une relation d'epitaxie entre fe#xas et gaas a 500c. On note egalement des rugosites a l'interface fe#xas/gaas dans le domaine de temperature 450-500c. Les phenomenes observes sont controles par la diffusion thermique du fer et du gallium a travers l'interface initiale. L'energie d'activation des interdiffusions est de 1,5ev. Le melange ionique a l'interface fe/gaas a egalement ete realise par implantation a temperature ambiante d'ions kr#2#+ d'energie 320 kev, le flux etant compris entre 10#1#6 et 10#1#7 ions/cm#2. Aux plus faibles doses, on observe une zone melangee entre fe et gaas, tandis qu'aux plus fortes doses le melange s'avere etre total dans les films de plus faible epaisseur
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De, Vroey Laurent. "Modélisation des couches minces électriques dans les bio-microsystèmes." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00762196.
Full textAbstract:
L'utilisation de systemes électromécaniques microstructures pour analyser et manipuler des solutions biologiques ou des cellules vivantes (bio-MEMS) à pris un essor considérable ces dernières années. Dans ce genre de dispositifs, I'utilisation de champs électriques est frequente que ce soit pour percer les membranes des cellules et effectuer une transfection de gènes par exemple (électroporation), pour les déplacer ((di )électrophorèse) ou agir sur Ie milieu dans lequel elles baignent (électro-hydrodynamique). La modélisation des phénomènes induits par ces champs électriques dans les solutions aqueuses est un probleme multi-physique et multi-échelle. Au deplacement des électrons s'ajoute en effet la migration des ions présents dans la solution. Ceux-ci se concentrent en particulier aux abords des électrodes formant des couche minces dont les paramètres évoluent de façon encore mal connue en fonction notamment des conditions d'alimentation. La thèse se concentre sur les applications électro-hydrodynamiques dans lesquelles une solution saline est mise en mouvement par des forces électriques agissant sur ses ions, concentrés dans des couches de charges minces, au voisinage des électrodes. Sont d'abord presentés les resultats experimentaux et des modèles simples du problème électromécanique dans Ie cas de structures 2D à électrodes coplanaires. Devant I'importance des écarts entre les résultats théoriques et expérimentaux, des modèles plus complets sont alors proposés et évalués. Malgré les ameliorations fournies par ces modèles, des écarts importants subsistent entre théorie et expérimentation, et une étude totalement découplée des aspects électriques et mécaniques est alors réalisée sur une structure 1D. Cette étude permet de mieux cerner Ies dependances de certains paramètres physiques vis-a-vis des conditions d'alimentation avec une comparaison systématique des résultats expérimentaux et des résultats de modèles circuits Iinéaires et non linéaires, au travers d'une approche fréquentielle par diagrammes de Bode et d'une approche temporelle par figures de Lissajous. II a ainsi pu être mis en évidence I'importance pratique potentielle de certains phénomènes rarement pris en compte dans des modèles globaux : saturation des couches minces, permittivité non constante, effets de bords, ... Des applications pratiques ont pu etre dégagées et testées experimentalement, dans Ie domaine des micro-mélangeurs. Outre ces développements, une brève étude est décrite, portant sur la modélisation des cellules et de leurs membranes extrêmement fines en regard des autres dimensions caractéristiques du systeme, dans la perspective par exemple d'applications en électroporation. Une autre étude est faite portant sur I'utilisation potentielle de méthodes numériques dites " sans maillage " pour ce type d'applications, I'accent étant mis sur Ia résolution du problème de Poisson dans des systèmes 2D.
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Martin, Steve. "Mécanismes de croissance et propriétés de couches minces de silice hydrogénée réalisées par décharge luminescente à la pression atmosphérique en mélange silane, protoxine d'azote, azote." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30079.
Full text
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Renaudie, Cécile. "Etude et validation des couches limites atmosphérique et océanique à l'échelle locale." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/726/.
Full textAbstract:
Une bonne représentation des couches limites atmosphérique et océanique, ainsi que des interactions entre celles-ci est essentielle à la prévision numérique du temps au dessus des océans. Les modèles numériques actuels ont une résolution de plus en plus fine, et cherchent à reproduire le maximum de phénomènes à diverses échelles de temps et d'espace. Dans le cadre de cette thèse, nous utilisons AROME (Application de la Recherche à l'Operationnel à MésoEchelle), un modèle de prévision numérique du temps à mésoéchelle, ainsi qu'HYCOM (HYbrid Coordinate Ocean Model), un modèle de circulation générale océanique en coordonnées hybrides. Dans une première partie, après avoir décrit ces deux outils, ainsi que les manières de calculer les flux turbulents représentant les interactions entre l'océan et l'atmosphère, la sensibilité des deux modèles à une variation de leurs paramètres de surface respectifs a été investiguée, à travers l'étude d'un cas de stratocumulus marin pour AROME, et de l'identification des paramètres atmosphériques impactant la température, la salinité et l'évolution de la couche de mélange océanique pour HYCOM. Une bonne représentation de cette dernière nécessite la prise en compte de deux aspects : la paramétrisation et la discrétisation verticale. Concernant le deuxième aspect, nous avons mis en place, dans une deuxième partie, une méthode qui permet de modifier la discrétisation verticale de HYCOM à chaque pas de temps afin de respecter la profondeur de la couche de mélange, et ce afin de pallier un problème de résolution verticale lors de phases d'approfondissement de celle-ci. L'aspect physique de la représentation de la couche de mélange océanique est ensuite considéré dans une troisième partie. Des données de deux campagnes de mesures s'insérant dans le projet MOUTON (Modélisation Océanique d'Un Théâtre d'Opérations Navales), ont été collectées par le SHOM (Service Hydrographique et Océanographique de la Marine) en mer d'Iroise en mai 2007 et août 2008. Celles-ci sont utilisées pour valider d'une part le schéma de mélange vertical océanique KPP (K Profile Parameterization) et d'autre part le modèle atmosphérique AROME. En effet, les prévisions de ce dernier sont comparées aux observations d'une bouée en 2007 (puisqu'aucune observation atmosphérique n'a été réalisée pendant cette campagne), et aux mesures des paramètres de surface ainsi qu'aux radiosondages réalisés en 2008. Les observations et prévisions d'AROME sont utilisés comme forçages d'HYCOM, et, finalement, le schéma de mélange vertical KPP permet de représenter correctement la réalité des observations océaniquesRepresenting correctly the atmospheric and oceanic boundary layers, as well as the interactions between both is essential in order to forecast the weather over the oceans. The current numerical models are characterised by a higher resolution, and try to reproduce as many phenomena as possible at different scales in time and space. As part of this PhD thesis, we use AROME (Application of Research to Operations at MesoscalE), a numerical model for weather forecast at meso scale, and also HYCOM (HYbrid Coordinate Ocean Model), a general oceanic circulation model in hybrid coordinates. In the first part of this manuscript, after the description of these tools, as well as the different ways to calculate turbulent fluxes representing air sea interactions, the sensitivity of both models to a variation of their respective surface parameters is investigated, through the study of a stratocumulus case for AROME, and the designation of atmospheric parameters impacting temperature, salinity and mixed layer evolution in HYCOM. A correct representation of the latter requires to take into account two aspects : parameterisation and vertical resolution. Concerning the second aspect, we set up, in a second part, a method able to modify vertical discretisation in HYCOM at each time step so that it represents well the depth of the mixed layer, in order to correct a vertical resolution problem in the case of deepening of the mixed layer. The physical aspect of the oceanic mixed layer representation is then considered in a third part. Data from two campaigns at sea as part of the project MOUTON (french for Oceanic Modelling of a Theatre of Naval Op\'{e}rations) were gathered by the SHOM (Hydrographical and oceanographical Service of the French Navy) in the bay of Iroise in May 2007 and August 2008. They are used first to validate the vertical mixing scheme KPP (K Profile Parameterization) and then the atmospheric model AROME. In fact, the forecasts from the latter are compared to observations from a buoy in 2007 (because no atmospheric data was gathered during this campaign), and to the measures of surface parameters and soundings performed in 2008. The observations and forecasts are used as forcings for HYCOM, and, eventually, KPP represents correctly the reality of oceanic observations
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Kandoussi, Khalid. "Procédé de fabrication à T<200°C de transistors en couches minces de silicium microcristallin déposé par PECVD en mélange SiH₄-H₂-Ar." Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1S159.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à la réalisation de transistors en couche mince (Thin Film Transistors, TFT) de silicium microcristallin déposé par PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) à une température inférieure à 200°C en vue d'applications dans les écrans plats à matrice active et dans l'électronique sur substrat plastique flexible. Les paramètres de dépôt sont optimisés dans un premier temps afin d’obtenir un silicium microcristallin ayant les meilleures propriétés structurales et électroniques. L’étude de l’effet de l’addition d’argon au mélange de gaz lors du dépôt s’avère un moyen important d’optimisation. L’optimum du débit d’argon trouvé est expliqué à partir de mesures de spectroscopie d'émission optique du plasma qui montrent le rôle des états métastables d'argon dans la dissociation du silane et de l'hydrogène moléculaire. Dans une seconde partie, des transistors NMOS sur verre dans une structure « Top Gate » alignée utilisant le silicium microcristallin comme couche active sont fabriqués et caractérisés. Des transistors stables avec un faible courant inverse et une mobilité électronique de l’ordre de 10 cm2/V. S sont obtenus. Enfin le procédé de fabrication mis au point est utilisé pour réaliser des transistors dans les structures « Top gate » et « Bottom gate » directement sur substrat plastique flexible. Les bons résultats obtenus laissent la porte ouverte à une véritable électronique sur plastique pouvant être intégrée dans la réalisation de microsystèmesThis work is dedicated to the achievement of microcrystalline silicon, deposited by PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) at temperature lower than 200 ° C, for applications in active matrix flat panel displays and electronics on flexible plastic substrate. At First, the deposition parameters are optimized to obtain the best structural and electronic properties of microcrystalline silicon layers. The study of the effect of argon adding to the gas mixture is the main tool used. This study leads to the determination of an optimum gas flow rates for which the best structural and electronic properties are obtained. The optimum of argon flow rate is explained from measurements of optical emission spectroscopy (OES) that show the important role of argon metastable states in the silane and molecular hydrogen dissociation. After that, NMOS transistors on glass in a "Top Gate" coplanar configuration using this microcrystalline silicon as the active layer, are fabricated and characterized. Stable transistors with low off-current and an electron mobility of 10 cm2/Vs are obtained. Finally, the developed realization process is used to make transistors directly onto flexible plastic substrate in the "Top-gate" and "Bottom-gate" configurations. The good results achieved open the way to the development of electronics on plastic that can be integrated into microsystems
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Watteaux, Romain. "Détection des grandes structures turbulentes dans les couches de mélange de type Rayleigh-Taylor en vue de la validation de modèles statistiques turbulents bi-structure." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00669707.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif de détecter les structures turbulentes aux grandes échelles présentes dans une couche de mélange de type Rayleigh-Taylor incompressible à faible nombre d'Atwood. Diverses grandeurs statistiques conditionnées par la présence de ces structures ont été obtenues, et il est désormais possible de les comparer avec les résultats des modèles statistiques turbulents dits bi-structure, tel le modèle 2SFK développé au CEA. Afin de réaliser les simulations numériques directes du mélange turbulent, un code numérique tridimensionnel incompressible à densité variable a été développé. Ce code a été parallélisé dans les trois directions. Plusieurs méthodes de détection de structure ont été conçues et testées. Bien que toutes ces méthodes présentent différents intérêts, seule la plus efficace vis-à-vis de nos critères de détection a été gardée pour faire des simulations à forte résolution (plus d'un milliard de mailles, 1024^3). Un filtrage temporel de la vitesse verticale est utilisé dans cette méthode de détection afin de : 1) corriger les distorsions dues aux points d'arrêt et zones de recirculation dans l'écoulement, 2) minimiser l'effet de la turbulence aux petites échelles et mieux mettre en évidence les grandes échelles, 3) introduire un effet mémoire permettant de prolonger la bimodalité du champ de détection depuis les zones laminaires extérieures jusqu'au centre de la zone de mélange turbulent. Plusieurs simulations numériques directes 1024^3 ont été effectuées. Les résultats viennent conforter ceux obtenus avec le modèle bi-structure 2SFK et justifient une étude plus poussée des grandeurs statistiques en vue de sa validation.
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Enache, Ionut. "Etude expérimentale et modélisation du transfert de matière dans des décharges de Townsend à pression atmosphérique en mélange HMDSO-N2O-N2 et SiH4-N2O-N2." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/97/.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de mieux comprendre les principaux mécanismes de dépôt de couches minces assisté par plasma à pression atmosphérique en vue d'optimiser les procédés conduisant à une couche d'oxyde de silicium à partir d'un mélange HMDSO-N2O-N2 ou SiH4-N2O-N2. Après avoir déterminé de manière précise les propriétés chimiques et structurales des couches réalisées dans diverses conditions expérimentales, le procédé est simulé en utilisant FLUENT(c) en prenant en compte les phénomènes d'écoulement et de transfert réactif de matière. Validé par comparaison avec les résultats expérimentaux, ce modèle donne accès à une meilleure compréhension des mécanismes gouvernant la croissance du film. Pour le mélange à base de HMDSO, nos résultats montrent que la dissociation du précurseur en radicaux siliciés est l'étape limitante du procédé. Le modèle a permis de quantifier l'importance de la convection et de la diffusion dans le transport des radicaux. Il a mis en évidence le quenching par HMDSO des métastables d'azote, espèces responsables de la dissociation du précurseur. Pour les mélanges à base de SiH4, le modèle a montré que la cinétique de formation des poudres est plus rapide que celle correspondant aux taux maximums de collision issus de la théorie cinétique des gaz. Par ailleurs, nous avons établi l'influence des recirculations de gaz sur la stabilité des décharges et sur l'homogénéité des dépôts. Sur la base de nos résultats, une étude d'optimisation du procédé est effectuéeThe aim of this work is to better understand the primary deposition mechanisms in atmospheric pressure plasma-enhanced thin film deposition in order to optimize the processes which lead to a silicon oxide film in HMDSO-N2O-N2 or SiH4-N2O-N2 mixtures. First, the chemical and structural layer properties were determined for various experimental conditions. The process is then simulated using FLUENT(c) taking into account fluid dynamics, mass-transfer and chemical reactions. Once validated based on experimental results, this simulation provides a better understanding of the mechanisms which govern the growth process. For HMDSO-containing mixtures, our results highlight that the HMDSO dissociation into silicon-containing radicals is the process rate-limiting step. The relative importance of convection and diffusion in the transport of radicals is quantified. The model also shows that HMDSO quenches nitrogen metastable species which are responsible for the dissociation of the precursor. For SiH4-containing mixtures powders appear to form at rates which are much higher than those allowed by the gas-kinetic theory. Besides, the influence of the gas recirculations on the discharge stability and on the film homogeneity is established. Based on our results, an optimization study of the cell discharge is achieved
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Peter, Anne-Charlotte. "Variabilité de la température de la couche de mélange océanique en Atlantique équatorial aux échelles saisonnières à interannuelles, à l'aide de simulations numériques." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00157983.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est l'étude de la variabilité de la température de la couche de mélange océanique dans l'Atlantique équatorial, à l'aide de simulations numériques. Les résultats obtenus montrent la prédominance des processus verticaux et des ondes tropicales d'instabilité (<35jours, ~500km) pour expliquer la variabilité de la température de la couche de surface à l'échelle annuelle.
L'étude d'évènements interannuels a permis de distinguer deux processus distincts responsables de la variabilité interannuelle de la température de surface : l'un dynamique et distant crée par les anomalies de vent dans l'ouest du bassin et agissant par l'intermédiaire de la propagation d'ondes de Kelvin équatoriales et le second, thermodynamique et local à l'échelle du Golfe de Guinée, créé par les anomalies interannuelles de flux de chaleur.
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Bulou, Simon. "Dépôt de couches minces de SiCN par dépot chimique en phase vapeur assisté par plasma micro-onde : caractéristion du procédé et des films synthétisés dans un mélange N2/Ar/CH4/H2/hexaméthyldisilazane." Thesis, Nancy 1, 2010. http://www.theses.fr/2010NAN10107/document.
Full textAbstract:
Les films à base de Si, C et N présentent de très intéressantes propriétés mécaniques, optiques et électroniques. L'objectif de ce travail est de mettre au point le procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma micro-onde permettant l'élaboration, à partir d'hexaméthyldisilazane (HMDSN), de films minces de SiCN dont l'indice de réfraction et le gap peuvent être modulés en modifiant des paramètres expérimentaux. Un mélange à base de N2/Ar/HMDSN permet le dépôt de films durs, adhérents et transparents. Ceux-ci sont de type SiNx:H avec une faible teneur en carbone (< 20%). L'ajout de CH4 dans le mélange plasmagène ne modifie pas de façon très importante la composition des films mais change fortement leur structure.L'utilisation d?un mélange H2/Ar/HMDSN à la place du mélange N2/Ar/HMDSN aboutit à des films de type SiCx:H avec une teneur en N inférieure à 15 %. Les films ont alors un indice plus élevé (2.15) et un gap modéré (3.5 eV). L'ajout d'une petite quantité de N2 (< 5 %) dans le mélange change radicalement la composition du film. Les films sont alors de type SiNx:H avec un indice de l'ordre de 1.95 et un gap de 4.5 eV. L'indice et le gap peuvent alors être liés au taux de liaisons Si-C dans le film.Ce changement abrupt est probablement dû à deux effets combinés. D'une part, le carbone en phase gazeuse réagit avec l'azote pour former des espèces stables (CN, HCN) qui participent peu à la croissance. D'autre part, Si se lie préférentiellement avec N pour former des films de type SiNx:H. Une modulation des constantes optiques des films de SiCN via le taux de C peut ainsi être réalisée par l'ajout de très faibles quantités de N2 dans le mélange gazeux H2/Ar/HMDSNThin films made of Si, C, and N exhibit promising properties such as high hardness or wide tunable bandgap. This study concerns the deposition of SiCN thin films by MPACVD, whose optical properties can be changed by varying experimental deposition conditions. A gaseous mixture made of N2/Ar/hexamethyldisilazane(HMDSN) allows the synthesis of hard and transparent coating. The deposited material is very close to those of amorphous hydrogenated silicon nitride, with rather low carbon content. Effects on the films of different experimental deposition parameters are explored. CH4 addition to the N2/Ar/HMDSN gaseous mixture does not widely modify the chemical composition but leads to denser and smoother layers. H2/Ar/HMDSN plasma instead of N2/Ar/HMDSN results in thin films with a high C content. Thin film composition is closed to SiCx:H with N content lower than 15 %. Refractive index is high (2.15) and band gap (3.5 eV) is closed to that of SiC material. Addition of a small quantity of N2 (5 %) to the gaseous mixture leads to a sharp atomic composition change. The deposited material is closed to SiNx:H and exhibits a refractive index of 1.95 and a bandgap of 4.5 eV. These large modifications could be related to Si-C cross-links density. This dramatic change is probably due to two combined effects. On one hand, carbon in gaseous phase reacts with nitrogen and produces stable products, in particular CN and HCN. On the other hand, Si preferentially links with N than with C what results in material close to silicon nitride. Wide modifications of SiCN thin films optical properties can thus be obtained by adding very low N2 flow in H2/Ar/HMDSN plasma
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Leclere, Florence. "Développement de moyens de calcul de couches limites turbulentes réactives sur la tuyère d'un avion hypersonique à propulsion aérobie." Toulouse, ENSAE, 1994. http://www.theses.fr/1994ESAE0007.
Full textAbstract:
L'écoulement de couches limites à la sortie de la chambre de combustion d'un avion hypersonique à propulsion aérobie est étudié pour deux cas de vol correspondant à des nombres deMach de 6 et 12. Le long de la tuyère, l'écoulement est réactif et le mécanisme réactionnel peut comporter plus d'une centaine de réactions et une quinzaine d'espèces chimiques. La notion de troisième corps permet de réduire les temps de calcul, sans omettre pour autant aucune réaction chimique. De plus, on a établi des critères permettant de négliger les réactions qui ont peu d'influence sur les taux de production chimique des différentes espèces. Le couplage entre la chimie et la turbulence est abordé de deux façon différentes qui dépendent de la nature de l'écoulement en sortie du superstatoréacteur. S'il est mal mélangé, la combustion est limitée par le temps de mélange turbulent nécessaire pour mettre en contact les réactifs et on emploie un modèle de type Eddy Break-Up pour exprimer les taux de production chimique. Cette méthode limite fortement la cinétique chimique et l'écoulement est proche de l'état figé. A l'inverse, si l'écoulement est bien mélangé, il faut tenir compte de fluctuations de température dans le calcul des vitesses des réactions chimiques qui sont des fonctions exponentielles de la température. Cette dépendance est prise en compte soit en faisant un développemnt de Taylor à l'ordre deux selon le rapport de la variance des fluctuations de température et de la température moyenne, soit en utilisant des fonctions de densité de probabilité présumées de type Gaussienne. Ces deux méthodes totalement distinctes ont cependant des effets similaires.
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Moussa, Imed Eddine. "Analyse des résultats d'une expérience de thermodiffusion réalisée en microgravité (Spacelab D1) dans le mélange eutectique fondu AgI0,72KI0,28 : études par mesures électriques de la diffusion dans des couches minces AgI-KI au voisinage de l'eutectique." Lyon 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LYO10075.
Full textAbstract:
L'analyse des resultats d'une experience de thermodiffusion dans l'espace et sur terre, nous a montre l'importance de la stabilite hydrodynamique et thermique du systeme pour mesurer l'effet soret. Deux experiences (six cellules) ont ete faites sur le melange agi/ki eutectique durant le vol d1 (octobre 1985). Nous avons mesure la reponse electrique de toutes les cellules sans probleme. Apres cinq heures de diffusion, le systeme n'a pas encore atteint l'etat stationnaire de soret recherche. Nous avons calcule, a l'aide des mesures electriques, un coefficient de soret positif que nous avons verifie par l'analyse chimique des echantillons apres le vol. Nous avons montre que l'effet de la stabilite du gradient thermique applique est tres important pour une meilleure separation. L'experience du sol montre qu'il est pratiquement impossible d'avoir des resultats physiques favorables a cause des perturbations dues a la gravite. Une deuxieme partie de ce travail consiste a mesurer la conductivite electrique de couches minces agi/ki au voisinage de l'eutectique dans le but de chercher un etat metastable. Les resultats electriques sur ki et agi/ki ainsi que l'analyse des couches par rayons x rasants montrent que la diffusion a l'etat solide forme toujours le compose k#2agi#3 normalement stable a la temperature ambiante. Avec cette methode, nous n'avons donc pas pu former un compose hors d'equilibre
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Piponniau, Sébastien. "Instationnarités dans les décollements compressibles : cas des couches limites soumises à ondes de choc." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00403795.
Full textAbstract:
Une interaction entre une onde de choc oblique et une couche limite turbulente sur plaque plane, à un nombre de Mach de 2.3 a été étudiée expérimentalement.Ces interactions, pour des ondes de choc assez fortes, engendrent le décollement et le recollement de la couche limite, et sont le siège d'instationnarités basses fréquences dont les origines sont mal connues. Ces instationnarités ont été caractérisées expérimentalement en partie dans des travaux précédents, et des similarités entre l'interaction étudiée ici et d'autres configurations d'interactions ainsi qu'avec les décollements de couche limite subsonique ont été mis en évidence, suggérant que les mécanismes responsables des instationnarités sont de même nature.
Pour ces travaux, la Vélocimétrie par Imagerie de Particules (PIV) a été utilisée afin de décrire spatialement l'organisation longitudinale et transversale de cette interaction. L'exploitation des mesures a mis en évidence un lien statistique fort entre les mouvements basses fréquences du choc réfléchi et les contractions/dilatations successives du bulbe décollé. L'interprétation proposée est que les grands mouvements du choc sont liés aux pulsations basses fréquences du décollement, associées à sa réalimentation intermittente en air frais.
Un modèle aérodynamique en a été déduit et permet de préciser les principaux paramètres contrôlant l'échelle de temps du phénomène. En particulier, il permet de déterminer la fréquence des battements du choc. Ce modèle a été appliqué aux interactions sur plaques planes ainsi que pour d'autres configurations expérimentales, pour un éventail de nombres de Mach allant de M=0 à 5, et montre un bon accord avec les mesures.
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Bulou, Simon. "Synthèse de couches minces de SiCN par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma micro-onde. Caractérisation du procédé et des films élaborés dans le mélange N2/Ar/CH4/H2/hexaméthyldisilazane." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00590967.
Full textAbstract:
Les films à base de Si, C et N présentent des propriétés mécaniques, optiques et électroniques intéressantes qui en font des matériaux prometteurs, notamment pour des applications optoélectroniques. L'objectif de ce travail est de mettre au point le procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma micro-onde permettant l'élaboration, à partir d'hexaméthyldisilazane (HMDSN), de films minces de SiCN dont l'indice de réfraction et le gap peuvent être modulés en modifiant des paramètres expérimentaux. Un mélange à base de N2/Ar/HMDSN permet le dépôt de films durs, adhérents et transparents. Ceux-ci sont de type SiNx:H avec une faible teneur en carbone (< 20%). L'influence de différents paramètres expérimentaux sur les couches minces élaborées dans ce mélange a été évaluée. Une augmentation de la température du porte substrat entraîne une réduction de l'épaisseur déposée, une diminution de la densité de groupements NH ainsi qu'une meilleure réticulation des films. Ceux-ci tendent alors vers un nitrure de silicium stoechiométrique et les indices des films augmentent de 1.6 à 1.8. L'ajout de CH4 dans le mélange plasmagène ne modifie pas de façon très importante la composition des films mais change fortement leur structure. Un mélange N2/CH4/Ar/HMDSN avec 6 % de CH4 permet ainsi d'obtenir des films denses et une rugosité réduite. L'incorporation de C n'est cependant que peu améliorée et les caractéristiques optiques restent voisines de celles de Si3N4. L'utilisation d'un mélange H2/Ar/HMDSN à la place du mélange N2/Ar/HMDSN aboutit à des films de type SiCx:H avec une teneur en N inférieure à 15 %. Les films ont alors un indice plus élevé (2.15) et un gap modéré (3.5 eV). L'ajout d'une petite quantité de N2 (< 5 %) dans le mélange change radicalement la composition du film. Le taux de C baisse fortement alors que celui de N augmente dans les mêmes proportions. Les films sont alors de type SiNx:H avec un indice de l'ordre de 1.95 et un gap de 4.5 eV. L'indice et le gap peuvent alors être liés au taux de liaisons Si-C dans le film. Ce changement abrupt est probablement dû à deux effets combinés. D'une part, le carbone en phase gazeuse réagit avec l'azote pour former des espèces stables (CN, HCN) qui participent peu à la croissance. D'autre part, Si se lie préférentiellement avec N pour former des films de type SiNx:H. Une modulation des constantes optiques des films de SiCN via le taux de C peut ainsi être réalisée par l'ajout de très faibles quantités de N2 dans le mélange gazeux H2/Ar/HMDSN.
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Hamdi, Alaoui Moulay Ahmed. "Étude thermodynamique et structurale des phases bidimensionnelles à plus d'un constituant physisorbées sur graphite : cas du film mixte krypton-méthane." Nancy 1, 1994. http://www.theses.fr/1994NAN10045.
Full textAbstract:
La caractérisation thermodynamique de notre système krypton-méthane sur graphite exfolie a été effectuée par volumétrie d'adsorption entre 72 et 86 k. Cette étude nous a permis de mettre en évidence les phénomènes d'entrainement et de déplacement qui s'effectuent selon une transformation du second ordre. D'autre part, une comparaison de nos résultats expérimentaux avec les prévisions théoriques établies dans le cadre du modèle champ-moyen a montré un bon accord entre les deux. De plus, elle nous a permis de confirmer le caractère quasi-idéal de la solution bidimensionnelle observé expérimentalement. L'étude structurale du même système a été effectuée par diffraction de neutrons. Elle nous a permis de mettre en évidence l'existence d'une limite de solubilité du krypton dans la couche mixte et qui varie en fonction de la température. Enfin, l'étude de la fusion de deux compositions du film mixte nous a permis de confirmer l'existence de la solution bidimensionnelle, ce qui rejoint les conclusions des études théoriques et thermodynamiques
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Stoukov, Alexei. "Etude numérique de la couche de mélange réactive supersonique." Rouen, 1996. http://www.theses.fr/1996ROUES013.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail concerne l'analyse et la simulation numérique de la couche de mélange supersonique réactive instationnaire. Le premier chapitre présente le contexte général de l'étude et les problèmes spécifiques abordés. Le modèle physico-chimique comprenant les équations de Navier-Stokes et la cinétique chimique complexe est présenté dans la suite. Le troisième chapitre consiste en une étude comparative de différents schémas numériques de résolution des problèmes de type hyperbolique et présente une validation du code numérique développé autour du schéma TVD Upwind de Harten-Yee. Le traitement numérique des conditions aux limites et plus particulièrement des conditions de non-réflexion est présenté dans le chapitre suivant. Le reste de ce mémoire est consacré à l'interprétation de résultats de calculs de couches de mélange air-hydrogène (dans un premier temps inertes, puis réactives). Dans ce chapitre, une attention particulière a été portée sur l'étude phénoménologique du processus de mélange conditionné par les structures à grandes échelles. Par la suite les problèmes liés à l'interaction de ces structures avec onde de choc oblique sont abordés ; l'influence de ces structures sur le processus d'auto-allumage et sur la flamme qui en résulte est finalement analysée.
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Lebret, Yann. "Etude numérique de la couche de mélange turbulente compressible." Rouen, 1993. http://www.theses.fr/1993ROUES043.
Full textAbstract:
Le sujet de cette thèse est la modélisation des écoulements turbulents compressibles. Le premier chapitre consiste en une revue bibliographique du problème et, en introduisant les paramètres de base, dégage les mécanismes fondamentaux gouvernant la couche de mélange. Le chapitre 2 consiste en une présentation des différents modèles de turbulence : k-epsilon mono et bi-échelles ainsi qu'un modèle du second ordre, sans et avec termes de compressibilité. Le troisième chapitre détaille la technique d'intégration numérique de type volumes finis, fondée sur l'algorithme de Mac Cormack. Puis le dernier chapitre consiste en l'exploitation de différents cas tests. Un procédé de post traitement s'appuyant sur l'analyse par ondelettes est utilisé pour l'analyse des résultats instationnaires
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Collin, Erwan. "Etude de l'injection radiale de fluide dans une couche de mélange annulaire supersonique : application à l'augmentation du mélange." Poitiers, 2001. http://www.theses.fr/2001POIT2307.
Full textAbstract:
L'étude porte sur le contrôle actif d'un jet supersonique par injection radiale de fluide dans la zone initiale des couches de mélange. L'injection est réalisée à l'aide d'un ou de plusieurs jets de contrôle, dont la section est soit rectangulaire, soit circulaire. Des résultats expérimentaux basés sur des mesures du champ moyen, du champ turbulent, de corrélations spatio-temporelles et sur des visualisations tomographiques instantanées permettent d'une part de mettre en évidence certains comportements au voisinage de l'injection, et d'autre part de mieux connaître l'organisation du jet manipulé dans la région lointaine de l'interaction entre le jet principal et l'injection transverse. Une application à l'augmentation du mélange est proposée, sous les traits d'une étude paramétriqueThe study concerns an active control method of mixing enhancement of a supersonic main jet. This method consists in radial air injection through one or several small control jets, which cross-sections are either rectangular or circular. Mean and turbulent flow measurements, space-time correlations and instantaneous visualisations put forward several characteristics of the flow near the injection and in the far field of the interaction between the main jet and the control jet(s). An hypermixing application is proposed, through a parametric study
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Sodjavi, Kodjovi. "Étude expérimentale de la turbulence dans une couche de mélange anisotherme." Phd thesis, Université Rennes 1, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00921507.
Full textAbstract:
L'étude porte sur une couche de mélange plane horizontale générée par la rencontre de deux écoulements parallèles à vitesse et température différentes. Le mélange turbulent est analysé pour différentes conditions initiales en termes de gradients de vitesse et de température. On distingue en particulier des configurations en régime de stratification stable et instable sous l'effet des forces de flottabilité. L'analyse des corrélations entre les fluctuations de vitesse et de température s'appuie sur la technique expérimentale d'anémométrie à température de fil variable (PCTA), qui permet la mesure instantanée de la vitesse et de la température en un même point grâce à la variation périodique et par palier du coefficient de surchauffe du fil chaud utilisé. Un premier travail a consisté à étendre la technique PCTA à l'utilisation de fils croisés pour la mesure simultanée de la température et de deux composantes de la vitesse. Dans un premier temps, les statistiques en un point permettent d'identifier les caractéristiques de l'écoulement dans la région de similitude et d'y établir les équations de bilan pour l'énergie cinétique turbulente, l'intensité des fluctuations de température et les flux de quantité de mouvement et de chaleur. Il apparaît, vu les faibles nombres de Richardson en jeu (Rif<0,03), que les forces de flottabilité sont quasi-négligeables devant les moteurs principaux du mouvement. Pourtant, ce forçage thermique peu énergétique est suffisant, en configuration instable, pour augmenter significativement le taux d'expansion et la contrainte de cisaillement, ce qui correspond de fait à une augmentation de la production de turbulence. L'analyse des densités de probabilité jointes permet ensuite de mettre en évidence les mécanismes et évènements qui contribuent significativement aux flux transversaux de quantité de mouvement et de chaleur. Ces différentes contributions sont différenciées et quantifiées par une analyse en quadrants qui fait ressortir la prépondérance des mouvements d'entraînement et d'éjection. On examine enfin les statistiques en deux points associées aux incréments de vitesse et de température. Le comportement de ces incréments est étudié à travers leurs densités de probabilité et leurs coefficients de dissymétrie et d'aplatissement. Les exposants des fonctions de structure confirment l'intermittence plus grande de la température par rapport à celle de la vitesse. Les différents termes des équations de Kolmogorov et de Yaglom sont mesurés. L'équilibre de ces bilans par échelle permet de quantifier le terme qui intègre les différents forçages proposés dans la littérature.
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Tsilanizara, Aimé. "Simulation numérique de la couche de mélange compressible par méthode spectrale." Poitiers, 1991. http://www.theses.fr/1991POIT2334.
Full textAbstract:
Ce travail est relatif a une etude de la stabilite de la couche de melange compressible au moyen d'une simulation numerique par methode spectrale. Les equations de navier-stokes pour un ecoulement compressible bidimensionnel instationnaire sont resolues par un schema temporel explicite de type runge-kutta d'ordre 3 associe aux methodes par collocation fourier dans la direction de periodicite et par collocation chebyshev dans la direction transversale. Un traitement approprie des conditions aux limites laterales associe a une double transformation de coordonnees a permis de preserver le caractere mathematiquement bien pose du probleme ainsi que le comportement physique de la solution, et de realiser une integration numerique sur une duree suffisamment longue. Un forcage artificiel de l'ecoulement de base permet de se placer dans des conditions identiques a celles qui sont utilisees dans la theorie lineaire de la stabilite. La simulation numerique effectuee a m#c=1. 1 a mis en evidence la coexistence de deux modes instables. Le premier est le mode classique stationnaire, observe aussi dans le domaine 0m#c1. Le second est constitue par une paire de modes dont les vitesses de phases sont opposees et dont le taux de croissance est plus petit que celui du premier mode. Seul le second mode est observe a m#c=1. 5. Le taux de croissance des perturbations decroit lorsque le nombre de mach convectif augmente. Une influence du nombre de reynolds est mise en evidence pour les valeurs supersoniques du nombre de mach convectif. Avec une excitation initiale par un bruit blanc, une fusion des tourbillons est obtenue lorsque le forcage de l'ecoulement moyen est supprime
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Raynal, Ludovic. "Instabilité et entrainement à l'interface d'une couche de mélange liquide-gaz." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10222.
Full textAbstract:
Le present travail concerne l'etude d'une couche de melange entre une phase liquide lente et une phase gazeuse rapide. Cette etude s'inscrit dans le cadre des recherches sur les mecanismes de brisure primaire appliquees au probleme de combustion dans les moteurs fusee. Nous nous sommes interesses a determiner experimentalement des grandeurs globales caracteristiques de l'entrainement comme la longueur de dard liquide, c'est a dire la longueur de coherence du jet liquide, et l'angle d'ouverture du spray, ainsi que les mecanismes fins de l'instabilite de cet ecoulement cisaille. La modification de la tension de surface et de la viscosite du liquide a permis de montrer que la longueur de dard n'est correlee ni par le nombre de weber ni par le nombre de reynolds liquide. On montre que le parametre principal qui quantifie l'entrainement de liquide, et qui donc fixe cette longueur, est le rapport des flux de quantite de mouvement. Une correlation impliquant ce parametre et le nombre de reynolds de l'ecoulement de gaz est proposee. L'angle d'ejection est quant a lui essentiellement constant si l'on se place dans le referentiel lie a l'interface, il vaut alors approximativement 50 degres. Ces deux resultats experimentaux sont confortes par des modeles simples. La destabilisation de l'interface et sa dependance sur les conditions initiales sont bien predites par une analyse de stabilite lineaire de l'ecoulement liquide-gaz. Il s'avere que la longueur et la vitesse caracteristiques du probleme sont respectivement fixees par l'epaisseur de vorticite du profil de vitesse du gaz et par la moyenne des vitesses des courants ponderees par la racine de leur densite. Ce resultat est obtenu quelque soit la nature des ecoulements (laminaires ou turbulents) en sortie d'injecteurs. Enfin, les mecanismes possibles gouvernant la formation des gouttes a partir des perturbations de surface sont discutes.
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Taguelmimt, Noureddine. "Etude numérique de l'écoulement de couche de mélange temporelle à viscosité variable." Thesis, Rouen, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAM0020/document.
Full textAbstract:
Depuis les travaux pionniers de Brown et Roshko portant sur les effets des variations de masse volumique au sein de l’écoulement de couche de mélange, plusieurs autres études tant théoriques, expérimentales ou numériques se sont attelées à étudier finement cet écoulement. Les motivations sont d’ordre pratiques (industrie de la chimie, l’aérodynamique, la combustion . . .) ou alors purement théoriques (rôle des structures cohérentes, instabilités secondaires. . .). Ces études se sont intéressées, entre autres, aux effets de compressibilité et/ou de masse volumique variable. A notre connaissance, les effets des variations de viscosité dans la configuration de couche de mélange sont peu abordés dans la littérature. L’objectif de ces travaux de recherche est l’exploration théorique et numérique de l’écoulement de couche de mélange temporelle à viscosité variable, plus particulièrement durant sa phase initiale de développement. D’un point de vu numérique, les équations de Navier-Stokes sont résolues,en formulation faiblement compressible, au moyen du solveur CHOC-WAVES, basé sur le schéma WENO. L’approche DNS est justifiée par l’absence, dans la littérature, de modèles de sous-maille capables de prendre en compte les effets de la viscosité variable. Les équations de transport des différentes grandeurs moyennes et fluctuantes en un point et en chaque échelle (bilan d’énergie cinétique) sont réécrites en formulations incompressible et à viscosité variable. Des termes supplémentaires, engendrés par les variations spatio-temporelles de la viscosité, apparaissent dans ces équations. Celles-ci sont utilisées comme outil, afin d’explorer l’écoulement de couche de mélange et d’étudier le développement de la turbulence dans un milieu hétérogène. Les rapports de viscosité simulés sont Rv = [1−18]. Les résultats numériques montrent que l’épaisseur de la zone de mélange δθ évolue plus rapidement lorsque le rapport de viscosité Rv est élevé. De même, les gradients verticaux de la vitesse longitudinale sont amplifiés par les gradients de viscosité, un gain de près de 60%, par rapport aux valeurs initiales, est observé. La production de l’énergie cinétique turbulente est également amplifiée.L’évolution temporelle des fluctuations des vitesse est accélérée, celles-ci sont augmentées de près de 120% par rapport à l’écoulement à viscosité constante. Le régime autosimilaire du tenseur de Reynolds est atteint plus rapidement par l’écoulement à viscosité variable et l’isotropie des fluctuations de vitesse est amélioréeSince the pioneering work of Brown and Roshko on the effects of density variations within the mixed layer flow, several other theoretical, experimental and numerical studies harnessed to finely investigate this flow. The motivations are of practical order (chemical industry, aerodynamics, combustion. . .) or purely theoretical (the role of coherent structures,secondary instabilities). These studies have focused on, among others, the effects of compressibility and/or variable density. To our knowledge, the effects of viscosity variations in the mixing layer configuration are not discussed in the literature. The objective of this researchis the theoretical and numerical exploration of the variable viscosity temporal mixedlayer flow, especially during its initial phase of development. From a numerical viewpoint, the Navier-Stokes equations are solved in weakly compressible formulation, using the solver CHOC-WAVES, based on WENO scheme. The DNS approach is justified by the absence in the literature of subgrid models that account for the effects of variable viscosity. The transport equations of different mean and fluctuating quantities at a point and each scale (scale-by-scale energy budget) are rewritten in incompressible and variable-viscosity formulation. Additional terms, generated by the spatial and temporal variations of viscosity occur in these equations. These are used as a tool to explore the mixed layer flow and study the development of turbulence in a heterogeneous environment. The simulated viscosity ratios are Rv = [1 − 18]. The numerical results show that the mixing layer thickness δθ growsfaster when the viscosity ratio Rv is high. The vertical gradients of the longitudinal mean velocity are amplified by the viscosity gradients, a gain of almost 60 %, compared to initial values was observed. The production of turbulent kinetic energy is also amplified. The temporal evolution of the velocity fluctuations is accelerated, they are increased to nearly 120 % with respect to the constant viscosity flow. The self-similar regime of the Reynolds tensor is reached more quickly by the variable viscosity flow and the isotropy of the velocity fluctuations is improved
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Lacroix, Carine. "Etude des mélanges de polymères semi-conducteur / ferroélectrique en films minces : application en électronique organique." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0315/document.
Full textAbstract:
Au cours de ces travaux de thèse, la mésostructure et le comportement électrique/photoélectrique de mélanges de polymères semi-conducteur et ferroélectrique en films minces ont été étudiés pour des applications en électronique organique. Les propriétés de semi-conduction du P3HT et de ferroélectricité du P(VDF-TrFe) ont été associées au sein d’une même couche active. Il a été observé que le développement d’une morphologie de la couche active en film mince présentant des domaines bi-continus permet de conserver les propriétés intrinsèques des deux matériaux. Des dispositifs de type stockage d’informations ont été réalisés à partir de la couche active composée de 10 % P3HT – 90 % P(VDF-TrFe) et la modulation des propriétés d’injection des dispositifs par le champ ferroélectrique a été étudiée. Des cellules photovoltaïques ont également été réalisées à partir de cette couche active qui présente des propriétés optoélectroniques qui varient selon l’état de polarisation du P(VDF-TrFe). L’influence du champ ferroélectrique sur l’efficacité de la photogénération de charges du P3HT et la modulation du photocourant par l’état de polarisation du P(VDF-TrFe) ont ainsi été déterminéesIn this thesis, the mesostructure and the electric/photoelectric behavior of ferroelectric/semi-conductor polymer blends in thin films have been studied for organic electronic applications. The semi-conductivity property of P3HT was associated with the ferroelectricity of P(VDF-TrFe) in one active layer. It has been observed that the intrinsic properties of both materials remained with the bi-continous morphology of these thin films. Memory devices were fabricated based on the 10 % P3HT – 90 % P(VDF-TrFe) active layer and the modulation of the injection properties by the ferroelectric field has been studied. We have also demonstrated that the P3HT/P(VDF-TrFe) thin films exhibit optoelectronic properties which depend on the polarization state of P(VDF-TrFe). The influence of the ferroelectric field on the photogeneration of charges of P3HT and the variation of the photocurrent with the polarization state of P(VDF-TrFe) were determined
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Chambres, Olivier. "Analyse expérimentale de la modélisation de la turbulence en couche de mélange supersonique." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2278.
Full textAbstract:
L'etude experimentale concerne une couche de melange compressible supersonique a nombre de mach convectif (m#c) de 1. Plusieurs techniques de mesures ont ete mises en uvre. Des visualisations strioscopiques et tomographiques laser ont permis une analyse qualitative sur la structuration a grande echelle. Des mesures par velocimetrie laser doppler ont tout d'abord ete effectuees dans la couche limite supersonique. Ainsi les conditions initiales et aux limites de notre couche de melange ont ete bien quantifiees dans le but de fournir des donnees pour l'initialisation des calculs. Puis la complementarite des deux techniques de mesures, velocimetrie laser doppler et anemometrie fils chauds croises a permis d'aboutir a la determination complete des champs moyens et du tenseur de reynolds dans plusieurs sections de la couche de melange. Les principales caracteristiques intrinseques du tenseur de reynolds ont ete estimees. En particulier, certains coefficients d'anisotropie ont ete obtenus. Il apparait a l'issue de cette etude que la structure de ce tenseur n'est pas affectee par la compressibilite tout du moins jusqu'a m#c = 1. Le bilan de l'equation de l'energie cinetique turbulente a ete etabli et differents termes ont ete estimes experimentalement. Plusieurs approches de la modelisation de la turbulence ont alors ete etudiees, permettant de constater leurs difficultes a reproduire les phenomenes physiques reels.
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Shao, Liang. "Etude d'une couche de mélange turbulente non cisaillée par simulation des grandes échelles." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1992. http://www.theses.fr/1992ECDL0027.
Full textAbstract:
Le travail de cette thèse est une contribution a l'étude de la turbulence inhomogène et s'inscrit dans le cadre d'étude à finalité aéronautique. Il s'agit d'une approche, par simulation numérique directe des grandes échelles de la turbulence, de l'interaction de deux turbulences d'échelles et de niveaux énergétiques différents, placées cote à cote à l'instant initial et évoluant librement sans gradient de vitesse moyenne. Une telle situation physique constitue le cas le plus simple pour l'étude des phénomènes de transport spatial de turbulence, une seule direction d'inhomogénéité étant présente. Le but essentiel de l'étude est de compléter les résultats expérimentaux fournis par un travail effectue par Warhaft a l'université de Cornell, contribuant par la a une meilleure compréhension de mécanismes physiques encore mal pris en compte dans les modèles simples. Les résultats de simulation montrent un bon accord qualitatif avec l'expérience existante. De plus, des informations non accessibles expérimentalement sont obtenues. Ce sont les corrélations triples de vitesse qui assurent le transport de turbulence, tandis que la corrélation pression vitesse tend à contrebalancer légèrement ce transport. Le mécanisme de transport de turbulence est maintenant mieux compris, notamment en ce qui concerne le rôle joué par l'intermittence. Dans un but pratique d'applications industrielles, les résultats de simulation sont compares a ceux obtenus dans la même situation par des modèles de turbulence simples (modèles en un point). Les comparaisons montrent que les modèles classiques ne prennent pas en compte le mécanisme de l'intermittence. Une modification des modèles classiques est introduite et les résultats se trouvent améliorés. L’étude a ensuite été étendue au cas où la couche de mélange turbulente est soumise à une rotation en bloc. Les résultats montrent que la force de Coriolis modifie de façon considérable le mécanisme de transport. Deux effets sont identifies; les corrélations triples sont fortement inhibées; la corrélation pression vitesse assure le transport. Le premier effet a été modélisé; tandis que la prise en compte du second effet dans les modèles simples reste un problème ouvert
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Druault, Philippe. "Développement d'interfaces expérience/simulation : application à l'écoulement de couche de mélange plane turbulente." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2354.
Full textAbstract:
Devant la difficulte de specifier en entree des simulations numeriques des conditions realistes d'ecoulements turbulents, on propose dans cette etude de realiser une interface experience/simulation permettant de generer en entree des calculs des donnees experimentales obtenues en une section longitudinale ou l'ecoulement est pleinement turbulent. Pour ce faire, on doit successivement realiser : 1) des mesures, 2) un traitement des donnees experimentales seulement disponibles en un nombre reduit de points afin de les adapter a l'entree de la simulation, et 3) une simulation utilisant les donnees reconstruites comme condition d'entree. Les possibilites d'interfaces sont analysees a partir d'un ecoulement de couche de melange plane turbulente. Une etude de faisabilite d'une telle interface est realisee dans un contexte numerique ou les donnees experimentales sont remplacees par des donnees issues d'un calcul auxiliaire. Une premiere analyse montre la necessite de conserver la coherence spatio-temporelle de l'ecoulement amont afin d'assurer son realisme lors de son developpement aval. Suivant la direction inhomogene transversale de l'ecoulement, l'estimation stochastique lineaire s'avere alors judicieuse pour reconstruire les donnees de vitesse a partir d'un nombre de sondes tres reduit. Les analyses menees dans ce travail permettent egalement d'envisager l'utilisation d'un code de calcul comme un outil de traitement de signal dynamique visant a finaliser l'optimisation des mesures. Parallelement a ces phases de validation, des mesures par anemometrie a fils chauds sont mises en uvre afin d'etablir une base de donnees tridimensionnelles. Celle-ci permet d'acceder aux trois composantes instantanees de la vitesse en une section longitudinale de l'ecoulement. Le traitement et l'analyse de ces donnees experimentales montrent qu'un acces au caractere tridimensionnel de l'ecoulement est possible.
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Lejeune, Christine. "Analyse physique et modélisation des écoulements turbulents à grandes vitesses." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT104H.
Full textAbstract:
Ce manuscrit a pour objet le developpement de modeles de turbulence pour les ecoulements a grandes vitesses. Une attention particuliere est portee sur les correlations associees a la densite fluctuante et aux variations du volume fluctuant. L'analyse theorique permet de degager les parametres de la compressibilite ; le comportement aux limites des fluctuations de la pression montre que le nombre de mach fluctuant ne peut rendre compte, a lui seul, du niveau de compressibilite. Il est donc necessaire d'introduire un second indicateur qui pourra etre la fluctuation de densite normalisee par la densite moyenne. Un nouveau modele de fermeture algebrique exprime en termes de ces deux dernieres quantites est alors developpe pour la correlation pression-dilatation fluctuantes. La variance de la densite est decrite a l'aide d'une equation de transport additionnelle. Le modele est enfin teste sur une configuration de couche de melange, pour des nombres de mach convectifs evoluant de 0. 2 a 1. 0
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BRAUD, Caroline. "Etude de la dynamique d'un écoulement à cisaillements croisés : interaction couche de mélange - sillage." Phd thesis, Université de Poitiers, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004751.
Full textAbstract:
Dans cette étude, on s'intéresse à la compréhension de la dynamique de l'écoulement d'interaction d'une couche de mélange plane turbulente avec un cylindre circulaire. Cet écoulement trimensionnel et inhomogène dans les trois directions est analysé, dans un premier temps, à l'aide de mesures fils chauds et de mesures de pressions pariétales. A partir de ces données, on montre l'influence du nombre de Reynolds, du rapport d'aspect et du paramètre de cisaillement sur le nombre de Strouhal, le coefficient de succion et la longueur de formation. En particulier, les analyses montrent que, dans la région au dessus de l'impact de la couche de mélange (du côté basse vitesse), l'analyse spectrale présente systématiquement au moins deux cellules de fréquence constante. L'organisation principale est quant à elle analysée à l'aide de mesures PIV (Vélocimétrie par Image de Particule) et au moyen de la POD (Décomposition Orthogonale aux valeurs Propres). Les premiers modes POD, représentant l'organisation des structures cohérentes énergétiquement dominantes, montrent clairement la présence de structures inclinées de part et d'autre de la région d'impact de la couche de mélange. En dessous de l'impact (du côté haute vitesse), où l'écoulement est tridimensionnel, les modes POD plus élevés présentent des modes de coalescence de structures, de structures longitudinales et de dislocations de structures, proches de ceux trouvés lors de la tridimensionalisation des sillages (par leur nature intrinsèque ou par pertubation suivant l'envergure du cylindre). Par ailleurs, à l'aide d'une projection de Galerkin dans le plan derrière l'axe du cylindre, un LODS (Low Order Dynamical System) est construit. Son analyse révèle l'existence d'une ``injection'' de fluide du côté haute vitesse de fréquence de battement faible. Enfin, une analyse de données simulées à bas nombre de Reynolds (DNS) permet de conforter les résultats expérimentaux sur la présence de comportements caractéristiques à cette configuration d'écoulement.
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Braud, Caroline. "Etude de la dynamique d'un écoulement à cisaillements croisés : interaction couche de mélange - sillage." Poitiers, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004751.
Full textAbstract:
Dans cette étude, on s'intéresse à la dynamique de l'écoulement d'interaction d'une couche de mélange plane turbulente avec un cylindre circulaire. L'organisa\-tion secondaire de cet écoulement tridimensionnel et inhomogène dans les trois directions est analysé, dans un premier temps, à l'aide de mesures fils chauds et de mesures de pressions pariétales. L'organisation principale est quant à elle analysée à l'aide de mesures PlV (Vélocimétrie par Image de Particule) et au moyen de la POD (Décomposition Orthogonale aux valeurs Propres). Les premiers modes POD, représentant l'organisation des structures cohérentes énergétiquement dominantes, montrent clairement la présence de structures inclinées de part et d'autre de la région d'impact de la couche de mélange. En dessous de l'impact, où l'écoulement est tridimensionnel, les modes POD plus élevés présentent des modes de coalescence de structures, de structures longitudinales et de dislocations de structures, proches de ceux trouvés lors de la tridimensionalisation des sillages. Par ailleurs, à l'aide d'une projection de Galerkin dans le plan derrière l'axe du cylindre, un LODS (Système Dynamique d'Ordre Bas) est construit. Son analyse révèle l'existence d'une injection de fluide du côté haute vitesse de fréquence de battement faible. Enfin, une analyse de données simulées à bas nombre de Reynolds (DNS) permet de conforter les résultats expérimentaux sur la présence de comportements caractéristiques à cette configuration d'écoulementThe aim of this study is to understand the dynamics of a complex flow: a mixing layer - wake interaction. This flow, 3D and inhomogeneous in all three directions, is first analyzed with hot wire and wall pressure measurements. From those data, the Reynolds number, the aspect ratio and the shear parameter influence have been analyzed on the Strouhal number, the base pressure coefficient and the vortex-formation length. In particular, analyses show that, above the impact area of the mixing layer (the low velocity side), the spectral analysis systematically shows at least two cells of different frequency. The main organization is then analyzed by means of PIV (Particle Image Velocimetry) and of POD (Proper Orthogonal Decomposition). First POD modes, which are representative of the energetically dominant coherent structures, clearly show the presence of oblique structures on each side of the mixing layer impact area. In the high velocity zone, where flow is three-dimensional, the higher POD modes show linkages of structures, longitudinal structures and dislocation of structures, close to those found at the time of the wake three-dimensionalisation (both by their intrinsic nature or by perturbations along the span of the cylinder). In addition, a LODS (Low Order Dynamical System) is constructed using a Galerkin projection in the plane behind the cylinder axis. The analysis reveals the existence of a low beating frequency of an injecting flow on the high velocity side. Lastly, low Reynolds number simulated data comfort experimental results on the characteristic behaviour for this flow configuration
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Menaa, Mohamed. "Etude expérimentale d'une couche de mélange turbulente supersonique et analyse des propriétés de similitude." Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11008.
Full textAbstract:
L'etude experimentale d'une couche de melange supersonique en auto-similitude est le principal point examine dans ce memoire. Afin d'accomplir ce travail, on s'est dote d'une veine d'experiences plus grande. L'installation de la couche de melange isobare a ete obtenue par le bon choix des conditions aval dans le diffuseur. Il apparait que les profils moyens mesures dans notre couche de melange correspondent aux solutions de similitude. Une estimation du rayonnement acoustique a montre qu'il est negligeable vis a vis de la production pou m#c = 0. 6. Les proprietes des couches de melange en auto-similitude ont aussi fait l'objet d'une etude analytique et numerique
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Bellini, Stéphane. "Etude expérimentale des structures cohérentes d'une couche de mélange plane turbulente de fluide incompressible." Poitiers, 1991. http://www.theses.fr/1991POIT2292.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est de continuer a une meilleure connaissance des mouvements organises dans les ecoulements turbulents. L'ecoulement etudie est de type couche de melange. Des mesures sont realisees dans la zone turbulente pleinement developpee par l'utilisation de peigne de sondes a fils chauds pouvant mesurer une ou deux composantes de vitesse. Les donnees ainsi recueillies sont traitees d'une part par deux voies complementaires concernant l'aspect morphologique des structures et d'autre part par un traitement conditionnel qui contribue a l'analyse des equations de leur evolution. Par ailleurs, quelques visualisations sont obtenues a l'aide d'un laser a impulsion. La generation de pseudo-visualisations, realisees a partir du champ de vitesse longitudinal, fournit des coupes spatio-temporelles de l'ecoulement qui mettent en evidence les deux structurations principales de l'ecoulement. Une analyse spectrale a partir de spectres bi-dimensionnels permet la determination des longueurs d'onde qui sont associees aux gros tourbillons bi-dimensionnels et aux paires de tourbillons contra-rotatifs. Par ailleurs, un procede de detection delocalisee des structures coherentes est mis en uvre. Cette detection permet de distinguer les caracteristiques morphologiques qui leur sont associees. Des moyennes conditionnelles sont alors calculees pour des configurations differentes. La physique des structures coherentes est analysee par l'application des decompositions double et triple qui font ressortir la participation des structures a travers la composante coherente
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Yvon, Jérôme. "Etude expérimentale d'une couche de mélange turbulente non cisaillée en présence de rotation solide." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1996. http://www.theses.fr/1996ECDL0025.
Full textAbstract:
Etude des effets de la rotation sur le transport spatial de l'énergie cinétique dans les écoulements turbulents inhomogènes. La configuration retenue est celle d'une couche de mélange turbulente non cisaillée. Cette couche de mélange est constituée de deux turbulences de grille, mises côte à côte, ayant des énergies et des échelles de longueur différentes et qui intéragissent. Les termes de transport sont les gradients des corrélations triples de vitesse et les gradients des corrélations pression-vitesse. En l'absence de rotation, nous observons un pic sur les profils des moments d'ordre trois dans la couche de mélange, ce qui traduit l'importance du transport par les corrélations triples de vitesse dans cette zone. Il apparaît également que cette zone de mélange est fortement intermittente, ce qui se traduit par un écart à la gaussianité des profils des moments d'ordre quatre. Une étude numérique a montre que les corrélations pression-vitesse jouent dans ce cas un rôle négligeable. En présence de rotation, nous observons une forte réduction du transport turbulent par les corrélations triples de vitesse ainsi qu'une réduction de l'intermittence de la zone de mélange. Les simulations les ont montré qu'en présence de rotation, ce sont les corrélations pression-vitesse qui assurent le transport de l'énergie à travers la couche de mélange. Comme nous n'observons pas d'effet sensible de la rotation sur les profils d'énergie cinétique turbulente alors que les moments d'ordre trois sont fortement réduits, cette présente étude semble donc aller dans le sens de la conclusion des simulations numériques: ce sont les corrélations pression-vitesse qui assurent le transport turbulent à travers la couche de mélange.
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Boyer, Montégut Clément de. "Couche mélangée océanique et bilan thermohalin de surface dans l'Océan Indien Nord." Paris 6, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011449.
Full text
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Vuillermoz, Patrick. "Modélisation et simulation des phénomènes de transport et combustion dans une couche de mélange supersonique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0266.
Full textAbstract:
Cette étude a porté sur le double aspect de la simulation numérique de la turbulence et celui de la modélisation des couches de mélange supersonique réactive ou inerte. Une première partie de ce travail a concerné la description théorique de la turbulence compressible tant du point de vue hydrodynamique que diffusif ou réactif. Elle fait l'objet d'une revue des principaux résultats expérimentaux ou numériques concernant le mélange supersonique. Ensuite, nous avons abordé quelques questions afférentes à la simulation numérique du mélange turbulent dans les écoulements a grandes vitesses. Des simulations bidimensionnelles et tridimensionnelles nous ont permis d'étudier en détail le processus de mélange moléculaire; on a pu retrouver certains phénomènes observes expérimentalement: régimes de mélange, structures en couches minces, effet du nombre de Mach convectif. En vue de prolonger ce travail de simulation vers les écoulements réactifs, nous nous sommes au préalable intéresse au problème théorique des flammes de diffusion monodimensionnelles. Ce volet de l'étude nous a permis d'examiner la structure élémentaire d'une flamme de diffusion laminaire avec ou sans étirement. On a ensuite étudié le problème de la simulation numérique de la flamme supersonique turbulente. Ceci a permis de tester les résultats de modèles cinétiques réduits par rapport à un modèle cinétique complet (Effet du nombre de Damkohler). Le problème pratique de l'intensification de la combustion à également été aborde. Ce point a fait l'objet de simulations sur calculateur massivement parallèle. Nous avons finalement tente d'utiliser ces résultats de simulations de couches de mélange pour tester des modèles physiques de turbulence
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Beer, Alexandre. "Etude par simulation numérique temporelle des effets de compressibilité en couche de mélange plane turbulente." Grenoble INPG, 2003. http://www.theses.fr/2003INPG0031.
Full textAbstract:
Cette étude est consacrée aux effets de compressibilité en couche de mélange plane turbulente et réalisée à l'aide de Simulations Numériques Directes et des Grandes Echelles temporelles. Dans un premier temps, de nouvelles conditions aux limites non-refléchissantes sont testées et validées dans le cas temporel mais également spatial. Ensuite, l'influence de la taille du domaine de calcul est étudiée dans le cas faiblement compressible. Pour un domaine trop petit, le taux de croissance et les fluctuations de vitesse sont sous-estimés à cause du confinement imposé. Il apparaît notamment important que la dimension transversale soit du même ordre que la dimension longitudinale afin d'éviter la bidimensionnalisation de l'écoulement. L'influence de la compressibilité sur les structures cohérentes et les statistiques turbulentes est enfin détaillée. L'augmentation de la compressibilité conduit à l'inclinaison des tourbillons dans le sens de l'écoulement et à la diminution de leur diamètre. Ces structures sont alors apparentées aux tourbillons en lambda dont seule la pointe interagit avec les courant externes, réduisant l'efficacité du mélange. On observe également l'inhibition des appariements tourbillonnaires, principal mécanisme de croissance de la couche cisaillée libre. Les fluctuations de vitesse sont réduites lors de la transition mais aussi en turbulence développée. Il apparaît que la compressibilité affecte particulièrement l'écoulement dans la direction verticale, ce qui reste valable pour le tenseur d'anisotropie de Reynolds. Les composantes longitudinales des tenseurs des contraintes de Reynolds et d'anisotropie de Reynolds ne sont cependant pas affectées par la compressibilité. Ces résultats sont consistants avec le concept de réduction de communication observée à hauts nombres de mach.
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Hamon, Loïc. "Comportement des polymères et des mélanges en couches minces : de la transition vitreuse à la distribution d'additifs." Mulhouse, 2001. http://www.theses.fr/2001MULH0660.
Full textAbstract:
Cette étude est consacrée au comportement des PMMA stéréoréguliers et des mélanges PMMA - oligomères de POE en couches minces supportées sur un substrat inorganique (silicium). Le but de l'ensemble de ces travaux est, dans un premier temps, de mieux comprendre le comportement dynamique (mobilité des chaînes) des films minces de polymère, puis de le corréler avec la distribution d'additifs. Les interactions polymère - substrat sont à l'origine des variations de transition vitreuse dans les films minces de PMMA mais l'utilisation de tacticités différentes permet de mettre en évidence l'importance de la conformation des chaînes de polymère dans les évolutions de Tg. Les conformations sont influencées par le mode de préparation du film mince (spin-coating) mais aussi par la nature du solvant utilisé. Ainsi, les variations de Tg dans un film mince sont abordées en terme de réarrangements conformationnels mais aussi de désenchevêtrement des chaînes. L'étude des mélanges de polymères a montré que la présence de POE ne modifie pas ou peu le comportement dynamique du film mince. Par conséquent, la conformation des chaînes de PMMA et la structure du film mince ne sont pas influencées par l'addition de petites molécules. Il est nécessaire d'utiliser un oligomère à fort caractère tensioactif pour altérer les propriétés du film mince (démouillage) et mesurer un excès de surfaceWe study here the behaviour of stereoregular PMMA and blends of PMMA - PEO oligomers in supported thin films. The alm of these works is, firstly, to understand the dynamical behaviour (chain mobility) in thin polymer films and then, to correlate this with additives distribution. Interactions beetwen polymer chains and substrats are at the origin of the thickness dépendant glass transition température in the PMMA thin films, but the use of différent tacticities allows to display the importance of polymer chain conformation. Conformations are influenced by the thin film mode of préparation (spin-coating) and the kind of solvent. So, variations of Tg are diseussed in terms of conformational rearrangements but also, disentanglement of chains. The study of polymer blends pointed out that the PEO do not modify dynamical behaviour of the film. Consequently, PMMA chain conformation and the thin film structure are not influenced by addition of small molecules. It's necessary to use high surfactant oligomer to change thin film properties (dewetting) and measure a surface excess