Academic literature on the topic 'Ecoulement de type oscillateur'

Une méthode aux différences finies est utilisée pour résoudre les équations régissant un écoulement de type jet axisymétrique en régime laminaire. La discussion porte essentiellement sur la présentation des différentes caractéristiques dynamiques et thermiques pour décrire l’écoulement dans les trois régions du jet. L’influence des conditions d’émission à la sortie de la buse a été aussi traitée, nous avons considéré pour cela des profils de vitesse et de température uniformes ou paraboliques. Nous montrons que l’influence des conditions à la sortie de la buse est importante, dans la région du jet. La zone dans laquelle il n’est plus possible de déceler des différences dues aux conditions d’émission est située beaucoup plus loin et elle dépend des nombres sans dimensions Reynolds et Grashof.

Les méthodes de contrôle actuelles rencontrent des difficultés pour stabiliser un champ de base soumis à des perturbations d’amplitude finie. Une frontière appelée ”edge of chaos” sépare en deux zones distinctes le portrait de phase d’un écoulement qui transitionne de façon sous-critique à la turbulence. Le bassin d’attraction turbulent rassemble les perturbations capables de faire transitionner l’écoulement, le bassin d’attraction laminaire est l’ensemble des perturbations qui sont relaminarisées. La situation précédente caractérisée par deux attracteurs locaux qui coexistent peut être rencontrée en dehors du cadre de la transition à la turbulence. Un écoulement de type cylindre à Re = 100 possède un champ de base globalement instable ainsi qu’un cycle limite stable. Deux bassins d’attraction émergent lors de la stabilisation du champ de base par un contrôleur linéaire optimisé sur les équations de Navier-Stokes linéarisées. Nous cherchons dans cette étude à augmenter la taille du bassin d’attraction du champ de base. La nouveauté de ce travail réside dans le choix de la fonctionnelle qui est optimisée avec contrôle. En effet, l’optimisation vise l’énergie d’une perturbation située sur la frontière des deux bassins d’attraction. La transition sous-critique à la turbulence est étudiée par le biais du modèle SSP de Waleffe, un modèle d’ordre réduit des équations de Navier-Stokes avec seulement quatre degrés de liberté. Les méthodes de contrôle élaborées dans ce travail sont efficaces pour induire une croissance du bassin d’attraction ”laminaire”. Dans l’écoulement de type cylindre, la robustesse d’un contrôleur initial à des perturbations d’amplitude finie est augmentée avec succès dans une direction du portrait de phase
Current control optimisation methods struggle to stabilize a base flow in the case of finite amplitude perturbations. A boundary called edge of chaos separates into two regions the phase space of a flow which transitions subcritically to turbulence. The turbulent basin of attraction incorporates the perturbations whose energy is sufficient to trigger transition to turbulence, the laminar basin of attraction is the set of initial perturbations which are relaminarized. Such situation with two coexisting local attractors can also be encountered in flow cases outside the scope of transition to turbulence. A cylinder flow at Re = 100 exhibits a globally unstable base flow and a stable limit-cycle. Two basins of attraction emerge from the local stabilization of the base flow by a linear controller optimized on the linearized Navier-Stokes equations. We seek in this study to increase the basin of attraction of the base flow. The novelty of this work lies in the choice of the functional to be optimised with control. Indeed, the optimisation targets the energy of a perturbation located on the boundary of the two basins of attraction. We consider subcritical transition to turbulence using the well-known SSP model of Waleffe, a reduced-order model of the Navier-Stokes equations with only four degrees of freedom. The control methods elaboratored in this work are effective to induce a growth of the ”laminar” basin of attraction. In the cylinder flow, the robustness of an initial controller to finite amplitude perturbations is increased in a chosen direction of the phase space

Ce travail est consacré au contrôle en boucle fermée des perturbations se développant linéairement dans des écoulements laminaires et incompressibles de types oscillateurs et amplificateurs de bruit. La loi de contrôle, calculée selon la théorie du contrôle LQG, est basée sur un modèle d'ordre réduit de l'écoulement obtenu par projection de Petrov-Galerkin. La stabilisation d'un écoulement de cavité de type oscillateur est traitée dans une première partie. Il est montré que la totalité de la partie instable de l'écoulement (les modes globaux instables) ainsi que la relation entrée-sortie (action de l'actionneur sur le capteur) de la partie stable doivent être captées par le modèle réduit afin de stabiliser le système. Les modes globaux, modes POD et modes BPOD sont successivement évalués comme bases de projection pour modéliser la partie stable. Les modes globaux ne parviennent pas à reproduire le comportement entrée-sortie de la partie stable et par conséquent ne peuvent stabiliser l'écoulement que lorsque l'instabilité du système est initialement faible (nombre de Reynolds proche de la criticité). En revanche, les modes POD et plus particulièrement BPOD sont capable d'extraire la dynamique entrée-sortie stable et permettent de stabiliser efficacement l'écoulement. La seconde partie de ce travail est consacrée à la réduction de l'amplification des perturbations sur une marche descendante. L'influence de la localisation du capteur et de la fonctionnelle de coût sur la performance du compensateur est étudiée. Il est montré que la troncature du modèle réduit peut rendre le système bouclé instable. Finalement, la possibilité de contrôler une simulation non-linéaire avec un modèle linéaire est évaluée.

Ce travail se penche sur l'étude expérimentale et la simulation numérique du GLCC, un séparateur gaz-liquide cyclonique destiné à de l'industrie pétrolière.Les expériences sont menées sur un pilote air-eau. Dans un premier temps, des observations visuelles ont permis de caractériser le fonctionnement du système en fonction des débits d'entrée. L'influence de la géométrie du système ainsi que des propriétés des fluides sont également considérées.Dans un second temps, l'hydrodynamique de l'écoulement tourbillonnaire dans le séparateur est étudiée par vélocimétrie laser Doppler.Cette étude expérimentale, en mettant l'accent sur le rôle important du fillament tourbillonnaire, a permis d'expliquer pour la première fois divers aspects des écoulements tourbillonnaires turbulents. L'analyse des résultats met également en évidence les nombreuses limites du modèle théorique utilisé pour dimensionner les GLCCs.Côté numérique, les écoulements tourbillonnaires en conduite sont étudiés par une approche CFD utilisant le code commercial Fluent 6.3. Les résultats montrent que la CFD peut reproduire correctement les écoulements tourbillonnaires monophasiques. Cependant, en diphasique, les techniques de simulation actuelles ne conviennent pas pour simuler ce type d'écoulement
This work focuses on the experimental study and numerical simulation of the GLCC, a gas-liquid cyclone separator developed for the oil industry.The experiments are conducted on an air-water pilot. In a first step, visual observations were used to characterize the system operation according to the incoming flow rates. The influence of system's geometry and the fluid's properties are also considered.In a second step, the hydrodynamics of the vortex flow in the separator is studied by laser Doppler velocimetry.This experimental study, focusing on the important role of the vortex filament, allowed to explain for the first time various aspects of turbulent swirling flows. The analysis of the results also highlights the many limitations of the theoretical model used to design the GLCC.On the numerical side, the swirling flows in pipes are studied via the CFD commercial code Fluent 6.3. The results show that CFD can correctly reproduce the single-phase vortex flow.However, for multiphase flow simulations, it is shown that the current simulation techniques are not suitable to simulate this type of flow

Cette etude concerne la determination analytique de l'evolution spatio-temporelle des modes lineaires d'instabilite thermo-convective dans une couche de fluide horizontale chauffee par le bas (systeme de Rayleigh--Benard) et soumise a un gradient de pression (ecoulement de Poiseuille). L'originalite reside dans l'inhomogeneite de la temperature de la plaque inferieure presentant une bosse bidimensionnelle. Cette inhomogeneite et le flux moyen de l'ecoulement de Rayleigh--Benard--Poiseuille ainsi obtenu rompent les symetries du probleme de convection pure et amene a considerer des modes spatialement localises d'instabilite en rouleaux. Un mode synchronise se developpant sur une telle configuration est appele mode global. L'echelle spatiale caracteristique des variations de la bosse de temperature etant supposee grande devant celle de la longueur d'onde des rouleaux, les modes globaux sont cherches sous la forme de modes propres dans la direction de confinement, modules par un developpement WKBJ bidimensionnel dans les directions horizontales lentement variables. Un tel developpement ne peut etre valable aux points ou la vitesse de groupe de l'instabilite s'annule, ou points tournants. Au voisinage d'un tel point situe au sommet de la bosse de temperature, le caractere borne de la solution, cherchee sous la forme d'un developpement intermediaire, impose un critere de selection donnant taux de croissance (ou de facon equivalente seuil critique), frequence et vecteur d'onde du mode global. Cette etude generalise a des cas bidimensionnels les methodes utilisees et les resultats obtenus pour des inhomogeneites unidimensionnelles.Une telle approche est d'abord appliquee a une equation dynamique simplifiee obtenue par le formalisme d'enveloppe. Les resultats analytiques sont compares a des simulations numeriques de cette equation. Puis ces modes globaux sont determines pour un ecoulement decrit par les equations de Navier--Stokes dans l'approximation de Boussinesq.

Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l'amélioration des sources ultra-stables de fréquences dans le domaine des temps courts (typiquement inferieurs à une minute). Deux voies d'investigations ont été explorées :
- La première concerne l'évaluation des potentialités des matériaux de la famille de la langasite (LGS). Une classification des coefficients de qualité (Q) des matériaux LGS et langatate (LGT) en fonction de leurs provenances a été mise en évidence. Les premiers prototypes de résonateurs à ondes de volume ont été réalisés dans un cristal de LGT à fort Q. A cette occasion un procédé de fabrication spécifique a été mis au point. Une électronique d'oscillateur et un packaging thermique adaptés aux caractéristiques de ces résonateurs ont été développés. Enfin, ces premiers prototypes d'oscillateurs ont été caractérisés en terme de stabilité temporelle et de vieillissement.
- La seconde voie exploratoire concerne la mise en place d'un ensemble expérimental permettant la réfrigération d'oscillateurs à résonateurs à ondes de volume à des températures inférieures à celles de l'hélium liquide (4,2K). Pour cela, des résonateurs en quartz de coupe SC et LD, et en LGT de coupe Y, ont été caractérisés à basses températures. Une campagne de mesures systématiques a révélé des coefficients de qualité exceptionnels pour certains modes de vibration. Par ailleurs, différents modèles de transistors ont été testés et l'une des références testées a été modélisée simplement, à température cryogénique. Deux premiers prototypes d'oscillateurs à résonateur à quartz de coupe SC ont été développés puis testés à basses températures. Il en résulte les toutes premières caractérisations en terme de stabilité temporelle.

Les capteurs de type MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sont des microsystèmes mettant en œuvre différents domaines de la physique (électronique, mécanique, chimie, optique,...) et permettant de mesurer différentes grandeurs physiques (accélération, pression, température...). Parmi ces micro-capteurs, les MEMS vibrants se caractérisent par leur structure présentant un micro-résonateur mis en vibration à sa fréquence de résonance et la variation de cette fréquence est représentative du mesurande. Cette thèse s'intéresse principalement à analyser et identifier les limites de résolution fréquentielle de ces capteurs vibrants en effectuant une modélisation multiphysique. Dans un premier temps, nous avons modélisé le comportement multiphysique d'un capteur MEMS vibrant en détaillant trois types de transduction (piézoélectrique, électrostatique et optique). La seconde partie a permis de valider les équations développées en se basant sur les simulations sous Cadence (langage multiphysque Verilog-A) et en les validant par des mesures expérimentales. La dernière partie traite de l'optimisation d'un micro-accéléromètre de type VIA (Vibrating Inertial Accelerometer) et l'étude de l'annulation des non linéarités permettant d'améliorer la résolution d'un capteur MEMS vibrant
MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sensors are micro-systems implementing various fields of physics (electronical, mechanical, chemical, optical, ...) and measuring various physical quantities (acceleration, pressure, temperature ...). The vibrating MEMS are characterized by a micro-resonator vibrating at its resonant frequency. The frequency variation is proportional to the measurand. This thesis is concerned with analyzing and identifying the frequency resolution limits of these vibrating sensors by performing multiphysics modeling. The first step is to model the multiphysics behavior of a vibrating MEMS sensor with three transduction types (piezoelectrical, electrostatical and optical). Secondly, the equations developed are validated, based on simulations with Cadence (multiphysique language Verilog-A) and their comparaison with experimental measurements. The last section presents the micro-accelerometer VIA (Vibrating Inertial Accelerometer) optimization and the nonlinearities cancellation study for improving the resolution of vibrating MEMS sensor

Les travaux présentés dans ce mémoire portent sur l'amélioration des sources ultra-stables de fréquences dans le domaine des temps courts (typiquement inférieurs à une minute). Deux voies d'investigations ont été explorées. L'évaluation des potentialités des matériaux de la famille de la langasite (LGS). Une classification des coefficients de qualité (Q) des matériaux LGS et langatate (LGT) en fonction de leurs provenances a été mise en évidence. Les premiers prototypes de résonateurs à ondes de volume ont été réalisés dans un cristal de LGT à fort Q. A cette occasion un procédé de fabrication spécifique a été mis au point. Une électronique d'oscillateur et un packaging thermique adaptés aux caractéristiques de ces résonateurs ont été développés. Enfin, ces premiers prototypes d'oscillateurs ont été caractérisés en terme de stabilité temporelle et de vieillissement. La mise en place d'un ensemble expérimental permettant la réfrigération d'oscillateurs à résonateurs à ondes de volume à des températures inférieures à celles de l'hélium liquide (4,2K). Pour cela, des résonateurs en quartz de coupe SC et LD, et en LGT de coupe Y, ont été caractérisés à basses températures. Une campagne de mesures systématiques a révélé des coefficients de qualité exceptionnels pour certains modes de vibration. Par ailleurs, différents modèles de transistors ont été testés et l'une des références testées a été modélisée simplement, à température cryogénique. Deux premiers prototypes d'oscillateurs à résonateur à quartz de coupe SC ont été développés puis testés à basses températures. Il en résulte les toutes premières caractérisations en terme de stabilité temporelle
The present work is focused on improvement of ultra stable sources of frequencies over short averaging times (typically less than one minute). To do this, two-ways of investigations were selected. The first one deals with material capabilities of the langasite (LGS) family. A quality factor (Q) classification of LGS and langatate (LGT) materials according to their origin was confirmed. The first prototypes of bulk acoustic waves (BA W) resonators have been made in a high-Q LGT crystal. In this connection, a specific manufacturing process was developed. Oscillator electronics and thermal packaging adapted to the characteristics of these resonators have been designed. Finally, these first prototypes of oscillators have been characterized in terms of time-domain stability and in terms of aging. The second topic deals with the set-up of an experimental system. This system allows cooling of oscillators equipped with bulk acoustic waves (BAW) resonators at temperatures below that of liquid helium (4. 2 K). For that, quartz resonators of SC and LD cuts, and LGT crystal of y cuts have been characterized at low temperatures. Systematic measurements have revealed outstanding Q-factor coefficients for specific modes of vibration. Furthermore, different models of transistors have been tested and one of them has been modeled at cryogenic temperature. Then, two prototypes of oscillators equipped with SC cut resonators have been developed and tested at low temperatures. Results of this work give the first characterization of stability in the time-domain of such cryogenic oscillators

Ce travail concerne l'étude de l'écoulement d'un fluide viscoélastique (fluide à mémoire) incompressible de type White-Metzner. A cause de la dépendance des fonctions de relaxation et de viscosité par rapport au deuxième invariant du tenseur des taux de déformation, ces modèles conduisent à un système avec équations aux dérivées partielles non linéaires (non quasi-linéaire). Ce travail comporte une partie théorique et une partie numérique. Dans la partie théorique nous nous proposons d'établir plusieurs résultats d'existence, unicité, stabilité concernant le système qui caractérise cet écoulement. Dans un premier temps on a montré, en dimension deux, sous les hypothèses convenables sur les fonctions de relaxation et de viscosité, l'existence locale et l'unicité de solutions régulières pour le problème avec données initiales et conditions aux limites. On a établi ensuite l'existence globale de solutions lorsque les données sont petites ainsi que la stabilité des petites solutions. Ceci nous a permis de démontrer l'existence de solutions petites périodiques en temps (respectivement stationnaires) du système obtenu quand la force est petite et périodique en temps (respectivement stationnaire). Dans un second temps on a étudié le problème stationnaire régi par cet écoulement en utilisant un schéma itératif. Enfin on a montré l'existence et la stabilité linéaire d'un écoulement particulier (écoulement de cisaillement). Dans la partie numérique on a étudié l'écoulement de Poiseuille en proposant une méthode numérique pour le calcul de la vitesse et les contraintes
This work is concerned with the study of the flow of an incompressible viscoelastic fluid (fluid with memory) of White-Metzner type. •Because of the dependence of the viscosity and relaxation functions in the second invariant of the rate of deformation tensor, this models leads to a nonlinear (not quasilineair) partial differential equations system. This work consists in a theoretical part and a numerical one. In the theoretical part, we aim to establish several results on existence, uniqueness and stability concerning the aforementioned system. Firstly, under suitable hypothesis on the relaxation and viscosity functions, we prove the local existence and uniqueness of solution of the 2-D initial boundary value problem. Then we prove that these solutions are global provided the data are small. We also show the existence of small, stable periodic (resp. Steady) solutions corresponding to small periodic (resp. Steady) data. Second we study a special class of 1-D flows (shear flow), in particular its linear stability. The numerical part is devoted to the computation of the Poiseuille flow

On propose une etude theorique et experimentale d'un procede de debitmetrie triphasique eau-huile-gaz. Le procede retenu repose sur l'utilisation conjointe d'un melangeur, d'un venturi et de methodes ultrasonores. La validation experimentale de ce procede a mis en jeu le dimensionnement, la conception et la mise au point d'un dispositif entierement instrumente pour les ecoulements triphasiques eau-huile-air. Un modele original d'ecoulement triphasique disperse a ete etabli. Une fois valide sur la base de resultats en ecoulement eau-air, eau-huile et eau-huile-air, ce modele a permis de resoudre les problemes de metrologie lies a l'utilisation du venturi en presence de ces ecoulements. Sur la base d'une analyse critique des techniques utilisables, la mesure de la vitesse de propagation ultrasonore a ete selectionnee pour determiner la composition des ecoulements liquide-liquide. Deux modeles originaux ont ete developpes pour decrire la propagation ultrasonore en fonction de la fraction de la phase dispersee. La confrontation avec les donnees experimentales en ecoulement eau-huile demontre la superiorite d'un des deux modeles, le modele diffusif. Pour determiner le taux de vide en ecoulement eau-air les travaux de bensler (1990) ont ete repris et etendus afin de prendre en compte les effets de la diffusion multiple. Enfin ces trois techniques ont ete combinees pour mesurer les differents debits d'un ecoulement eau-air, eau-huile et eau-huile-air. Pour les ecoulements diphasiques eau-air et eau-huile le probleme pose est resolu, les debits sont determines avec une tres bonne precision (3%). La qualite des resultats obtenus en ecoulement triphasique eau-huile-air et la solidite des bases theoriques permettant leur interpretation nous autorisent a recommander fermement le developpement d'un prototype industriel base sur le procede que nous avons etudie

Un nouveau modèle analytique permettant d'obtenir les schémas électriques «petit-signal» et «grand-signal» d'un MESFET submicronique sur GaAs est présenté. Ce modèle intègre de nombreux résultats issus de simulations bi-dimensionnelles (phénomène d'injection dans la couche tampon, phénomène d'avalanche, extensions de la zone désertée. . . ). Ce modèle est adapté à la C. A. O. à partir des paramètres physiques du composant et donc à la simulation de circuits linéaires et non linéaires (paramètres S, conception d'oscillateur, de mélangeur,. . . , et a donné de bons résultats (quelques résultats théoriques et expérimentaux sont présentés à 6 GHz et permettent d'apprécier les qualités du modèle)