Academic literature on the topic 'Enrochements – Propriétés thermiques – Modèles mathématiques'

Le transfert de chaleur dans les sols est généralement gouverné par la conduction. Cependant, dans les matériaux d’enrochement, la taille des pores est suffisamment grande pour permettre le mouvement de l’air soit par un gradient de pression (convection forcée) ou par un gradient de température (convection naturelle). Il a été montré dans de précédentes études que la convection influence grandement le transfert thermique dans les enrochements d’ouvrages de génie civil tels que les routes, les voies ferrées ainsi que les remblais de barrages construits dans les régions froides (Goering et Kumar, 1996 ; Saboundjian et Goering, 2003 ; Konrad et al., 2006). Le paramètre qui influence le plus la convection est la perméabilité intrinsèque du matériau. Au cours de recherches précédentes, Côté et Fillion (Fillion, 2008 ; Côté et al., 2011b) ont mis au point une cellule de test où les conditions permettant la convection naturelle ont été appliquées à un échantillon de matériau de 1 m3, dans le but de mesurer sa perméabilité intrinsèque. L’analyse des résultats expérimentaux a été faite en utilisant une relation analytique entre les nombres de Nusselt (Nu) et de Rayleigh (Ra), relation basée sur les résultats de Schubert et Strauss (1979) et valide pour une cellule imperméable et aux parois adiabatiques. En comparant les résultats avec les valeurs issues de modèles théoriques, un biais a été mis en évidence. Biais qui aurait pu être causé par la relation analytique utilisée et qui ne serait pas adaptée au montage expérimental dont le comportement n’est pas adiabatique. Dans ce mémoire, les transferts de chaleur à l’intérieur de la cellule expérimentale sont recréés en utilisant une modélisation numérique par éléments finis de la cellule expérimentale. Une nouvelle relation entre les nombres de Nusselt et de Rayleigh adaptée à la cellule est établie et les résultats expérimentaux de Fillion (2008) sont ensuite ré-analysés avec cette nouvelle relation. Les nouvelles mesures de la perméabilité intrinsèque sont ensuite comparées en fonction du modèle utilisé avec les résultats obtenus expérimentalement par Fillion (2008) et par les relations théoriques.

Le sujet de cette thèse porte sur la réalisation et l'étude des propriétés de bismaléimides originaux comportant un groupe mésogène et un espaceur souple. Les monomères synthétisés présentent une structure moléculaire symétrique qui comporte un groupe mésogène de type phénylbenzoate ou amide aromatique et une structure souple de type polyméthylénique, polyoxyéthylénique ou organofluoré. Les groupements souples sont reliés aux groupements mésogènes par des jonctions de type éther ou ester. Une étude des propriétés thermiques et de la réticulation de ces composés dans l'état cristal liquide a été effectuée. Ces nouveaux matériaux, présentent, en fonction de la structure, des températures de transition vitreuse intéressantes. Avec les amides aromatiques, ces températures sont supérieures à 300°C. Les corrélations structures-propriétés thermiques ont été précisées. Ces corrélations ouvrent des perspectives de développement intéressantes dans le domaine des résines thermodurcissables
The subject relates to the achievement of original bismaleimides including a mesogenic group and a flexible spacer and to the study of their properties. These new monomers have a symmetrical molecular structure which comprises a mesogenic group of type phenylbenzoate or aromatic amide and a flexible structure of type polymethylenic, polyoxyethylenic or organofluorine. The flexible groups are connected to the mesogenic groups by an ether or ester junction. A study of the thermal properties and the cross-linking of these compounds in the liquid crystalline state were carried out. These new materials present, according to their structure, of the interesting glass temperatures. With aromatic amides, these temperatures are higher than 300°C. The correlations between structure and thermal properties were specified. These correlations give interesting development prospects in the field of the thermosetting resins

Cette thèse porte sur l'étude de la congélation sur une pâte à pain. Le travail vise à l'étude fine de l'effet de la congélation (vitesse de congélation) sur le comportement d'un pâton de pâte lors de sa décongélation et de sa fermentation. La congélation de la pâte à pain induit une perte des qualités boulangères (perte de volume entre autres) causés par deux phénomènes majeurs cités dans la littérature : perte de viabilité des levures et dégradation des propriétés rhéologiques de la pâte. . .

L'étude est une contribution : d'une part à la propagation des ondes (E. M. ), acoustiques, optiques. . . ) et aux transferts thermiques dans les matériaux multicouches d'autre part à une étude expérimentale et une modélisation des transferts thermiques dans les bâtiments. A partir des équations de Maxwell et de la théorie des lignes pour la propagation des ondes E. M. , nous donnons les quadripôles équivalents aux matériaux homogènes et linéaires. Nous généralisons la méthode pour les ensembles multicouches et donnons le quadripôle équivalent, nous donnes le coefficient de réflexion, de transmission, etc. Nous étendons cette méthode à toutes les ondes. Par analogie, nous assimilons les transferts thermiques à une propagation «fictive» nous donnons le quadripôle équivalent, nous définissons une impédance «fictive», une constante de propagation «fictive». Nous séparons les contributions flux radiatifs, flux convectifs et nous montrons que les difficultés sont liées aux stratifications des couches d'air et aux couplages flux radiatifs-flux convectifs. L'essai de modélisation porte sur les échanges thermiques et en particulier les couplages. Nous donnons une contribution sur les échanges thermiques et en particulier les couplages. Nous montrons que pour les parois légères il faut négliger l'influence des couplages radiatifs. Les résultats obtenus en régime transitoire valables à quelques % près et nous montrons pourquoi il est difficile―compte tenu de nombreux paramètres―d'obtenir mieux

Ces travaux traitent d'un type particulier de parois complexes, incluant des produits minces réfléchissants (PMR). Ils sont utilisés en isolation thermique des bâtiments en raison de leurs faces réfléchissantes. Cependant, compte tenu de leur constitution, ils ne sont pas tous définis comme des isolants thermiques (norme NF-P-75-101), ce qui les exclut des procédures de certification. Leur mise en oeuvre nécessite des lames d'air, ce qui génére des transferts énergétiques couplés. La problématique des PMR est ainsi double, réglementaire et scientifique. Pour y répondre, une méthodologie en deux volets est proposée. Le premier consiste en la détermination expérimentale des caractéristiques thermiques de toitures complexes ; le second traite de la modélisation d'une toiture complexe au départ d'un code de calcul dédié. Les deux volets sont conciliés dans une démarche de validation expérimentale, menant à l'évaluation de la fiabilité des prédictions du code de calcul.

Lors de la rentrée d'objets balistiques et spatiaux dans l'atmosphère, la structure externe de ces derniers subit une agression thermique qui peut engendrer des flux de chaleur d'environ 10 MW/m2 et donc des températures élevées (300°C), avec des cinétiques de montée en température de quelques centaines de degrés par seconde. Dans le cadre du dimensionnement de ces objets pour la rentrée, il est nécessaire de déterminer les propriétés thermophysiques de ces matériaux en conditions opérationnelles et les mécanismes de pyrolyse de ces matériaux. La première partie de cette étude consiste en la compréhension du comportement engendré par la pyrolyse d'un composite carbone résine destiné à servir d'écran thermique. Pour cela, le composite a été caractérisé, à l'aide de diverses expertises, en fonction de la température. La deuxième partie montre la mise au point d'un moyen permettant d'estimer la conductivité thermique équivalente de ce matériau dans des conditions proches des conditions opérationnelles, ainsi que la procédure expérimentale concernant les essais.

La conception bioclimatique des enveloppes des bâtiments s'intègre dans une démarche de maîtrise de l'énergie et constitue de ce fait un enjeu primordial. Elle nécessite la connaissance des performances énergétiques des composants d'enveloppe et des systèmes associés et doit permettre d'éviter le recours à des dispositifs de chauffage ou de refroidissement, forts consommateurs d'énergie. Dans ce cadre, les technologies passives sont tout à fait indiquées, dans la mesure où elles permettent de réguler les conditions d'ambiance en utilisant des moyens naturels, sans apport énergétique supplémentaire. Les parois complexes en sont un exemple, et se présentent sous la forme d'une juxtaposition de matériaux,séparés par une ou des lames d'air. Nous nous intéressons dans ces travaux à un type particulier de paroi complexe,incluant un produit mince réfléchissant (PMR). Ces derniers sont utilisés en solation thermique des bâtiments et se présentent sous la forme de minces membranes dont les faces sont recouvertes d'aluminium. Compte-tenu de leurs propriétés thermophysiques et de leur épaisseur, ces produits n'entrent pas tous dans la définition des isolants thermiques, selon la norme NF-P-75-101. Le principale conséquence qui en découle est que leurs performances thermiques ne sont pas certifiées par les organismes de référence. En outre, leur mise en oeuvre dans une paroi nécessite la présence d'une ou plusieurs lames d'air, contiguës aux faces réfléchissantes. La paroi ainsi constituée est une paroi complexe, siège de transferts énergétiques couplés. Afin de cerner le comportement thermique d'une telle paroi, il est nécessaire de proposer une modélisation adaptée. Les remarques précédentes illustrent la double problématique des PMR, l'une à caractère réglementaire, l'autre à caractère scientifique. Afin d'apporter des éléments de réponse, une méthodologie en deux volets est proposée. Le premier est expérimental et consiste en la détermination des caractéristiques thermiques de toitures complexes intégrant des PMR, au départ d'une plate-forme expérimentale en environnement naturel ; le second traite de la modélisation d'une toiture complexe au départ d'un prototype de code de calcul dédié, s'apparentant à un code de simulation du comportement énergétique des bâtiments. Les deux volets sont conciliés dans une démarche de validation expérimentale, menant à l'évaluation des prédictions du code de calcul relativement à des données issues d'expérimentations.

Le principal objectif de cette thèse a été de contribuer à l'étude de la mise en œuvre par extru-sion de matériaux argileux et de la valorisation des matériaux locaux dans l'industrie du bâti-ment. Pour ce faire, des matériaux extrudables à base d'argile (kaolin) stabilisée au ciment ont été formulés. Ces formulations respectent des impératifs environnementaux, en particulier l’utilisation d’une part importante de matériaux argileux (matériau local), et sont susceptibles d’être utilisés comme matériaux de construction (critères mécaniques et thermiques). Des renforts de fibres de lin d'origine végétale ont été incorporés. Ces fibres, comme tout autre type d'inclusions, modifient les caractéristiques rhéologiques par leur effet d'encombrement. Les modifications, amplifiées par le caractère hydrophile du lin, impactent la mise en forme et ont nécessité une étude particulière. Les performances mécaniques des matériaux formulés, l'effet de l'incorporation des fibres ainsi que les bénéfices de la mise en forme par extrusion ont été décrits. Un modèle prédictif de la résistance à la compression des mortiers à forte frac-tion argileuse, basé sur la méthode de Féret, a été développé. Une modélisation de l'écoule-ment d'extrusion axisymétrique à piston des matériaux à forte fraction volumique solide a été réalisée. La modélisation proposée s'inspire de la mécanique des sols. Elle utilise une défini-tion originale du comportement d’un matériau plastique frottant avec notamment la mise en place d’une transition continue d’un comportement plastique pur à un comportement de plus en plus frottant. Finalement, les performances mécaniques et thermiques des formulations optimales ont été comparées à celles des matériaux de construction traditionnels (blocs en béton, béton, briques de terre cuite, béton cellulaire,…). Les impacts de la fabrication des ma-tériaux formulés sur l'environnement ont aussi été évalués et comparés. Il ressort de cette étude que les matériaux argileux stabilisés et extrudés constituent une alternative crédible et durable comme matériaux de construction
The main aim of this thesis was to contribute to the study of the extrusion of cement-clay paste and the valorization of local materials in order to produce extruded building bricks. To do this, extrudable cement-stabilized argillaceous materials (kaolin) have been designed. These mix designs comply with actual requirements concerning environmental impacts (use of a significant proportion of clay) and they may be used as building materials. Bio-based fibers (flax fibers) have been incorporated. As for any other type of inclusions, flax fibers modify the rheological behavior of material at fresh state. Furthermore, their hydrophilic character amplifies the changes and has required a specific study. The mechanical perform-ances of the tested mix design and the positive effect of extrusion process as well as the addi-tion of fiber have been characterized. Such as for concrete, the Féret relationship is shown to be able to predict the compressive strength assuming that kaolin acts as a high water demand aggregate. A model for stiff paste ram extrusion incorporating the filtration phenomenon and the frictional behavior of the granular packing has been developed. This model is based on the soil mechanics approach and is able to predict the transition between pure plastic behavior and frictional plastic behavior. Finally, the mechanical and thermal performances of the cho-sen eco-friendly mix designs have been compared to those of traditional building products (concrete blocks, concrete, clay bricks, AAC. . . ). Environmental impacts of these mix design have also been evaluated and compared. It appears from this study that the extrudable cement-stabilized argillaceous materials comply with legislations concerning environmental impacts thermal comfort. They are also able to present an alternative to actual building products

L'étude se décompose en trois parties. La première, analytique et numérique, montre que le transfert de chaleur couplé conduction-rayonnement dans un isolant poreux en carbone est bien représenté par un modèle de diffusion dont la conductivité apparente représente à la fois les échanges radiatifs et le transfert de chaleur conductif dans le matériau. Dans cette étude, le transfert radiatif dans un milieu semi-transparent est modélisé par la méthode des Zones de HOTTEL, étendue aux milieux à diffusion anisotrope pour pouvoir être appliquée au problème. La deuxième partie, expérimentale, concerne la caractérisation proprement dite des isolants poreux en carbone. La mesure de conductivité apparente est réalisée : de 20 oc à 500 oc par méthode photo-thermique impulsionnelle (méthode flash), et de 1000 °C à 2800 °C par méthode photo-thermique périodique (méthode modulée). Ce dernier montage fait l'objet d'une étude approfondie. Par ailleurs, un dispositif expérimental permettant de mesurer les propriétés radiatives spectrales (10. 6 µm) des isolants poreux en carbone a été mis en place. Enfin, pour valider l'ensemble de l'étude, un dispositif expérimental permet de simuler le comportement thermique d'un isolant carbone poreux en conditions opérationnelles. La troisième partie concerne la caractérisation de plusieurs isolants poreux en carbone. La mesure de conductivité apparente indique une influence progressive des échanges radiatifs au sein du matériau lorsque la température de ce dernier augmente. Par ailleurs, la difficulté de mesurer les propriétés radiatives des isolants poreux en carbone montre la pertinence d'une approche globale. Enfin, les simulations expérimentale et numérique du comportement thermique de ces matériaux en conditions opérationnelles conduisent à une analyse critique de l'ensemble des résultats
This research work consists of three parts. An analytical and numerical first part demonstrates that a diffusion model is very well adapted to the modelling of radiative-conductive coupled heat transfer in carbon porous materials. This model features an apparent conductivity which represents the radiative and conductive exchanges in the medium. Radiative transfer is strictly modelled herein using the HOTTEL Zone Method, the latter being extended to anisotropic scattering media in order to be applied to the problem. An experimental second part deals with carbon porous materials characterization. Apparent conductivity measurements are performed from 20°c to 500°c using the flash method, and from 1000°c to 2800°c using a modulated technique. A thorough study is developed from this experimental device. An experimental set-up for the measurement of spectral (1 0. 6 µm) radiative properties of carbon porous materials is performed. Then, in order to validate all the study, a fourth experimental system is devised to simulate thermal behavior of carbon porous materials in operational conditions. The third part deals with the characterization of some carbon porous materials. Conductivity measurements indicate the progressive influence of radiative exchanges into the medium when its temperature rises. Besides the difficulty encountered in measuring radiative properties of carbon porous materials shows the relevance of a global approach. Finally, experimental and numerical simulations of the thermal behavior of these materials in operational conditions lead to a critical analysis of results