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Dissertations / Theses on the topic 'Fatigue thermique – Transfert de chaleur – Modèles mathématiques'
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Guellec, Corentin. "Caractérisation en fatigue à grand nombre de cycles par mesures d’auto-échauffement des aciers d’arbres de transmission pour application navale sous chargements cycliques complexes." Electronic Thesis or Diss., Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2023. http://www.theses.fr/2023ENTA0001.
Full textAbstract:
Les lignes d’arbres de transmission navale sont soumises à des chargements cycliques complexes. Afin de caractériser en fatigue ces lignes d’arbres, deux objectifs complémentaires sont achevés. Dans un premier temps, les chargements des lignes d’arbres sont caractérisés afin d’identifier des cycles de fatigue pertinents. Lors de cette étape, une méthode paramétrique originale de dimensionnement en fatigue est mise en place. Cette méthode repose sur une modélisation des chargements avec une prise en compte de leur variabilité, de la contrainte moyenne et de la non-proportionnalité. Cette méthode montre qu’il existe deux modes d’endommagement avec un mode associé au régime cyclique établi de la flexion rotative et un mode associé aux manoeuvres du navire. Dans un second temps, une méthode de caractérisation rapide est mise en place afin d’étudier le comportement des aciers des lignes d’arbres en fatigue pour un grand nombre de configurations de chargements. Un modèle permettant d’identifier le comportement en fatigue à grand nombre de cycles, à partir des mesures d’autoéchauffements, est employé. Les aciers de l’étude sont caractérisés en traction-torsion pour diverses configurations de contraintes moyennes et de non-proportionnalité du chargement. Dans ce cadre, la notion de surface d’iso-auto-échauffement est introduite. Elle permet, pour une éprouvette, de modéliser le comportement élastoplastique et dissipatif du matériau dans l’espace dédié des contraintes. Leur utilisation permet de définir un critère de fatigue multiéchelle basé sur les invariants du tenseur des contraintes. Dans l’étude, une modélisation du comportement du matériau est proposée pour les chargements de très faible amplitude (fatigue à très grand nombre de cycles VHCF) montrant une différence forte de dissipation par rapport au régime d’amplitudes plus importantes (i.e. le domaine de la fatigue à grand nombre de cycles HCF)<br>Marine shaft lines undergo complex cyclic loadings. In order to characterize these structures in fatigue, two complementary objectives are achieved. Firstly, the marine shaft’s loads are characterized in order to identify relevant fatigue cycles. During this step, an original parametric fatigue design method is implemented. This method is based on the definition of an equivalent load considering multiaxiality, variability, non-proportionality and mean stress. This method allows to distinguish two damage modes with a mode associated with the established cyclic regime of rotary bending and a mode associated with the ship’s maneuvers. Secondly, a rapid characterization method is implemented to characterize in fatigue the marine shafts’ steels for a large number of loading configurations. The method is based on a model which enables fatigue identification behaviors from self-heating measurements. The steels of the study are characterized in tension-torsion for various configurations of mean stress and nonproportionality of the loading. In this context, the notion of iso-self-heating surfaces is introduced. It allows, for a specimen, to model the elastoplastic and dissipative behavior of the material in the dedicated stress space. Their use makes it possible to define a multiscale fatigue criterion based on the invariants of the stress tensor. In the study, a modeling of the behavior of the material is proposed for very low amplitude loads (VHCF) exhibiting a strong difference in dissipation compared to the regime of higher amplitudes (i.e. HCF domain)
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Berour, Nacer. "Modélisation du transfert de chaleur par rayonnement, conduction et convection : Application aux fours verriers." Nancy 1, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2005_0152_BEROUR.pdf.
Full textAbstract:
Ce mémoire de recherche porte sur l'étude des transferts de chaleur couplés associant rayonnement, conduction et convection. Les milieux semi-transparents, non gris, portés à haute température sont étudiés. Une description fine de la physique des phénomènes mis en jeux, nous a conduits à développer plusieurs modèles numériques applicables à de tels matériaux. La résolution de l'équation du transfert radiatif (ETR), des équations de Navier-Stokes et du bilan d'énergie est menée grâce à la méthode des volumes finis (MVF). Le recours a une quelconque solution analytique est impossible compte tenu de la complexité des problèmes considérés. Toutefois, l'emploi de méthodes numériques implique le choix d'un certain nombre d'approximations nécessaires à la reformulation du problème réel. Que ce soit pour la résolution de l'ETR ou pour les équations de transport, nous avons testés, développé et comparé plusieurs relations de fermeture. La précision et la stabilité de convergence constituent les critères de choix de ces techniques. Dans le cadre de cette étude des transferts de chaleur couplés, un nouveau schéma de différentiation pour l'ETR et une version modifiée du schéma QUICK pour les équations de transport, s'avèrent être les plus efficaces. Les codes de calculs réalisés lors du travail de thèse ont été employés pour simuler le chauffage de bain de verre en fusion. Un modèle complet décrivant le fonctionnement d'un four float, du chargement de la matière première à l'évacuation du verre affiné, achève le mémoire<br>Study of coupled heat transfer through radiation, conduction and convection has been carried out and detailed in this PhD memory. Non grey semitransparent media at high temperatures are studied. Acute description of involved physical phenomena leads us to develop several numerical methods for such materials. Radiative heat transfer equation (RTE), Navier-Stokes equations and energy balance are solved with the finite volume method (FVM). Analytical solutions cannot be considered for such problems owing to their complexity. Besides numerical treatment induces necessary approximation in order to rewrite characteristical equations describing the real problem. In the case of RTE modelling a new differencing scheme has been proposed, on the other side Navier-Stokes transport equations are solved with a modified QUICK scheme. Both techniques ensure efficient modelling. The achieved simulation codes have been used for glass melting process description. An enhanced model describes a float glass furnace behaviour, from the material feeding to the refined glass extraction
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Louarn, Sylvain. "Études expérimentales et simulation numérique d'un procédé thermique de séchage : application au traitement des boues." Lorient, 2013. http://www.theses.fr/2013LORIS300.
Full textAbstract:
Dans une logique de valorisation globale des ressources, les boues issues des stations d’épuration urbaines, des activités industrielles et de l’agriculture sont en grande partie traitées via des filières de valorisation. Dans la majorité des cas les processus de valorisation imposent en amont une réduction significative de la quantité d’eau présente dans les boues. Dans les filières de traitement il existe donc généralement une première phase de séchage mécanique avant un séchage thermique qui doit permettre d’atteindre une siccité de 80%. Le niveau de déshydratation étant directement lié à l’énergie apportée aux produits il est nécessaire de développer un procédé de séchage à grande efficacité énergétique. L’objectif de cette thèse concerne le développement et la validation d’un outil numérique complet de dimensionnement d’un séchoir couplé à une pompe à chaleur. La mise en place d’une installation pilote au sein du LIMATB a permis d’établir les cinétiques de séchage de plaques de boue soumises à des apports de chaleur de type convectif et conductif. L’analyse et la comparaison des résultats expérimentaux permettent d’observer l’influence des paramètres opératoires (température, humidité et vitesse de l’air, température de contact) sur le temps de séchage et la déformation du produit. Une modélisation 1D des transferts couplés de chaleur et de masse est validée par diverses expérimentations. La prise en compte d’un coefficient de diffusion effectif, intégrant l’effet des crevasses, s’est avérée pertinente pour accéder aux évolutions des champs de température et de teneur en eau dans le produit. De nouveaux scenarii de séchage avec conditions d’air variable, et retournement du produit sont simulés. Ce modèle “produit” a ensuite été combiné à un modèle global de séchoir-tunnel multizone. Celui-ci intègre la circulation de la boue dans le séchoir et l’évolution des caractéristiques de l’air lors de son passage dans chaque zone. Des simulations permettent la prédiction en régime dynamique du taux de siccité du produit en fonction de conditions thermo-aérauliques fixées. En parallèle, un module de calcul complémentaire a été mise en œuvre pour effectuer le dimensionnement d’une pompe à chaleur<br>Within an approach of wastes global valorization, sludge generated by municipal, industrial and agricultural wastewater treatment plants is mostly re-used in valorization processes. In most of the cases, these recycling processes first make it necessary to reduce significantly the water content in upstream sludge. Generally, the first step of this type of process is a mechanical dewatering phase followed by a thermal drying phase in order to reach a dry content of 80%. As dehydration is directly linked to the amount of energy brought to the product, it is necessary to develop a high energy efficient drying process. This thesis focuses on developing and validating a complete numerical tool for designing a heat pump assisted sludge dryer. The experimental setup within the LIMATB lead to the establishment of the drying kinetics of sludge plates submitted to convective and conductive heat intakes. Thanks to the analysis and the comparison of experimental data, the impact of operating parameters (air temperature, humidity and velocity, contact temperature) on the drying time and the product deformation can be observed. A coupled heat and mass transfer 1D model is validated by various experiments. The taking into account of an effective diffusion coefficient, which integrates the influence of cracks, has been proven relevant to access to the evolutions of temperature and water content gradients in the product. New drying scenarios with variable air conditions and product flipping have been simulated. Then, this model has then been combined to a global multizone tunnel dryer model. It integrates the circulation of sludge in the dryer and the evolution of air characteristics as it goes through each zone. Simulations permit to predict the dry content as a function of the air conditions in dynamic regime. Meanwhile, an additional computing module has been developed with a view to designing the heat pump system
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Sahraoui, Nour-Eddine. "Contribution à l'étude en régime transitoire d'un nouveau modèle approché pour caractériser le comportement thermique d'un local : étude expérimentale des transferts dans les locaux." Lille 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LIL10091.
Full textAbstract:
Nouveau modèle approché permettant de simuler avec une bonne précision le comportement thermique de locaux en régime transitoire dans des conditions d'environnement restrictives. Utilisation de la méthode du formalisme matriciel pour l'analyse du transfert thermique en régime variable dans les parois multicouches à constantes réparties. Le modèle est établi à partir d'hypothèses simplificatrices. On montre que la puissance thermique fourni est à chaque instant réparti, en première approximation, proportionnellement aux modules des admittances thermiques régime sinusoïdal et aux réponses temporelles régime impulsionnel. Étude expérimentale sur un modèle de grand volume 14m(3) montrant le rôle important de l'effusivité des premiers matériaux dans les échanges thermiques intérieurs et dans la consommation d'énergie (régime transitoire) et le rôle important des isolants dans le rayonnement.
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Michaud, Estelle. "Modélisation de l'évolution du champ thermique dans des tunnels ferroviaires longs interconnectés : application au tunnel sous la Manche." Valenciennes, 2003. http://www.theses.fr/2003VALE0026.
Full textAbstract:
Afin de connaître le champ thermique et son évolution au cours du temps dans un ensemble de tunnels ferroviaires longs interconnectés, nous avons établi un modèle prenant en compte l'ensemble des transferts thermiques, ainsi que les principaux termes sources-puits. Nous développons d'abord le mise en équation des phénomènes intervenant en détaillant l'ensemble des sources de chaleur ainsi que la modélisation choisie pour les représenter. Un programme a été construit pour simuler ces échanges. Nous avons choisi la méthode des différences finies pour intégrer numériquement les équations de conservation de l'énergie. Nous avons ensuite comparé les résultats de simulation avec des mesures faites dans le Tunnel sous la Manche. Le modèle choisi permet de simuler les évolutions des températures soit sur du court terme (quelques jours) si les données d'entrée sont précises, ou soit sur du long terme (de plusieurs mois à quelques années) avec la possibilité d'entrer des données moyennées<br>In order to know the thermal field and its time evolution in inter-connected long railway tunnels, we established a model taken into account all thermal transfers, as well as the principal source-sink terms. We develop initially the equations describing the occurring phenomena by detailing the whole of the heat sources as well as modeling chosen to represent them. A program was built to simulate these exchanges. We chose the method the finite differences to numerically integrate the conservation equations of energy. We have then to compare the simulation results with the measurements made in the Channel tunnel. The model selected makes it possible to simulate the changes of the temperatures on short term (a few days) if data inputs are precise, or on long term (several months at a few years) with the possibility of entering averaging data
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Humbert, Laurent. "Modélisation thermique et cinétique du vapocraquage de mélanges gazeux légers." Aix-Marseille 3, 1998. http://www.theses.fr/1998AIX30005.
Full textAbstract:
Ce mémoire décrit la mise au point et l'utilisation d'un modèle de four de vapocraquage dans le but d'optimiser les conditions de marche industrielle. Le formalisme développé est un modèle de connaissance basé sur les lois de transfert thermique et d'hydrodynamique et sur un schéma cinétique simplifié des réactions de craquage. Il intègre également tous les paramètres liés au cokage des tubes, phénomène subi qui limite la durée des runs et pénalise la sélectivité de l'opération. Le premier chapitre fait le point sur la bibliographie du sujet et les outils actuellement existants. Une première version du modèle avait été mise au point pour un ancien type de four. .<br>This memo describes the development of a steam-cracking furnace model to optimise furnace operating conditions. The model is a knowledge model using heat transfer laws, pressure drop equation and simplified kinetic reactions scheme. The coking model and its effects on furnace operations are taken into account in model. Coke is the principal constraint which reduces run length and decreases the selectivity of steam cracking operations. The first part of this report describes the literature and the existing tools. It presents also the version developed for Lavera old horizontal gas furnaces cracking. The second part is development, tuning and validation of the model for new vertical furnaces. The kinetic scheme from the previous version has been tuned by little adjustment of the kinetic constants. Heat transfer, pressure drop and coking models are updated with new laws to improve the results of the models and to take into account of the new technology of the furnace. Then, the model has been tuned on a large set of industrial data and validated following a sever procedure before use in simulation. Applications of the model, which are the justification of the work progressed, are described in the third part. The first application is to follow actual runs to check the running conditions of the furnace and to detect as soon as possible any unexpected event. The second application is optimisation of turn operating conditions to improve the benefit of the plant. .
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Sfaxi, Youssef. "Contribution à l'étude numérique et expérimentale du comportement thermique des dalles chauffantes." Paris 12, 1987. http://www.theses.fr/1987PA120057.
Full textAbstract:
Developpement d'un code de calcul permettant la caracterisation du comportement thermique d'une dalle chauffante simple ou integree a une habitation. Validation du modele par resultats experimentaux releves sur une dalle echantillon puis sur un plancher chauffant
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Baccar, Mounir. "Modélisation numérique tridimensionnelle du comportement hydrodynamique et thermique en cuve agitée." Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT001G.
Full textAbstract:
L'agitation mecanique, d'un milieu reactionnel ou non, est souvent accompagnee d'un apport ou d'un prelevement de chaleur. Neanmoins, les travaux qui se sont attaches au transfert thermique en cuve agitee, relevent souvent du domaine de l'empirisme et presentent des disparites assez importantes. Disposant de cet etat de connaissance, ce travail consiste a mettre au point un simulateur numerique tridimensionnel permettant la modelisation des comportements hydrodynamique et thermique en cuve. La resolution de ce double phenomene de transfert est fondee sur une methode de discretisation aux volumes finis. L'etude concerne des fluides de forte consistance, a comportement newtonien, pseudoplastique ou dilatant, et s'applique a de nombreux types d'agitateurs: bipale, multipale, ancre, barriere et racleur. L'etude se situe dans un contexte general de developpement des connaissances locales portant sur la distribution de la temperature au sein d'une cuve agitee. Le code de calcul dont nous disposons permet de fournir une information tres fine, precise et abondante tant sur le champ de vitesse que sur celui des temperatures. Aussi, il permet d'acceder au calcul des performances des differents mobiles etudies sur le transfert global d'echange
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Wang, Hao. "Contribution à l'étude thermique des contacts périodiques solide-solide." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPL040N.
Full textAbstract:
Cette étude est consacrée aux modélisations analytique et numérique du phénomène de contact thermique périodique entre deux surfaces solide-solide. En particulier, nous utilisons la notion de quadripôle thermique pour résoudre le transfert conductif dans un contact plan-plan monodimensionnel périodique ainsi que dans le cas d'un macro-contact périodique avec constriction. La modélisation est effectuée par un développement en séries de Fourier des variables périodiques en temps. Cette méthode quadripolaire nous permet d'une part, de prédire le comportement thermique du contact de l'interface périodique dans des conditions quelconques et d'autre part, d'analyser l'influence de divers paramètres sur la résistance apparente dans un domaine étendu de fréquence. Les résultats sont alors compares avec ceux des autres modèles, analytiques ou numériques. L’étude bidimensionnelle montre que le modèle monodimensionnel reste valable pour les périodes longues, mais qu'il est nécessaire d'introduire la notion de temps d'établissement de la constriction thermique pour expliquer le comportement du contact pour les périodes courtes et moyennes. Nous étudions analytiquement l'établissement de la constriction dans un cas simple et son influence sur le transfert de chaleur dans le macro-contact. Des représentations simplifiées de la résistance apparente sont données pour les trois cas limites (courtes, moyennes et longues périodes). Une expérimentation monodimensionnelle est mise en place. Les résultats sont compares aux solutions des modèles précédents.
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Lazard, Myriam. "Modélisation macroscopique du transfert de chaleur transitoire couplé conduction rayonnement dans un milieu semi-transparent : estimation de paramètres." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPL030N.
Full textAbstract:
L'objet de cette étude est de déterminer la diffusivité phonique de milieux semi-transparents. La première partie concerne la mise en place de modèles semi-analytiques permettant de prédire le transfert de chaleur transitoire couplé conduction-rayonnement dans un milieu semi-transparent absorbant, émettant et éventuellement diffusant de façon anisotrope le rayonnement. Un large éventail de fonctions de phase (linéaire anisotrope; de Rayleigh, du second ordre, pics intenses), de conditions aux limites (Dirac de flux, échelons de température) et de parois (noires ou en or) est considéré. La seconde partie teste la pertinence des modèles couplés pour l'inversion dans le cas de la méthode flash afin de déterminer quels paramètres thermophysiques et radiatifs peuvent être identifiés. Une étude stochastique basée sur des cartographies des maxima de sensibilité, des coefficients de corrélation et des écarts-types relatifs aux différents paramètres est complétée par des considérations expérimentales. . Les biais causés par une erreur sur l'émissivité des parois, le caractère non gris et une éventuelle anisotropie de la diffusion ont été considérés les résultats sont confrontés à ceux obtenus avec la méthode "classique" des parois en or. La troisième partie présente des résultats expérimentaux obtenus dans le cadre de la méthode flash pour différents échantillons semi-transparents l verre flotté, pastilles de silice et de séléniure de zinc. Les mesures ont été effectuées par voie optique (détecteur infrarouge HgCdTe) pour une large plage de température variant de l'ambiante à 700K, pour différents types de parois (noires et en or) et pour différentes épaisseurs. Cette étude constitue une avancée dans l'estimation de la diffusivité phonique de matériaux semitransparents. Elle fournit une méthodologie complète et rigoureuse de la mesure de diffusivité et remplace avantageusement la méthode des parois en or (moins coûteuse, plus rapide, plus précise).
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Chahboune, Abderazak. "L'isomérisation du polyacétylène-cis au sein d'un film du polyacétylène-(cis,trans) sous l'impact d'un faisceau laser : modélisation cinétique et thermique." Montpellier 2, 1999. http://www.theses.fr/1999MON20093.
Full textAbstract:
Le polyacetylene (pa) est un polymere organique est susceptible de conduire le courant electrique sous l'action d'un chauffe ou/et un dopage. Nous avons analyse les isothermes d'isomerisation du pa c i s soit %cist(t) avec t = t i = c t e (i = 1,, n) : - cinq isothermes t i (i = 1,,5) (>130\c) obtenues par la retrodiffusion raman-stokes, due a l'impact d'un laser pulse sur le film du pa avec la detection multicannale. - six isothermes t i = (i = 1,,6) (75\c t i 115\c) obtenues a tokyo par la spectrometrie ir a balayage de frequence. Cet analyse a mis en evidence la nature dispersive du film revelee par la conversion du pa c i s en pa t r a n s (ctrw) qui est une reaction chimique structurale et majeure permettant le passage de l'isolant au semi-conducteur. La determination des constantes a ete elaboree par des methodes optimales. Ces constantes %cis(0), d, e 0, 0 decrivant l'activation de la reaction et son deroulement. L'etude des isothermes de tokyo a permis en plus de decouvrir un equilibre a l'infini par la mise en evidence d'une quantite du pa c i s non isomerisable cni ou %cist() fonction de la temperature. Cet equilibre entre un site contenant le cni et celui contenant le trans issue de l'isomerisation est caracterise par deux constantes h 0 0 et s 0 0.
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Variot, Bruno. "Modélisation des transferts de chaleur par rayonnement dans les systèmes gaz-solide à haute température." Perpignan, 1993. http://www.theses.fr/1993PERP0165.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est d'etudier l'influence du rayonnement sur les transferts de chaleur dans les systemes gaz-solide. La diffusion anisotrope du rayonnement, caracteristique des milieux particulaires, est prise en compte. Les particules ont un diametre grand devant la longueur d'onde du rayonnement. Apres une synthese bibliographique sur les milieux diffusants, on detaille dans le second chapitre la resolution de l'equation de transfert radiatif en geometrie monodimensionnelle. La methode utilisee est celle des ordonnees discretes, des validations sont effectuees sur des cas d'ecole. Les aspects concernant l'indicatrice de diffusion (optique geometrique) sont developpes. Le probleme des transferts couples par conduction, convection, et rayonnement dans un lit fixe, traverse par un gaz, et chauffe par rayonnement sur une face, est resolu dans le troisieme chapitre. Pour garder un caractere general, le probleme est formule de facon adimensionnelle et utilise les nombres de planck n. (conduction-rayonnement) et de boltzmann bo (convection-rayonnement). Globalement, n influe sur les gradients de temperature des zones proches de la source et bo sur le niveau de temperature des zones lointaines. L'etude du regime transitoire met en evidence des phenomenes dynamiques (en particulier inversion des temperatures entre solide et gaz). Le quatrieme chapitre est consacre a la modelisation des transferts couples dans des systemes a haute temperature: lits fixes multicouches, echange lit fluidise - paroi, ecoulements plasma charges en particule. La modelisation est basee sur l'hypothese non grise (modele a bandes). Des comparaisons entre solutions completes, solutions simplifiees et resultats experimentaux sont presentees
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Dubus, Nicolas. "Contribution à l'étude thermique d'un réacteur à décharge à barrière diélectrique." Poitiers, 2009. http://theses.univ-poitiers.fr/theses/2009/Dubus-Nicolas/2009-Dubus-Nicolas-These.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet l'étude thermique d'un réacteur à Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) de laboratoire. Une étude expérimentale a d'abord été réalisée afin de mesurer les températures en différents points du réacteur à l'aide de fibres optiques. Ces mesures ont été effectuées en régime transitoire et en régime stationnaire. Afin d'examiner l'influence des pertes thermiques, nous avons en outre considéré des réacteurs non isolés et des réacteurs isolés thermiquement. L'influence de la nature et de la forme des tensions appliquées a également été considérée. C'est ainsi que des expériences ont été menées avec une tension sinusoïdale et avec une alimentation pulsée qui permet une meilleure dynamique de dépôt de puissance. D'une manière générale, l'élévation de la température dans le réacteur est toujours de l'ordre de quelques dizaines de degrés. Cependant, un phénomène intéressant qui semble ne pas avoir été reporté par ailleurs a été mis en évidence. En effet un phénomène d'emballement thermique se produit dans certaines situations conduisant à une élévation de la température de plus de 150°C et ouvrant ainsi de nouvelles perspectives telles que l'association plasma/catalyse, puisque l'on atteint ici des niveaux de température suffisants pour enclencher le phénomène de catalyse. Différents modèles conductifs numériques et analytiques ont par ailleurs été développés. Les modèles analytiques simplifiés, qui ont été proposés, ont été validés et peuvent servir à mieux dimensionner les réacteurs à décharge à barrière diélectrique<br>This thesis aims to study the thermal behaviour of a laboratory Dielectric Barrier Discharge (DBD) reactor. An experimental study was first realized to measure temperatures at different points of the reactor by using optic fibres. These measurements were performed in transient and steady states. To examine the influence of heat losses , not insulated and insulated reactors were considered. The influence of the nature and the form of the applied voltage was else considered. Experiments were conducted with a sinusoidal voltage and a pulsed power supply
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Guigon, Pierre. "Hydrodynamique d'un lit ruisselant de particules et transfert thermique associé : application au dimensionnement d'un échangeur industriel." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPE067.
Full textAbstract:
L'hydrodynamique et les caractéristiques thermiques d'un lit ruisselant de solides sur un faisceau tubulaire en présence éventuellement d'un contre-courant de gaz ont été étudiées. Les informations obtenues permettent une modélisation globale d'un échangeur à pluie de particules. Un exemple de dimensionnement d'une installation de refroidissement de charges solides a été traité. La trajectoire des particules dans l'échangeur peut être calculée dès lors que l'on connaît trois paramètres : le coefficient de frottement solides-solides, le coefficient de frottement paroi-solides et le coefficient de restitution tangentiel du choc des solides sur le tube. Différentes installations pour obtenir ces paramètres ont été utilisées. Le coefficient de transfert entre un lit ruisselant de solides et une paroi a été étudié sur un plan incliné de faible longueur. Il dépend principalement de la fraction volumique occupée par les solides au niveau de la paroi. Cette fraction volumique est une fonction de la vitesse des solides et du débit. Pour le transfert thermique sur un tube, on distingue deux zones d'échange : la partie supérieure du tube où les solides transfèrent directement leur chaleur au fluide caloporteur circulant à l'intérieur du tube, et la partie inférieure qui échange de la chaleur par convection du gaz et par rayonnement des solides. Les valeurs des coefficients d'échange pour différents solides et différentes conditions opératoires ont été obtenues. Un certain nombre de critères devant conduire à une configuration optimale de l'échangeur ont été dégagés<br>The hydrodynamic and thermal characteristics of solids raining through a tubular heat exchanger with or without the presence of a counter current flow of gas had been studied. A physical model was developed to predict the performance of raining bed heat exchangers. An example for designing a solids cooler was given to illustrate the calcu1ating procedures. The particles trajectories in the heat exchanger could be computed with the knowledge of three parameters : namely, the solids-solids friction coefficient, the solids-wall friction coefficient and the tangential coefficient of restitution on the tube. Various experimental set-ups had been designed to obtain these parameters. An inclined chute of short length was constructed to study the heat transfer coefficient between the flowing solids and the wall. The coefficient appeared to depend mainly on the solids concentration at the wall, which is a function of average velocity and mass flow rate of solids. On the heat exchanger tube surface, two different zones were observed. The raining particles exchange heat directly with the upper surface of the tube. Additional heat is exchange through gas convection and radiation on the remaining tube surface. Heat transfer coefficients were obtained for various types of solids under different operating conditions – Criteria for optimum design were proposed
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Goyheneche, Jean-Marc. "Modélisation et caractérisation thermique à très haute température de matériaux poreux en carbone destines à l'isolation des corps de rentrée dans l'atmosphère." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0043.
Full textAbstract:
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<br>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
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Wang, Xi. "Prédiction et analyse numérique d’écoulements turbulents avec transfert thermique dans des cavités ventilées à l’aide d’un modèle à relaxation elliptique." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10075/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est la prédiction numérique d’écoulements turbulents avec transfert thermique dans des cavités ventilées à l’aide d’un modèle à relaxation elliptique. Cette approche dite v² -f a été intuitivement proposée pour la modélisation de la turbulence en proche paroi. Pour mener à bien cette étude, les investigations numériques ont été mise en oeuvre sur trois configurations et validées en s’appuyant sur les résultats expérimentaux disponibles et des résultats numériques issus des modèles k -[epsilon] RNG de Yakhot & Orszag, le modèle k -[omega] SST de Menter et le modèle à contraintes de Reynolds (RSM). L’analyse et la confrontation des résultats obtenus permettent de constater que le modèle de relaxation elliptique présente une meilleure prédiction pour les champs thermique et aéraulique avec un temps de calcul raisonnable. Ensuite, les comparaisons des indices du confort thermique entre les modèles de turbulence et l’expérience nous confortent dans l’idée que le modèle v² -f est un bon candidat pour la prédiction du confort thermique dans les cavités ventilées<br>The aim of this work is to predict numerically turbulent airflow with heat transfer in indoor environment using an elliptic relaxation model. This approach named v² -f has been proposed for modelling near-wall turbulence. In this study, numerical investigations have been carried out in three configurations and validated on available experimental data and numerical results from the models considered, k -[epsilon]RNG model of Yakhot & Orszag, k -[omega] SST model of Menter and Reynolds stress model. The analysis and comparison of results obtained shows that the v² -f model provides a better prediction for the velocity fields and temperature fields with a reasonable computational time. All comparisons of thermal comfort indices suggest that
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Mauriès, Sébastien. "Caractérisation et modélisation de la séquence de précipitation de carbures au cours du traitement thermique d'aciers martensitiques alliés." Toulouse, INPT, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00001195/.
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Les aciers martensitiques revenus à 5% de chrome, principalement utilisés pour les outillages de forge et de fonderie sous pression présentent des durées de vie limitées en raison des sollicitations thermomécaniques sévères en service. La tenue en service à haute température est directement liée à la stabilité des carbures alliés de taille nanométrique qui se forment au-delà de 450°C au cours du revenu. L'étude vise à caractériser les carbures alliés dès les premiers stades du revenu et de déterminer de quelle façon la séquence de précipitation est modifiée. En ce sens, des éléments carburigènes (V, MO) ou influençant la précipitation (NI, CO) ont été ajoutés pour modifier la précipitation d'un acier de référence à 5% de chrome notamment à des températures voisines du pic de durcissement secondaire<br>Martensitic steels containing 5% chromium, mainly used for forging and high-pressure die casting tools show limited lifetime due to severe thermo-mechanical working conditions. The resistance to stress at high temperatures is directly related to the stability of nanometer sized alloyed cabides which are formed beyond 450°C during tempering. The study aims to characterize alloyed carbides in the early stages of tempering and determine how the sequence of precipitation is changed. In that way, carbides forming elements (V, MO) as well as influencing the precipitation (NI, CO) were added to change the precipitation of a low-silicon AISI H11 steel previously studied, especially at temperatures near the peak hardness
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Tupinier, Françoise. "Intégration dans la bibliothèque Modulef d'éléments de plaque épaisse : application de l'homogénéisation à une plaque d'échangeur thermique." Lyon 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LYO11674.
Full text
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Courivaud, Jean-Michel. "Étude des transferts couplés de masse et de chaleur en milieu poreux : application à la cuisson par vapeur saturée d'un béton cellulaire." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT082H.
Full textAbstract:
Le beton cellulaire est un materiau de construction prefabrique. Il subit une phase d'autoclavage (cuisson par vapeur saturee a cent quatre-vingts degres celsius et onze bars). Cette phase debute par une mise sous vide suivie d'une montee en pression des autoclaves les blocs de beton a cuire. Le travail a consiste en une modelisation mathematique et une simulation numerique en instationnaire bidimensionnel par la methode des volumes finis, des transferts couples de masse dans le materiau, avec prise en compte des effets de pression. Ces simulations numeriques utilisant nos banques de donnees experimentales ont permis de definir l'influence des parametres descriptifs des cycles de cuisson sur les champs de temperature, pression et teneur en eau. D'autre part, differents types de cycles de cuisson ont ete analyses en vue d'ameliorer le procede industriel d'elaboration du materiau tant sur le plan energetique que sur la qualite des produits. L'etude a montre une faible dependance des resultats vis-a-vis de la conduite de la phase de mise sous vide, et mis en evidence les parametres essentiels que sont la teneur en eau initiale, la cinetique de montee en pression et la dimension des blocs a traiter
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Gendarme, Jean-Philippe. "Développement d'un contacteur/échangeur à lit transporté vibrofluidisé." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPA001.
Full textAbstract:
L'étude de l'hydrodynamique de lits discontinus et continus de sables mono et polydispersés transportés dans un élévateur hélicoïdal vibrant a été entreprise. La prise en compte, dans une modélisation mécanistique du mouvement d'un lit vibré de solides, de la force d'interaction gaz/solide engendrée par un gradient transitoire de pression aux bornes du lit permet d'estimer la vitesse moyenne de transport à ± 30 % dans la plupart des cas. L'accélération vibratoire adimensionnelle apparait comme étant le paramètre dimensionnant de la vitesse de transport, à diamètre de particules constant. L'influence des principaux paramètres vibratoires (fréquence et amplitudes) et du lit de solides (épaisseur, diamètre moyen des particules) sur le coefficient de transfert thermique sole/lit a été étudiée expérimentalement. Nous avons mis en évidence l'apport de la vibration sur l'intensité du transfert thermique au moyen d'un modèle simplifié (hypothèse du lit vibré rigide) intégrant la force d'interaction gaz/ solide. Un exemple d'application du couplage transport et transfert de chaleur /masse réalisable dans un échangeur vibrant est traité succinctement. Il s'agit d'un cycle continu d'absorption (en lit fluidisé)/désorption (en lit vibré) de vapeur d'eau sur du sulfate de calcium. Il est possible d'intensifier les mouvements internes de convection de solides en utilisant une auge de transport à géométrie tubulaire. Quelques essais préliminaires mettent en évidence une amélioration d'environ 50 % du coefficient de transfert thermique par rapport à celui obtenu dans une sole rectangulaire. Un coefficient maximal de 215 W fm2K a été mesuré. La simplicité de la géométrie tubulaire laisse entrevoir d'intéressantes perspectives en chauffage par double enveloppe ou par conduction directe (effet Joule) sous vide ou sous pression<br>Hydrodynamics of continuous and discontinuous beds of mono and polydispersed sand conveyed in a helicoïdal vibrating elevator have been studied. We took into account, in a mecanistic modeling of a vibrating bed of solids, the gas/ solid interaction force created by a transient pressure gradient between the bed ends to estimate the average transport speed to ± 30 % in most cases. A dimensionnal vibratory acceleration is the main design parameter for transport speed, at constant particule diameter. The influence of the main vibratory parameters (frequency and amplitudes) and of the solids bed (thickness, particule mean diameter) on the wall/bed heat transfer coefficient has been studied experimentally. Due to vibration, the improvement of heat transfer intensity has been demonstrated by using a simplified model integrating the gas / solid interaction force (rigid vibrating bed hypothesis). As an example, we have briefly discussed the correlation of transport and heat/mass transfer in a vibrating heat exchanger used for absorption (fluidized bed) / desorption (vibrating bed) of water vapor on calcium sulphate in a continuous cycle. It's possible to intensify the internal movements of solids convection by using a tubular transport trough. A few preliminary experiments show a heat transfer coefficient improvement of almost 50 % when compared with the result obtained in a rectangular trough. A maximum coefficient of 215W /m2oc has been measured. Due to tubular geometry simplicity, interesting applications in jacketed or direct conduction heating (Joule effect) in vacuum or pressure service should be possible
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Maliwan, Kittinan. "Modélisation de l'action des vibrations sur les écoulements de convection thermique ou solutale en milieux poreux." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30137.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'étude théorique de la naissance de la convection thermique ou thermosolutale bidimensionnelle induite simultanément par la gravité et par les vibrations verticales de hautes fréquences et de faibles amplitudes en milieux poreux. La géométrie considérée est de type "Rayleigh-Bénard" avec les conditions aux limites de parois rigides ou de parois libres. Le modèle de Darcy-Brinkman a été choisie pour tenir compte des effets de diffusion visqueuse près des parois. Les écoulements convectifs résultant de la présence d'un gradient de température ou de concentration et de vibrations sont modélisés par les équations moyennées dans le cadre de l'approximation d'Oberbeck-Boussinesq. La stabilité linéaire de la solution d'équilibre est ensuite étudiée. Dans la première partie de cette thèse, nous avons considéré le cas d'un fluide simple saturant le milieux poreux avec des conditions aux limites de parois rigides. Les paramètres critiques ont été trouvés par la méthode de Galerkin. Dans le cas des faibles nombres de Darcy, nous avons aussi obtenu la relation analytique à partir de l'analyse asymptotique. Notre étude a montré que les oscillations verticales ont un effet stabilisant. Une étude de la stabilité faiblement non linéaire a également été réalisée dans le cadre des très faibles nombres de Darcy. Dans la deuxième et dernière partie, nous avons étudié la naissance de la convection dans le cas d'un fluide binaire avec les conditions aux limites de parois libres. Une étude de stabilité linéaire et faiblement non linéaire a été effectuée dans le cas des très faibles nombres de ijarcy. Nous avons obtenu pour cette configuration des relations analytiques donnant les paramètres critiques pour la bifurcation stationnaire et instationnaire. Les résultats obtenus ont aussi été comparés avec ceux trouvés en l'absence de vibration<br>The present work, we study analytically the effect of the action of high-frequency vertical vibration on the onset of the convective motion in mono and multi-component fluids in porous media. The geometry considered is a "Rayleigh-Bénard" configuration. Generalized Darcy-Brinkman mathematical model is taken into account to describe convective flows. In the framework of Oberbeck-Boussinesq approximation, the induced convective motion due to temperature field or concentration field in the presence of gravitational and vibrational fields are studied by using time-averaged method. In the first part of this work, the case of porous media saturated by pure fluid is considered. The critical parameters are found by applying Galerkin method. The asymptotic analysis is also performed to obtain an analytical relation in the case of small Darcy numbers. It is shown that high-frequency vertical vibration can delay convective instabilities and, in this way, reduce the convective flow. In the case of very small Darcy numbers, the weakly non-linear analysis is then carried out to obtain an expression for Nusselt number. .
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Zély, Didier. "Modélisation des thermoéléments à effet Peltier. Application à l'analyse thermique d'un instrument pour expérimentations en conditions spatiales." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30256.
Full textAbstract:
Ce travail, realise en collaboration avec la comat s. A. (contrat cifre), a pour objet l'etude thermique d'une experience scientifique embarquee a bord de vols spatiaux habites. L'experience ibis (instrument de biologie spatial) destinee a observer l'effet de l'apesanteur sur des reactions biologiques, est divisee en trois zones thermostatees (refrigerateur, zone de transfert, incubateur) plus une zone d'echange convectif force. L'etude de ce systeme a ete abordee par deux approches complementaires: la modelisation et l'experimentation. Les contraintes imposees par les specifications de vol et de l'experience (niveaux de temperature compris entre 4 et 37 degres celsius, puissance electrique disponible limitee, encombrement restreint, etc. ) nous ont conduit a choisir pour source d'energie thermique des thermoelements a effet peltier (tep). Ainsi, une analyse theorique des phenomenes thermoelectriques, par la thermodynamique des processus irreversibles, a permis de modeliser ces thermoelements. L'integration de ce modele dans le logiciel a structure modulaire trnsys (transient system simulation) a donne la possibilite de stimuler le fonctionnement de tep a plusieurs etages et de verifier l'importance des differents parametres tels que les coefficients d'effet peltier, d'effet seebeck, d'effet thomson, ainsi que celle des conductivites thermique et electrique. Le couplage du module tep avec un premier modele de ibis defini sans source d'energie a donne naissance au modele complet. Certains parametres ou phenomenes (resistance de contact des differents montages tep, efficacite des echanges convectifs forces, poids des transferts thermiques de differente nature (radiatif, conductif, convectif, etc. ) sont definis avec des incertitudes importantes. La modelisation permet de definir leur sensibilite. Quant a l'experimentation, les essais realises sur le modele de qualification donnent la possibilite, en intervenant sur ces parametres, de caler le modele
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Bouneder, Mohamed. "Modélisation des transferts de chaleur et de masse dans les poudres composites métal/céramique en projection thermique : application à la projection par plasma d'arc soufflé argon hydrogène." Limoges, 2006. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/dc7476e0-d0ed-4c31-8047-ced37abb1d3d/blobholder:0/2006LIMO0021.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a comme but la modélisation et l’investigation du transfert de chaleur et de masse dans une particule composite bicouche (coeur métal / enveloppe céramique) en vol avant impact, projetée dans un jet de plasma Ar-H2 75-25 % vol. D’arc soufflé et courant continu. Les poudres de configuration bicouche sont une nouveauté et dès lors, elles ont été peu étudiées. Elles offrent la possibilité de produire des revêtements métalliques à matrice composite de type MMC. Le modèle thermique présenté s’applique aux procédés de projection utilisant un ensemencement de particules sans effets de charge. La solution numérique est basée sur le modèle enthalpique et la discrétisation des équations est obtenue par une technique de volumes finis du second ordre en temps et en espace. Une formulation de la résistance thermique de contact RTC, fonction des fractions solides des deux matériaux est introduite afin de tenir compte de la nature physique du contact. Le suivi de la particule sur des trajectoires dans le jet de plasma, a permis d’étudier finement les différentes cinétiques du transfert de chaleur et de masse en fonction des paramètres comme la taille de la particule, la nature des matériaux ou de la résistance thermique de contact. Divers scénarios sont simulés afin de corréler au mieux les résultats expérimentaux obtenus par le laboratoire SPCTS de l’Université de Limoges<br>The aim of this work is the modelling and the investigation of heat and mass transfer for in flight composite metal/ceramic particles (obtained by mecanofusion process) and sprayed in Ar-H2 75-25% vol. Arc-jet DC plasma. The use of coated powder has the potential for producing metal matrix composite MMC coatings. To date, the thermal behaviour of these coated powders has not been studied yet. The thermal modelling presented, apply to the spraying process under low loading conditions and the numerical solution is based on enthalpy formulation and finite volume discretization technique of the second order in time and space. A thermal contact resistance TCR based on the volume solid fraction of the materials under consideration is proposed, to take into account solid-liquid phase transition. The thermal behaviour of the composite particle in the jet and within the trajectories is investigated and the influence of the main parameters like the size of the particle, physical nature of the materials, and thermal resistance of contact are clearly identified. Finally, some numerical results are obtained, which are in agreement with experimental results previously obtained by SPCTS laboratory ot Limoges University
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Audet, Denis. "Stockage thermique par containérisation alvéolaire de M. C. S. Et M. C. P. : mise en oeuvre d’un évaporateur / stockeur." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPI212.
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Bouhouch, Ahmed. "Modélisation des écoulements monophasiques et des transferts de chaleur en milieux poreux : situations transitoires à masse volumique variable et à haute température." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT045H.
Full textAbstract:
On etudie par simulations numeriques les transferts de masse, de quantite de mouvement et de chaleur se produisant au sein de la protection thermique externe de certains engins spatiaux au cours de leurs passages dans l'atmosphere terrestre (phases de lancement et de rentree). La protection thermique consideree (prevue initialement pour le projet de la navette europeenne hermes) est constituee d'un assemblage de tuiles minces et d'isolants poreux. Ces derniers sont le siege d'ecoulements instationnaires a masse volumique variable lies a la depressurisation progressive de l'espace des pores en phase de lancement et a sa repressurisation progressive en phase de rentree. Ils sont egalement le siege de transferts thermiques lies a l'elevation de la temperature externe par echauffement cinetique. L'etude se compose de deux parties. La premiere partie concerne la modelisation a l'echelle macroscopique des ecoulements et des transferts de chaleur au sein d'un element representatif de la protection thermique. Le modele que nous avons donc developpe dans cette partie appliquee est base sur la loi de darcy. Ce modele nous a permis d'etudier le bien-fonde du concept de protection thermique considere en termes de retards a la depressurisation avec ou sans presence d'eau condensee au sein du volume sous tuile. Il nous a permis egalement de quantifier le role des differents modes de transferts de chaleur et de preciser, en outre, le role important des effets specifiques associes aux basses pressions. La seconde partie, quant a elle, est a caractere plus fondamental. Elle a pour objectif de preciser les conditions de validite du modele developpe pour la partie appliquee. Pour cela, nous avons realise des simulations numeriques des ecoulements a l'echelle des pores pour des milieux poreux modeles. Les grandeurs macroscopiques ont ete obtenues par moyenne spatiale. Elles ont ete comparees aux grandeurs calculees directement a l'echelle macroscopique a l'aide du modele macroscopique de la partie appliquee. Nous avons ainsi pu montrer que le modele base sur la loi de darcy, n'est rigoureusement valable, en regime transitoire, qu'a la condition que le temps caracteristique de la relaxation visqueuse locale soit petit devant celui de l'evolution des sollicitations externes creant l'ecoulement
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Le, Coroller Hervé. "Effet de la conductivité thermique sur la structure des ondes de choc radiatives : étude de la pulsation de deux étoiles super-géantes froides HD 56126 et HD 179821." Aix-Marseille 1, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX11028.
Full textAbstract:
Au passage d'un front de choc, le gaz est très fortement chauffé. Derrière le front, dans le sillage, il se refroidit en rayonnant. On rencontre donc, dans la structure d'un choc, de forts gradients de température et d'ionisation qui sont à l'origine de processus de diffusion et de transport de chaleur tels que la conductivité thermique translationnelle électronique et la conductivité thermique réactionnelle. Dans ce travail nous avons étudié l'influence de la conductivité thermique électronique sur la structure radiative des chocs. Avec un modèle (Fadeyev and Gillet, 2000), nous retrouvons au niveau du front le profil de température électronique prévu qualitativement par Zel'dovich (1966) qui a démontré que les électrons chauffent le gaz devant le front. Pour des chocs rapides (U[1] > 65 km s[-1]) la conductivité électronique augmente légèrement le taux d'ionisation et le flux du continuum de Lyman au niveau du front. Il en résulte un accroissement du flux radiatif total sortant du choc pouvant aller jusqu'à 25 %. Par ailleurs, dans un gradient d'ionisation les ions et les électrons diffusent ensemble en transportant de l'énergie d'ionisation. Ce processus est responsable d'un flux appelé conductivité thermique réactionnelle. Nous donnons une équation de flux réactionnel et trouvons que ce flux est efficace dans une région étroite derrière le front du choc, là où le gaz se thermalise et s'ionise fortement. Nous avons également étudié la dynamique atmosphérique de deux étoiles super-géantes froides HD 56126 et HD 179821. Nous observons dans ces étoiles des profils de raies-P-Cygni probablement liés à des chocs se propageant dans leur atmosphère très étendue. Ces observations apportent de précieux renseignements sur la nature et les modes de pulsation d'étoiles post-AGB ou super-massives telles que HD 56126 et HD 179821
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Shuai, Xiaoshan. "Transfert thermique convectif en régime laminaire pour des fluides visqueux à forte dépendance thermorhéologique : cas des écoulements stationnaires et pulsés." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPD073.
Full textAbstract:
Le mémoire est composé de deux parties : la première partie comprend une étude expérimentale du transfert thermique en écoulement laminaire de conduite dans des fluides visqueux newtoniens à forte dépendance de leur viscosité avec la température et une modélisation du processus concerné. Les données expérimentales obtenues (coefficients de transfert thermique convectif et pertes de charge associées) ont été corrélées et comparées aux corrélations disponibles dans la littérature aussi bien en chauffage qu'en refroidissement. La modélisation mathématique a permis la simulation du processus de transfert thermique en régime laminaire non-isovisqueux, et a conduit à une confrontation théorie/expérience satisfaisante en ce qui concerne la détermination des coefficients de transfert thermique et des pertes de charge. Dans la deuxième partie de ce mémoire, nous présentons des résultats concernant le transfert thermique en écoulement pulsé. Nous démontrons ainsi la possibilité d'augmenter les échanges thermiques par rapport au cas laminaire stationnaire, à puissance mécanique dissipée identique. Aussi, des pulsations imposées à l'écoulement principal peuvent-elles être considérées comme un moyen simple et efficace pour améliorer les échanges thermiques dans des fluides visqueux habituellement pompés en régime laminaire
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Manin, Lionel. "Modèles de comportement multiniveaux pour la Conception Mécanique Assistée par Ordinateur : application à la prévision du comportement thermique de transmissions de puissance par engrenages." Lyon, INSA, 1999. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1999ISAL0019/these.pdf.
Full textAbstract:
La Conception Mécanique Assistée par Ordinateur (CMAO) a pour objet de concevoir des produits en intégrant un maximum de contraintes. L'objectif principal étant de toujours mieux prévoir le comportement du produit afin d'en optimiser la conception. La prévision du comportement d'un produit passe par l'élaboration de modèles à plusieurs niveaux de comportement. Dans notre travail, nous avons considéré la prévision du comportement thermique d'un système en cours de conception. En effet, actuellement la réduction de la masse des systèmes pour en optimiser le rendement diminue la capacité de dissipation d'énergie et conduit à une élévation des niveaux de température moyen qu'il devient nécessaire d'intégrer au processus de conception mécanique. Nous avons retenu les applications de transmissions de puissance par engrenages. L'originalité du travail provient du fait qu'un assemblage de modélisations variées à différents niveaux d'observation est effectué pour aboutir à un modèle de comportement thermique global. Tout d'abord, une étude bibliographique a permis de fixer les bases du travail; et de recenser les différentes approches et modélisations existantes des phénomènes thermiques dans les transmissions de puissance par engrenages. Ensuite, une méthodologie de modélisation du comportement thermique d'une boîte générique de transmission de puissance par engrenages a été développée. Un modèle thermique nodal du système complet a été réalisé en intégrant des modèles thermiques nodaux définis pour chaque classe d'éléments technologiques. L'approche numérique a été validée expérimentalement sur banc d'essais. Enfin, une exploitation de la méthodologie est présentée à travers des prévisions de comportement utiles pour la conception mécanique d'un système de transmission de puissance par engrenages<br>The aim of Computer Aided Design in mechanics is to design products with a maximum constraints integrated in the design process. The main aim is to predict as closest as possible the mechanism behavior in order to optimize its design. Numerical modeling provides results in several fields (static's, dynamics, thermal behavior…), in this work, we have considered the thermal behavior of a system at its preliminary design step. The actual trends of saving weight in order to increase efficiency reduce the heat dissipation capacity and consequently create a rise of the mean operating temperatures which must be integrated in the design process. The application in this work deals with the thermal behavior prediction of power gearing transmissions. The originality of this work comes from the simultaneous application of global and local approaches. First, a bibliographical study has been done in order to set down the bases of the work, and to make a census of the different existing approaches and modeling studies of the thermal problem in power gearing transmissions. Then, a methodology of thermal behavior modeling of a generic power gearing transmission has been developed. A global thermal model has been achieved using the thermal network method; it is composed of local models defined for each technological class of elements. Experiments on industrial test bench were carried out in order to validate the numerical approach. Finally, the established procedures were applied in order to provide thermal behavior prediction in several cases for mechanical design
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Razi, Yazdan Pedram. "Contribution à l'étude de l'action des vibrations sur les écoulements de convection thermique ou solutale en présence ou en l'absence de gravité." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30234.
Full textAbstract:
Ce mémoire porte sur l’étude analytique et numérique de l’action des vibrations sur les écoulements de convection thermique et solutale en présence ou en l’absence de gravité. Les écoulements convectifs induits par un gradient de température, en présence des champs de gravité et/ou de vibration, sont étudiés dans le cadre de l’approximation de Boussinesq. Dans la première partie de cette thèse , on a étudié la stabilité linéaire et faiblement non linéaire du problème dit d’ Horton-Rogers-Lapwood sous l’effet des vibrations verticales parallèles au gradient thermique. On a utilisé deux approches différentes (méthode de moyennisation et méthode directe) pour analyser la stabilité linéaire du problème. A partir d’une analyse d’échelle effectuée sur les coefficients de l’équation de Mathieu, on a établi les critères permettant de comparer les résultats obtenus par ces deux approches. Dans la deuxième partie de ce mémoire, nous avons étudié l’influence des vibrations de hautes fréquences et de faibles amplitudes sur la naissance de la convection dans le cas d’un mélange binaire en présence d’effet Soret. Une étude de stabilité linéaire pour une cellule horizontale d’extension infinie remplie d’un mélange binaire est effectuée. Le formalisme des équations moyennées a été utilisé. La stabilité de la solution de quasi-équilibre, quelle que soit la direction des vibrations, est ensuite examinée dans le cas des faibles nombres d’onde en présence ou en l’absence de gravité. Nous avons obtenu pour cette configuration une relation analytique donnant les paramètres critiques. .<br>In the present work, we study the effect of the action of mechanical vibration on the convective motion in mono and multi-component fluids in the presence or in the absence of gravity. In the framework of the Boussineq approximation, the induced convective motion due to the temperature field in the presence of gravitational and vibrational fields are studied. In the first part of this work, the linear and weakly non-linear stability analysis of Horton-Rogers-Lapwood problem under the effect vertical vibration (parallel to the temperature gradient) has been carried out. Two different approaches (time-averaged and direct methods) are used to study the thermal stability analysis of this problem. By applying the results obtained from the scale analysis method to the coefficients of the Mathieu equation, the criteria for comparing the results from these two stability analysis approaches are found. In the second part of this work, the influence of directions of vibration of high frequency and small amplitude on the onset of Soret driven convection is addressed. The linear stability analysis in an infinite horizontal layer filled by a binary mixture is performed. The stability of quasi-equilibrium solution for an arbitrary direction of vibration in the presence or in the absence of gravity for long wave mode is then examined. For this case, an analytical relation giving the critical parameter is found. .
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Benabderrahmane, Yacine. "Modélisation dynamique et thermique d'écoulements diphasiques solide-liquide en présence d'effets non locaux et application au chauffage ohmique de mélanges agro-alimentaires." Compiègne, 2001. http://www.theses.fr/2001COMP1351.
Full textAbstract:
La modélisation d'écoulements diphasiques solide-liquide dans une conduite cylindrique présentée dans cette thèse est caractérisée par les phénomènes non locaux introduits par la non homogénéité spatiale de la suspension (rapport de tailles caractéristiques particules/tube élevé). En première partie, une modélisation macroscopique du chauffage ohmique de suspensions est réalisée. Pour un critère de stérilisation fixé, le thermoconditionnement par chauffage interne de particules sphériques est étudié. L'étude de la génération électrique de chaleur dans des systèmes de particules permet d'obtenir des corrélations en fonction des conductivités électriques des deux phases et de la concen-tration. Le modèle "à glissement de phase" est proposé pour simuler le chauffage ohmique des suspensions suivi d'une étude paramétrique. En seconde partie, un modèle local de type "deux-fluides" est développé sur la base d'une prise de moyenne d'ensemble et de l'application de la théorie cinétique. Les contributions non locales additionnelles sont explicitées et calculées à l'aide de méthodes spécifiques, notamment l'approximation de "vitesse faiblement non homo-gène", Les lois constitutives sont corrigées pour des régîmes particulaires non inertiels. Des méthodes de calcul des moyennes phasiques, des concentrations maximales et une forme adaptée de la fonction de distribution radiale sont proposées. Les conditions aux limites en vitesse et en pseudo-température de la phase particulaire sont développées par application de bilans d'énergie mécanique, thermique et totale. Une forme heuristique de la force de friction à la paroi y est notamment présentée. L'algorithme original développé sur une base SIMPLE (méthodes des volumes finis) fournit des résultats en bonne adéquation avec les expérimentations disponibles en littérature et prédit des comportements caractéristiques tels que migration radiale, fluctuation radiale des concentrations et pseudo-diffusion thermique.
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Ravary, Serge. "Etude du comportement thermique des pistons de moteur diesel automobile : modélisation, expérimentation, analyse système du moteur." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2276.
Full textAbstract:
Le piston est l'une des pieces les plus chargees des moteurs a combustion interne. Les niveaux de temperature atteints dans le piston influencent sa duree de vie et les performances du moteur. Nous proposons ici une methode de calcul du champ de temperature stationnaire dans les pistons de moteur diesel automobile. Afin de tenir compte des interactions existant entre le piston et son environnement, l'ensemble du moteur est modelise sous forme systeme. Nous avons dans un premier temps modelise chacun des transferts thermiques existant dans une cylindree de moteur diesel : sources de chaleur, echanges entre les parois du moteur et les fluides en circulation ou entre pieces mecaniques. Afin de palier au manque de connaissance concernant le refroidissement des pistons par jet d'huile, nous avons modelise le comportement instationnaire du jet et de l'ecoulement d'huile sous le piston. Nous avons ensuite elabore un modele thermique global du moteur renault f8q, base sur la technique de l'analyse nodale. Ce modele a permis de calculer le champ de temperature dans le piston et le reste du moteur, et de preciser les transferts thermiques entre le piston et son environnement. Ce modele a ete valide au moyen de mesures de temperature realisees dans les pistons du moteur renault f8q. L'accord observe est satisfaisant. Les ecarts entre mesures et calculs sont du meme ordre que les variations enregistrees entre les differents essais.
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Vinsard, Gérard. "Modélisation de l'électromagnétisme et des transferts thermiques couplés dans le cadre du chauffage par induction : application à la simulation d'un procédé industriel." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL017N.
Full textAbstract:
La modélisation des transformations structurales d'une pièce en acier subissant un chauffage par induction électromagnétique suivi d'un refroidissement passe par la simulation des cycles thermiques dans la pièce. La modélisation des transferts de chaleur revient à résoudre un problème thermique dont la source est la solution d'un problème électromagnétique. L'objectif de cette étude est de décrire un modèle électromagnétique thermique couplé qui permet de déduire les cycles thermiques à partir d'un jeu réduit de paramètres d'entrée. Pour cela, un soin particulier est apporté à la partie électromagnétique du modèle. Hors la description topologique du système inducteur-air-pièce, les paramètres d'entrée sont la tension et la fréquence mesurées aux bornes de l'inducteur. On en déduit le champ électromagnétique dans tout l'espace ainsi que le champ de densité de puissance active dans la pièce. Deux modèles thermiques sont définis. Le premier, instationnaire, est utilisé dans les cas ou la pièce est fixe par rapport à l'inducteur. Le second, est le problème de rosenthal stationnaire. Pour le couplage, les coefficients électromagnétiques sont réactualises par un processus d'itération. Le raffinement de maillage à l'endroit de la frontière ferro-paramagnétique permet d'améliorer la précision de la solution. Le modèle est validé : sur des exemples numériques, puis avec le résultat d'une expérimentation. Enfin, il est utilisé pour simuler un procédé industriel
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Rammal, Dina. "Thermo-mechanical behaviour of geothermal structures : numerical modelling and recommendations." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10172/document.
Full textAbstract:
Les structures géothermiques agissent comme éléments échangeurs de chaleur en plus de leur rôle majeur en tant que structures porteuses. De ce fait, ils sont soumis à des sollicitations thermiques en plus des charges mécaniques. Cependant, leurs méthodes de dimensionnement ne sont pas encore clairement définies. Ce travail est divisé en deux parties principales qui couvrent le dimensionnement thermique et mécanique des pieux géothermiques et des parois moulées. En ce qui concerne les performances thermiques des structures géothermiques, deux stratégies sont introduites qui sont capables d'évaluer les énergies conductives et advectives échangées admissibles. Ils permettent de distinguer les différentes formes d'énergies échangées et montrent comment elles peuvent varier en cas de chargement thermique cyclique. Des modèles numériques couplés thermo-hydraulique bidimensionnels et tridimensionnels ont été réalisés et la performance thermique des structures géothermiques a été évaluée en fonction des deux approches présentées. En ce qui concerne le dimensionnement mécanique, ce travail couvre les problèmes liés au choix de la sollicitation thermique que le concepteur doit considérer pour la conception mécanique des structures géothermiques telles que le nombre de cycles, l'amplitude thermique cyclique et l'influence de l'ordre de chargement thermique. Ce travail traite ces problèmes dans le but de faciliter la conception des structures géothermiques. Des recommandations sont données pour la conception mécanique des pieux géothermiques et des parois moulées basées sur les résultats obtenus à partir des analyses numériques thermo-mécanique<br>Geothermal structures act as heat exchanger elements in addition to their major role as bearing structures. Thus, they are subjected to thermal solicitations as well as to mechanical loading. However, their design methods are not clearly defined yet. This work is divided into two main parts that cover the thermal and mechanical design of thermo-active piles and diaphragm walls. Regarding the thermal performance of geothermal structures, two strategies are introduced that are capable to evaluate the allowable exchanged conductive and advective energies. They help to distinguish between different forms of exchanged energies and show how they may vary under cyclic thermal loading. Two and three dimensional hydro-thermal numerical models have been conducted and the thermal performance of geothermal structures has been evaluated based on the two presented approaches. Regarding the mechanical design, this work covers the issues related to the choice of the thermal solicitation that the designer has to consider for the mechanical design of geothermal structures such as the number of cycles, cyclic thermal amplitude, and influence of the thermal loading order. This work deals with these issues with the aim to facilitate the design of geothermal structures. Recommendations are given for the mechanical design of both thermo-active piles and diaphragm walls based on the results obtained from the thermo-mechanical numerical analyses
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Bendouma, Mathieu. "Systèmes d’isolation thermique par l’extérieur : études expérimentales et numériques des transferts de chaleur et d’humidité." Thesis, Lorient, 2018. http://www.theses.fr/2018LORIS485/document.
Full textAbstract:
L’isolation thermique par l’extérieure (ITE) constitue une solution technique intéressante pour améliorer les performances énergétiques du secteur du bâtiment. Cependant, l’ITE peut venir modifier l’équilibre hygrothermique de l’enveloppe et affecter sa durabilité, notamment au regard de l’humidité. Dans ce contexte, un premier travail a consisté à étudier en laboratoire le comportement hygrothermique de trois systèmes d’ITE rapportés sur une paroi en parpaing : un système ETICS (PSE sous enduit mis en œuvre par voie humide) et deux systèmes sous bardage (mis en œuvre par voie sèche), dont un incluant des matériaux biosourcés (laine de bois et ouate de cellulose). Des expériences en enceinte biclimatique, combinées à des simulations numériques des transferts couplés de chaleur et de masse, ont permis d’appréhender le comportement hygrothermique de ces parois rénovées à différents stades : lors de la pose des solutions d’ITE, en usage « normal » et dans des conditions conduisant à des risques de condensation. Les résultats du système ETICS montrent le rôle important de la colle et la difficulté à appréhender numériquement son comportement. Les résultats des systèmes sous bardage soulignent l’intérêt d’utiliser des matériaux biosourcés dans des conditions à risques, mais également la sensibilité des simulations numériques aux propriétés hydriques des matériaux hygroscopiques. Un second travail portant sur l’analyse in situ d’un système d’ITE sous bardage a souligné l’absence de risques majeurs liés à l’humidité durant les deux années étudiées. Par ailleurs, la comparaison simulation/expérience a mis en évidence le rôle important joué par la lame d’air ventilée<br>External thermal insulation (ETI) is an interesting technical solution for improving the energy performance of the building sector. However, ETI may change the hygrothermal balance of the envelope and affect its durability, especially with regard to moisture. With this in mind, a first work consisted in studying the hygrothermal behavior of three systems of ETI set on a hollow concrete block wall in the laboratory: an ETICS system (wet process) and two systems under cladding (dry process), with one of them composed with bio-based materials (wood wool and cellulose wadding). Experiments in a bi-climatic enclosure, combined with numerical simulations of coupled heat and mass transfers, made it possible to apprehend the hygrothermal behavior of these renovated walls at different stages: during the installation of ETI solutions, in "normal" use and under conditions leading to risks of condensation. The results of the ETICS system show the important role of the glue and the difficulty to understand numerically its behavior. The results of the cladding systems underline the interest of using bio-based materials under hazardous conditions, but also the sensitivity of numerical simulations to the hydric properties of hygroscopic materials. A second study on the in situ analysis of a cladding ETI system highlighted the absence of major risks related to humidity during the two years studied. In addition, the simulation / experiment comparison highlighted the important role played by the ventilated air
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Moissette, Sophie. "Étude dynamique et thermique par modélisation eulérienne-lagrangienne des effets liés aux interactions turbulence-particules dans un écoulement gaz-solide en conduite verticale non-isotherme." Nancy 1, 2001. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2001_0231_MOISSETTE.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude constitue une contribution au développement d'outils de simulation d'écoulements gaz-solide en situation anisotherme, présents dans de nombreuses applications industrielles (séchage, combustion, ). La modélisation repose sur une approche euler-lagrange et s'appuie sur une représentation fine des mécanismes qui affectent le comportement de la suspension (modèle k-epsilon anisotrope, à bas Reynolds et modèle WET, suivi lagrangien avec collisions et dispersion, couplage entre les phases). L'influence des différents phénomènes et de leur modélisation sur le comportement de chaque phase est évaluée par plusieurs études paramétriques et par confrontation avec des résultats issus de la littérature. Le code de calcul s'est avéré capable de prédire la modulation des échanges thermiques en présence de particules pour une gamme relativement large d'écoulements, même si plusieurs problèmes se posent encore pour les particules les plus petites et pour les plus forts taux de chargement<br>The present study aimed at contributing to the development of simulation tools for turbulent gas-solid non-isothermal flows, which are present in numerous industrial applications (drying processes, combustion, ). The modelling is implemented in the frame of an Eulerian-Lagrangian approach and leans on a fine representation of the mechanisms able to affect the suspension behaviour (anisotropic low-Reynolds k-epsilon closure model and WET closure model, stochastic particle tracking with collisions and dispersion, coupling between the phases). The influence of the various phenomena and their modelling on the behaviour of each phase is estimated by several parametric studies and by comparisons with results from the literature. The calculation code turned out to be able to predict the heat exchange modulation in the presence of particles for a relatively wide range of flows, even if several problems still arise for the smallest particle sizes and for the strongest mass loading ratios
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Ferahta, Fatima Zohra. "Etude du transfert thermique dans la lame d'air d'un capteur solaire." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4754.
Full textAbstract:
Le travail de cette thèse constitue une contribution à l'étude des capteurs solaires thermiques. Ainsi, nous cherchons à comprendre les mécanismes d'écoulement et de transfert en convection naturelle interne, en géométrie tridimensionnelle dans la lame d'air d'un capteur solaire dans le but de trouver la conception optimale qui permet un contrôle thermique adéquat et une performance énergétique.Une partie de cette thèse est donc consacrée à une simulation numérique basée sur la mise au point d'un modèle de la convection naturelle dans la lame d'air de forme parallélépipédique fermée contenant de l'air et inclinée d'un angle α. Les simulations ont été faites afin de déterminer les champs de température et de vitesse sous l'influence de la variation de l'épaisseur de la lame d'air, le flux de chaleur apporté à l'absorbeur et la présence d'obstacles dans la lame d'air. Ces simulations ont été effectuées avec et sans rayonnement dans la lame d'air. Le logiciel de calcul utilisé pour cette étude est le CFD fluent, basé sur la méthode des volumes finis Les résultats obtenus montrent l'influence de l'épaisseur de lame d'air sur le régime d'écoulement ; ce dernier peut être stationnaire stable ou instationnaire. Les valeurs du coefficient du transfert thermique ont été calculées pour tous les cas étudiés et une comparaison de l'écoulement avec et sans rayonnement a été faite<br>This thesis aims to study the solar thermal collectors. Thus, we seek to understand the mechanisms of natural convective heat transfer in the air gap of a solar collector, in order to find an optimal design which allows adequate thermal control and energy performance.Part of this thesis is devoted to the numerical simulation using fluent, based on the development of natural convection model in an inclined parallelepiped air gap of solar collector. Fluent CFD software is based on the finite volume method. The simulations were carried out to determine the velocity and temperature fields under the effect of the air gap thicknesses, the heat flux provided to the absorber and the presence of obstacles in the air gap. The results show the effect of the air gap thickness on the flow regime, which can be steady or unsteady. These simulations were performed with and without the coupling of convection-radiation in the air gap. Values of the coefficient of heat transfer was calculated for different cases and a comparison for both cases with and without taking into account radiation was made. The numerical study was followed by an experimental work based on the study of solar collector. To reduce heat losses, experiments were carried out to evaluate the thermal behavior of solar collector under external conditions (sunshine, temperature...etc) and the coolant flow rate for various gap air thicknesses. The results show the effect of the air gap thickness on the thermal performance and the importance of having an optimum thickness for better performance. Similarly, the introduction of barriers also contributes to improve the performance of the solar collector
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Rubiolo, Pablo. "Modélisation du transfert thermique dans un milieu poreux : application aux réacteurs nucléaires en situation accidentelle." Aix-Marseille 1, 2000. http://www.theses.fr/2000AIX11055.
Full textAbstract:
Une méthode pour calculer les coefficients des équations macroscopiques de bilan d'énergie d'un milieu poreux a été proposée dans ce travail. Le modèle tient compte des échanges d'énergie par rayonnement, conduction et convection. Cette méthode est développée afin de modéliser le comportement thermique d'un cœur d'un réacteur à eau pressurisée (REP) lors d'un accident grave. Notre approche considère le cœur d'un REP comme un milieu poreux absorbant, émetteur et de grande épaisseur optique, composé par une phase solide et par une phase fluide. La phase solide est constituée par des particules opaques à surfaces diffuses et grises, ayant une taille beaucoup plus grande que la longueur d'onde du rayonnement. La phase fluide, qui remplit les pores, est un milieu semi-transparent composé par un gaz transparent (l'hydrogène dans notre application) et un gaz semi-transparent (la vapeur d'eau) dont les propriétés optiques sont approchées à partir d'un modèle de bandes noires. Notre modèle a plusieurs avantages par rapport aux approches classiques en ce qui concerne la modélisation des échanges radiatifs. Tout d'abord il s'agit d'un modèle tridimensionnel simple à implémenter et ensuite il prend en compte : les effets des variations de température à la surface des particules, l'interaction entre le transfert par rayonnement et par conduction, la présence de la vapeur d'eau et le saut de température existant aux frontières du système. Le modèle a été évalué pour des arrangements de sphères ou de cylindres. Les résultats obtenus à partir de notre modèle ont été comparés d'une part, à des résultats de simulation numériques (méthodes des éléments finis) et d'autre part, à des expériences. Cette comparaison a montré que notre modèle semble bien prédire les résultats expérimentaux ainsi que les simulations par éléments finis et ce, pour une gamme de porosités, d'émissivités et de conductivités plus grande que dans les autres approches.
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Von, Bandel Sylvie. "Traitement thermique rapide et localisé de trempe et de cémentation des aciers par bombardement électronique : étude structurale et analytique." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD558.
Full textAbstract:
Ce mémoire comprend 7 chapitres. Les trois premiers correspondent à une étude bibliographique et à la recherche d'un modèle utilisable. Dans le chapitre IV sont exposées les conditions expérimentales de l'étude : géométrie des pièces, choix et composition des aciers, caractéristiques métallurgiques et structurales des aciers. L'étude expérimentale couvre la totalité du chapitre V et est structurée autour de quatre axes principaux : domaine de trempabilité, influence de la densité d'énergie et du temps de traitement sur la profondeur trempée et microstructures de trempe. Il ressort de l'étude expérimentale que les profondeurs durcies dépendent de la composition chimique de l'acier et de la valeur de la température d'austénitisation, ainsi que de la vitesse de diffusion du carbone. L'examen métallographique permet en fonction des cinétiques d'évolution de remonter aux températures des isothermes correspondant aux points de transformation AC1 et AC3. Dans le chapitre VI une approche théorique du problème de transfert de chaleur en régime instationnaire est envisagée sur la base d'un modèle analytique et d'un modèle numérique. Dans le dernier chapitre sont présentés les résultats de cémentation qui montrent que les profondeurs cémentées restent faibles.
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Hachem, Elie. "Stabilized finite element method for heat transfer and turbulent flows inside industrial furnaces." Paris, ENMP, 2009. http://pastel.paristech.org/5656/01/EH-These.pdf.
Full textAbstract:
La connaissance du comportement thermique des fours et des pièces est un problème difficile et cependant essentiel dans les thématiques de recherche industrielles actuelles. L'industrie cherche à se doter de moyens numériques de plus en plus efficaces tout en réduisant sans cesse le temps de calcul afin de modéliser des pièces et des assemblages de plus en plus réalistes. Les cinétiques de chauffe ainsi que la distribution de la température dans l'enceinte et dans les pièces traitées doivent également être maîtrisées, afin d'améliorer la qualité des produits chauffées en terme de résistance et dureté. Le travail présenté dans cette thèse porte donc sur le développement de méthodes de résolution numérique pour la simulation du transfert thermique. Ces méthodes permettent le calcul couplé de la température des pièces avec l'environnement du four afin d'optimiser la géométrie de ces pièces, leur position dans le four mais également les conditions initiales de chauffe. Le calcul de dynamique des fluides (CFD) peut être considéré comme un puissant outil technique de prédiction de l'écoulement des fluides et du transfert thermique dans des cas industriels réalistes. La première partie de la thèse porte sur l'étude de schémas numériques avancés relatifs aux méthodes éléments finis stabilisés. Ces méthodes de calculs efficaces ont étaient utilisées pour simuler des écoulements instationnaires et des transferts thermiques conjugués. Par la suite, deux modèles de turbulence (modèle k-epsilon et modèle Large Eddy Simulation) sont introduits et utilisés pour prendre en compte les écoulements complexes et turbulents dans l'enceinte du four. Le transfert radiatif est assuré par la résolution du modèle P1 tout en calculant un terme source volumique qui sera intégré dans l'équation de la chaleur. La deuxième partie de cette thèse se consacre à la mise en place d'une méthodologie de discrétisation robuste qui permet aux utilisateurs de générer de façon entièrement automatique un seul maillage. Ce maillage contient à la fois des domaines axés sur la résolution d'un problème fluide (air, eau, …) mais également solides spécifiques aux structures, et ce quel que soit le niveau de détail et donc de complexité du cas étudié. Cette approche, connue sous le nom d' « immersion de volume », garantit un maillage anisotrope précis aux interfaces fluide-solide afin de capturer plus précisément les gradients thermiques et la forte discontinuité des propriétés physiques. Cette méthode offre donc une grande flexibilité dans la mise en données du problème mixte fluide-structure et aussi dans la prise en compte de plusieurs géométries (four, pièces, supports) et elle est également bien adaptée aux solveurs thermomécaniques développés<br>The development of efficient methods to understand and simulate conjugate heat transfer for multi-components systems appears in numerous engineering applications and still a need for industrials, especially in the case of the heat treatment of high-alloy steel by a continuously heating process inside industrial furnaces. The thermal history of the load and the temperature distribution in the furnace are critical for the final microstructure and the mechanical properties of the treated workpieces and can directly determined their final quality in terms of hardness, toughness and resistance. The main objectives of this thesis is then to understand and better model the heat treatment process at the same time in the furnace chamber and within the workpieces under specified furnace geometry, thermal schedule, parts loading design, initial operation conditions, and performance requirements. The Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation provides a useful tool to predict the temperature evolution and such processes. In the first part of this work, various stabilized finite element methods required for computing the conjugate heat transfer and the incompressible flows are proposed and analyzed. Two turbulence models, the k-epsilon and the Large Eddy Simulations (LES) models were introduced and used to simulate and take into account the complex turbulent flows inside the furnace chamber. The effect of thermal radiation was appropriately accounted for by means of a volumetric model known as the P1-model. In the latter part of this work, a multidomain approach referred as the immersed volume method (IVM) is introduced and applied to treat the fluid-solid interactions. It is based on the use of an adaptive anisotropic local grid refinement by means of the level-set function to well capture the sharp discontinuities of the fluid-solid interface. The proposed method showed that it is well suited to treat simultaneously the three modes, convective, conductive and radiative heat transfer that may interfere in both the fluid part and the solid part using anisotropic finite element meshes
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Pham, Anh Thu. "Caractérisation aéraulique et thermique au sein d'un empilement de produits dégageant de la chaleur : application au cas des palettes de fromage." Thesis, Paris, Institut agronomique, vétérinaire et forestier de France, 2019. http://www.theses.fr/2019IAVF0010/document.
Full textAbstract:
Le fromage, comme tout produit frais, doit être conservé à basse température tout au long de la chaîne du froid. Une particularité des fromages à pâte molle (camembert, par exemple) est qu’ils dégagent un flux de chaleur important à cause de la respiration des microorganismes qui y sont présent. D’un point de vue thermique, suffisamment d’air froid doit entrer dans une palette de fromage pour évacuer la chaleur dégagée afin de maintenir une température stable dans le système. D’un point de vu aéraulique, l’échauffement du produit induit de la convection naturelle à l’intérieur de la palette. Plusieurs modes de convection sont donc présents : la convection forcée imposée par les ventilateurs de la chambre froide autour de la palette et la convection mixte, combinaison de convections forcée et naturelle, à l’intérieur de la palette. Ceci augmente par conséquent la complexité de l’écoulement d’air. Le régime de convection mixte apparait surtout à faible vitesse de ventilation ce qui est souvent le cas lors du stockage en chambre froide. De plus, le système est influencé par un grand nombre de paramètres : l’orientation de la palette, l’ajourage des cartons, la vitesse de soufflage, la puissance de chauffage…L’objectif de la thèse est d'apporter de nouvelles connaissances sur les écoulements d'air et les transferts thermiques au sein d'empilements de produits dégageant de la chaleur et faiblement ventilés. Ces connaissances visent également à répondre à des problématiques industrielles. Les acquis du projet doivent contribuer à améliorer la conception aéraulique des emballages et des modes de palettisation du fromage, qui à ce jour est réalisée de manière empirique. Il convient également de noter que la problématique scientifique abordée dans ce projet (interactions aérodynamiques et thermiques entre convection forcée et naturelle autour et au sein d'empilements d’objets) présente des applications dans d’autres domaines tels que le refroidissement des circuits électroniques.La thèse se compose de deux parties principales : Une étude expérimentale et une étape de modélisation. Dans l’approche expérimentale, une maquette de palette à l’échelle 1 a été conçue dans laquelle les produits ont été remplacés par des blocs de plâtre munis de résistances chauffantes afin de simuler le flux de chaleur dégagé par le produit. Les expérimentations ont été réalisées dans une cellule à température et vitesse d’air maitrisées pour deux vitesses amont : 0.31 et 0.73 m.s-1, trois puissances de chauffage : 0.05 W, 0.15 W et 0.30 W par produit (0.25kg) et deux orientations de la palette. L’utilisation d’un vélocimètre laser par effet Doppler (LDV) et d’un anémomètre à fil chaud ont permis de caractériser les écoulements (profils de vitesses, débit d’air dans les orifices) selon la vitesse amont et la puissance de chauffage. L’implantation de 200 thermocouples répartis dans l’ensemble du montage expérimental a par ailleurs permis d’obtenir les profils de température de l’air et des produits au sein de la palette selon ces mêmes paramètres.La partie modélisation a été réalisée selon deux approches: une simulation détaillée par mécanique des fluides numériques (CFD) avec un maillage de plusieurs millions de cellules et un modèle zonal (une vingtaine de zones) assimilant le système à un réseau hydraulique. Les deux modèles ont été validés grâce aux données expérimentales. L’approche CFD a permis d’obtenir des informations non accessibles à partir des mesures expérimentales ce qui a facilité la compréhension des phénomènes. L’approche zonale, de par sa simplicité d’utilisation et son faible temps de calcul est quant à elle plus adaptée pour une utilisation industrielle<br>Cheese, like any fresh product, must be kept at a low temperature throughout the cold chain. A particularity of soft cheeses (Camembert, for example) is that they generate a significant amount of heat due to the respiration of the microorganisms. From a thermal point of view, cold air must flow within a cheese pallet to remove the heat released in order to achieve better production temperature control. From an airflow point of view, heat generated by the product induces natural convection inside the pallet. Several convection modes are therefore present: the forced convection imposed by the fans of the cold room around the pallet and the mixed convection, combination of forced and natural convection, inside the pallet. This therefore increases the complexity of the airflow. The mixed convection regime appears mainly at low fan speed which is often the case during storage. In addition, the system is influenced by many parameters: the orientation of the pallet, the opening area of the cartons, the blowing speed, the heat flux...The aim of the PhD is to provide inner knowledge on air flows and heat transfer within pallets of heat-generating products with low ventilation. This knowledge also aims to answer industrial problems. The PhD’s results should contribute to improve the design of vented cheese packaging and palletizing methods, which is currently done empirically. It should also be noted that the scientific topic addressed in this project related to aerodynamic and thermal interactions between forced and natural convection around and within the pallet has applications in other areas such as the cooling of electronic circuits.The PhD consists of two main parts: an experimental and a numerical study. In the experimental approach, a full scale pallet was built in which the products were replaced by plaster blocks inserted with heating resistance to simulate the heat flow generated by cheese. The experiments were carried out in a controlled temperature and air velocity room for two air inflow velocities: 0.31 and 0.73 m.s-1, three heat fluxes: 0.05 W, 0.15 W and 0.30 W per product (0.25 kg) and two orientations of the palette. The use of a laser Doppler velocimetry (LDV) and a hot-wire anemometer allowed characterizing airflows (velocity profiles, air flow rate in the vent holes) according to the air inflow velocity and the heat flux. The implementation of 200 thermocouples distributed throughout the experimental set-up also made it possible to obtain the temperature levels of the air and the products within the pallet according to these same parameters.The numerical study was performed by two approaches: a detailed model by computational fluid dynamics (CFD) with several millions of elements and a zonal model (about twenty zones) assimilating the system to a hydraulic network. Both models were validated using experimental data. The CFD gave complement information which is not accessible by the experimental measurements, which facilitated the understanding of the phenomena. The zonal approach, by its simplicity of use and its low computing time is more suitable for an industrial use
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Thiry-Muller, Aurélien. "Modélisation de la décomposition thermique des solides." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0294/document.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce mémoire se concentrent sur la compréhension, la description et enfin la modélisation de la décomposition des matériaux d’aménagement ou d’ameublement d’usage courant (principalement des polymères naturels et de synthèse) sous l’effet de la chaleur. Ce champ de la recherche n’est pas nouveau, et de nombreux modèles existent à ce jour (le plus souvent des modèles d’Arrhénius associés à diverses fonctions cinétiques). Toutefois, contrairement aux développements liés à la description de la cinétique chimique en phase gazeuse, la plupart des modèles exploités à ce jour pour la phase solide souffrent généralement d’une justification théorique insuffisante. De plus, des essais, en particulier à petite échelle, laissent apparaître des comportements qui, au-delà de ne pas être prédits par les modèles existant, viennent de surcroît invalider certaines de leurs hypothèses sous-jacentes. Le contexte des travaux est plus précisément celui de la décomposition anaérobie des solides, à petite échelle, pour des masses de l’ordre du milligramme, pour se concentrer à la fois sur la cinétique de perte de masse et, dans une moindre mesure, sur les transferts thermiques dans la phase condensée. Le travail est articulé autour de trois volets principaux qui forment chacun un chapitre du présent ouvrage. Le premier concerne la réalisation de nombreux essais à l’analyseur thermogravimétrique (ATG), sur la base de plans d’expérience. Le but est d’une part de déterminer les variables d’influence de la décomposition thermique et, d’autre part, d’identifier les écarts de comportement par rapport aux prédictions de certains modèles existant dans la littérature. Le résultat majeur de cette campagne est l’absence de convergence en masse des essais, même pour des masses expérimentales très faibles. De même, les effets de la vitesse de chauffage et de la dilution en phase solide ont été explorés, mettant ainsi en avant des comportements très éloignés des prédictions théoriques. Le second concerne la modélisation de la décomposition thermique d’un matériau soumis un essai à l’analyseur thermogravimétrique et la mise en évidence des problématiques liées aux transferts thermiques au sein du matériau. Il a été démontré que les conditions aux limites de Dirichlet, usuellement utilisées pour décrire ce dispositif, ne sont pas adaptées pour reproduire les spécificités liées au dispositif expérimental. Le troisième volet a consisté à construire un modèle cinétique issu d’hypothèses liées à la phase solide. Ce modèle est basé dans un premier temps sur les travaux d’Eyring concernant la théorie du complexe activé. Par la suite, l’exploitation du formalisme thermodynamique lié au complexe activé a permis de proposer une formulation nouvelle, dite « hors approximation d’Ellingham », pour décrire la décomposition des matériaux sous l’effet de la température. Ce modèle a été comparé à deux modèles usuels, dits (A, E, 1) et (A,E,n), et conduit à de meilleures modélisations pour les mécanismes mono-réactionnels. Enfin, les perspectives de ce travail concernent, en premier lieu, une meilleure caractérisation des conditions aux limites thermiques au sein d’un analyseur thermogravimétrique, afin de reproduire numériquement les essais réalisés. En second lieu, il apparaît comme pertinent d’étendre le modèle développé à des mécanismes multi-réactionnels, afin d’augmenter ses capacités prédictives pour les applications visées<br>The work presented in this thesis focuses on understanding, describing and finally modelling the degradation, under heat exposure, of commonly used furnishing materials (mainly natural or synthetic polymers). This is not a new research field, as many models exist nowadays (such as Arrhenius models associated with varied kinetics functions). However, unlike for development related to gas phase chemical kinetics, most current solid phase chemical kinetics related models suffer from insufficient theoretical backgrounds. Moreover, laboratory experiments, more precisely small scale ones, reveal some behaviours, that are not only unpredicted by current model, but also invalidate some of the underlying assumptions these models are based on. This work context is more precisely related to solid anaerobic decomposition, at small scale, for mass in the range of one milligram, in order to focus on both mass loss kinetics and, to a lesser extent, on thermal transfer in solid phase. This work was structured into three main sections, each of them being a chapter of this thesis. First part concerns numerous experiments based on experimental plans and performed with a thermogravimetric analyzer (TGA). This aims at, on the one hand, determining most influent variables on thermal decomposition, and, on the other hand, identifying behaviour discrepancies between experimental data and predictions of current models available in the literature. Test campaign main result is that there is no mass convergence with TGA, even for very low masses. In addition, the effect of both heating rate and solid phase dilution were explored. This led to some behaviours significantly different from theoretical predictions. Second part concerns the modelling of material thermal degradation in a TGA analysis. It also highlights problems related to heat transfer inside solid material. It is demonstrated in this work that Dirichlet boundary conditions, which are usually used to describe TGA device, are not adequate to reproduce such experimental specificities. Third and last part is dedicated to the elaboration of a kinetic model relying on assumptions specific to the solid phase. First and foremost this model is on based on Eyring’s work on transition state theory. Then exploring thermodynamic formalism related to transition state allowed the formulation of a new model of thermal degradation called “outside Ellingham assumption”. This model is compared to two commonly used ones, so-called (A, E, 1) and (A, E, n) and led to best prediction for single reaction mechanisms. Finally, the prospects inspired by this work concern, first, a better characterisation of thermal boundary condition in TGA, in order to be able to reproduce experiments by modelling. Secondly, it may be relevant to extend the develop model to multiple reaction mechanisms, in order to increase its predictive capabilities for the targeted applications
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Loussouarn, Thomas. "Maîtrise de la thermique des fours de maintien en fonderie." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0105.
Full textAbstract:
Les fours de maintien à induction sous vide sont utilisés pour la fabrication d'aubes de turbine à l'aide du procédé de fonderie à cire perdue. La maîtrise de la thermique de ce dernier est primordiale afin d'assurer la qualité de la production. Ce travail est composé de 3 grandes parties : la modélisation détaillée du four, la modélisation réduite et l'expérience. Un four axisymétrique et sa charge ont été modélisés numériquement à l'aide des logiciels FlexPDE et COMSOL Multiphysics. Ces modèles utilisent en entrée la puissance consommée par les inducteurs et fournissent en sortie la température en tout point du module de chauffe et de la charge. Les modèles réduits étudiés sont des modèles physiques dit convolutifs (enthalpique (0D), analytique de dimension 1 (1D)) et paramétrique de type AutoRégressifs avec variables eXogènes (ARX). Les modèles ARX ont été comparés aux modèles convolutifs (procédures d'identification, puis de validation, de modèles). L'objectif est d'accéder à des températures en certains points du four sans présence d'un capteur physique local (capteur virtuel). Les modélisations détaillées et réduites ont été comparées à des expériences réalisées sur four de production. Cette dernière partie n'est pas décrite dans ce mémoire<br>Vacuum holding induction furnaces are used for the manufacturing of turbine blades by loss wax foundry process. Heat transfer control in a holding furnace is crucial to ensure the quality of manufacturing. This work has 3 major parts, which are the detailed modelling, reduced modelling and experiments. An axyisymmetric furnace and its load have been numerically modelled using FlexPDE and COMSOL Multiphysics, finite element codes. Modelling takes as inputs the electric power consumed by inductors and gives the temperature field in the heating module. The studied reduced models are phyisical convolutive models (enthalpic (0D), 1 dimension analytical (1D)) and parametric like AutoRegressive with eXogeneous inputs (ARX). ARX models have been compared to convolutive models (identification, validation). The goal is to get temperatures in the heating module without local presence of physical sensors (virtual sensor). Detailed and reduced models have been compared to experiments on the furnace. This last part is not described in this document
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Abdallah, Ghassan. "La convection thermique dans les milieux fracturés : modélisation avec la méthode des éléments distincts." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL126N.
Full textAbstract:
L’étude des phénomènes couplés thermo-hydro-mécaniques intéresse la communauté scientifique aujourd'hui confronté au problème du stockage des déchets. La modélisation est un outil essentiel pour prédire l'évolution complexe du milieu hôte et de ces déchets. Parmi les approches numériques existants, on distingue les approches de types éléments finis et les approches de type éléments distincts. Si la première, plus ancienne, a déjà donné lieu à de nombreux développement et applications, elle rend mal quelquefois la réalité du massif rocheux fracturé. Nous avons souhaité cette dernière approche en la rendant capable de modéliser les échanges thermiques convectifs liés à la circulation d'un fluide dans les fissures de roche. Nous suspectons en effet que ce phénomène peut être important si le gradient hydraulique est suffisamment élevé. Une étude bibliographique nous a permis de mettre en évidence les paramètres qui déterminent ce phénomène dont le principal est le coefficient de transfert thermique h entre la roche et le fluide. Les nombreuses formulations recensées ne sont pas totalement suffisantes à expliciter la réalité de ses effets. D’autres mesures, in situ et en laboratoire, s'avèrent nécessaires. Nous avons pu établir des expressions pour les termes d'échange thermique entre le fluide et la roche et à l'intérieur du fluide lui-même. Souhaitant donc modéliser le phénomène à l'aide d'une approche adaptée au milieu discontinu, notre choix s'est porte sur le logiciel UDEC (Universal Distinct Element Code) dont la structure permettait moyennant quelques modifications d'accueillir les développements envisagés. Les algorithmes de calcul sont basés sur les différences de vitesse entre les transferts thermiques convectifs et conductifs. Nous avons testé notre modèle dans le cas de l'écoulement d'un fluide froid entre 2 blocs. Dans le cas d'une modélisation thermohydraulique, les échanges thermiques calculés sont cohérents et s'accordent avec ceux calculés par une autre approche numérique. On observe en effet que la convection thermique croit avec l'ouverture hydraulique de la fracture, la vitesse du fluide et décroit avec sa viscosité. Des calculs thermo-hydromécaniques ont montré la nécessité d'alterner les calculs thermiques et les calculs hydromécaniques suffisamment fréquemment pour rendre compte de la réalité du couplage. Notre modèle a été utilisé à grande échelle et a permis également d'interpréter les anomalies thermiques mesurées sur le site géothermal du Cézallier
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Keruzoré, Nicolas. "Caractérisation thermique de l'équipement roue et frein aéronautique hautes performances par voies théorique numérique et expérimentale." Thesis, Paris 10, 2018. http://www.theses.fr/2018PA100127.
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Pour l’équipementier qui développe des roues et des freins d’aéronefs, le comportement thermique de l’équipement constitue un point de design majeur intervenant dans la conception. Cette discipline est aujourd’hui au centre des efforts de progression, car le concepteur est challengé sur la diminution de la masse du système. De ce fait, les limites en températures sont plus fréquemment atteintes, ce qu’il faut désormais anticiper dès l’appel d’offre pour éviter les itérations de conception. Cependant, les conditions dans lesquelles opère le système ainsi que son comportement thermique, sont mal connus et mal maîtrisés. Le caractère prédictif des simulations numériques faites pour dimensionner la structure, dépend directement de la précision du modèle et avec laquelle sont introduites, les conditions aux limites imposées en service à la structure.Aujourd’hui Safran ne dispose pas d’outil, ni de moyen suffisamment fiable pour prédire dès la phase de pré-dimensionnement, le comportement thermique de l’ensemble Roue & Frein. Il est connu que le design du frein et de la roue ont une influence réciproque sur la cinétique thermique de l’ensemble.Savoir prédire le comportement qualitatif du produit, en réponse aux sollicitations demandées par l’avionneur, permet de faire en amont des choix technologiques dont l’impact sur la thermique sera connu. Ainsi, la conception est dé-risquée d’éventuelles itérations de design pouvant retarder de plusieurs années la certification d’un avion.L’objet de cette thèse, est de proposer des solutions pour reproduire qualitativement la thermique Roue & Frein d’un avion, en prenant en compte des paramètres physiques associés aux solutions technologiques employées. Nous illustrons également que ces outils sont aussi un moyen de connaître les conditions dans lesquelles opère le système, lorsque l’on connaît à l’avance sa réponse en température en prenant le problème de manière inverse<br>For the equipment manufacturer who develops aircraft wheels and brakes, the thermal behavior of the equipment refers to a major reference design point. This discipline is today at the center of concerns, because the designer is challenged on the system mass improvements. As a result, the temperature limits are more frequently reached, which must now be anticipated as early as possible.The pre-design phase should now also allow avoiding design iterations. However, the conditions under which the system operates and its thermal behavior, are poorly understood and poorly controlled. The predictive nature of the numerical simulations used to design the structure, depends directly on the model’s accuracy and on the in service boundary conditions imposed to the system.Today, Safran does not have any enough reliable tool or means to predict the thermal behavior of the Wheels & Brake assembly right from the pre-design phase. It is known that the design of the brake and the wheel have a reciprocal influence on the thermal kinetics of the system. Knowing how to predict the thermal behavior of the product, in response to stresses requested by the aircraft manufacturer, allows upstream technological choices whose impact on the thermal kinetics will be known. Thus, the design is disregarded of possible design iterations that could delay the aircraft certification by several years.The purpose of this thesis is to propose solutions to qualitatively reproduce the thermal behavior of an aircraft braking system, taking into account physical parameters associated with technological solutions. We also illustrate that these tools are also a way of knowing the conditions under which the system operates, when one knows in advance its temperature response by taking the problem in the opposite way
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Djibrilla, Saley Abdoulazizi. "Tomographie hydraulique des milieux poreux hétérogènes à partir de traçage thermique : approches expérimentales." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMR102/document.
Full textAbstract:
L'importance des enjeux liés à la qualité et à la connaissance de l'eau souterraine nécessite de caractériser le fonctionnement des nappes d’eaux souterraines. En hydrogéologie, les méthodes qui permettent de réaliser le modèle conceptuel d’un aquifère reposent généralement sur l’observation et la caractérisation du milieu, à partir notamment de la mise en place de forages et la réalisation de pompages d’essai. Cependant, ces méthodes présentent des limites pour caractériser la variabilité spatiale des aquifères hétérogènes. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés au développement d’approches expérimentales qui utilisent des informations issues de traçage thermique ou salin pour la caractérisation des paramètres hydrauliques des milieux hétérogènes poreux. Ce choix expérimental a été justifié 1) par les difficultés de prise en compte des hétérogénéités hydrauliques dans les milieux poreux naturels et 2) pour une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu en situation contrôlée. Dans les travaux réalisés, nous avons tout d’abord proposé d’utiliser des mesures thermiques ponctuelles, puis obtenues dans l'infrarouge thermique pour estimer les paramètres hydrauliques en milieux poreux hétérogènes. Cependant, les méthodes de traçage thermiques étant limitées dans les zones faiblement perméables, nous avons fait évoluer notre approche en la combinant avec une méthode géophysique (Potentiel Spontané). Cette méthode, sensible aux écoulements des fluides et aux processus thermoélectrique et électrochimique, nous a permis de collecter des données temporelles intéressantes pour surveiller des variations thermiques ou saline provoquées dans les milieux. Les mesures obtenues ont été par la suite utilisées dans des algorithmes d’inversion pour estimer les distributions spatiales des propriétés hydrauliques. Les résultats obtenus nous ont permis de montrer l’efficacité de ces approches pour la caractérisation des milieux hétérogènes et par conséquent pour la modélisation des écoulements des fluides dans ces milieux<br>The importance of issues related to the quality of groundwater requires characterizing the operation of groundwater aquifers. Hydrogeological methods used to carry out conceptual model of an aquifer are generally based on the observation and characterization of the medium, by using boreholes and carrying out of pumping test operations. However, these methods present some limitations in characterizing the spatial variability of heterogeneous aquifers. In this thesis, we develop experimental approaches that use information from thermal or saline tracing for the characterization of hydraulic parameters in heterogeneous porous media. The choice of using experimental approaches was justified 1) by difficulties of taking into account hydraulic heterogeneities in natural porous media and 2) for a better understanding of the phenomena involved in a controlled situation. In this work, we first proposed the use of punctual thermal measurements, then measurements obtained by using thermal infrared to estimate hydraulic parameters in heterogeneous porous media. However, as thermal tracing methods are limited in low permeability areas, we improved our approach by combining it with a geophysical method (Spontaneous Potential). This method, sensitive to fluid flows and thermoelectric and electrochemical processes, has allowed us to collect interesting temporal data to monitor thermal or saline variations in the media. The measurements obtained were then used in inversion algorithms to estimate the spatial distributions of hydraulic properties. The results obtained allowed to demonstrate the effectiveness of these approaches for the characterization of heterogeneous media and consequently for the modelling of fluid flows
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Guedia, Guemo Gilles Romuald. "Modélisation et caractérisation thermique de machines électriques synchrones à aimants permanents." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0023/document.
Full textAbstract:
Les machines électriques synchrones à aimants permanents sont susceptibles de rencontrer un disfonctionnement suite à un échauffement non maîtrisé. L’objectif de cette étude est de développer un modèle thermique générique et prédictif pouvant simuler diverses situations d’intérêts: régime permanent, régime transitoire, mode dégradé, entrefer immergé, haute vitesse. Pour cela, la méthode nodale est utilisée pour développer le modèle thermique générique. En parallèle, un banc d’essai et un prototype sont conçus pour valider le modèle. L’étude de sensibilité des résultats du modèle à certains paramètres montrent que certains coefficients de convection, certaines conductances de contact et la conductivité thermique radiale du bobinage ont une influence considérable sur les résultats du modèle. Cependant ces paramètres sont mal connus, car ils sont issus des formules empiriques ou des abaques. Grâce au prototype et au modèle développé, ces paramètres sont identifiés. Trois méthodes d’identification sont testées pour aboutir à une stratégie d’identification: les algorithmes génétiques, la méthode de Gauss-Newton et la méthode de Levenberg-Marquardt. Plusieurs essais sont effectués sur le prototype instrumenté. La mesure des températures à des lieux précis du prototype permet d’identifier les paramètres mal connus et de valider le modèle<br>Permanent magnet synchronous machines are likely to break down due to poorly controlled heating. The goal of this study was to develop a generic and predictive thermal model to calculate the temperature of machines during the design phase simulating temperatures at various states. These states include: steady state, transient state, fault mode, axial circulating of a cooling fluid in the air-gap and high speed. The lumped parameter method was used to develop this generic thermal model. Meanwhile, a test bench and a prototype instrumented with thermocouples were manufactured to validate the model at the same time. Sensitivity studies of the results of the model to some parameters demonstrated that some convective coefficients, contact conductances and the thermal conductivity of the winding in the radial direction influenced the model. However, these parameters are poorly known, because empirical formulas or abacus are used to calculate them. Using, the prototype and the developed model, these parameters were identified. Three methods of identification were tested in order to find a strategy for the identification: the genetic algorithms method, the Gauss-Newton method and the Levenberg-Marquardt method. Many tests were done on the prototype. The measure of the temperatures on the specific place allows to identify these parameters and to validate the model
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Tadé, Valentina. "Modélisation de la variabilité spatiale et temporelle de la température de surface pour un sol homogène avec relief." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00084669.
Full textAbstract:
Cette étude traite de la simulation de la variabilité spatiale et temporelle de la température de surface pour des sols avec relief.<br /><br /> L'approche 1D développée pour les modèles simplifiés consiste à exprimer la température en un point de la surface du sol avec relief comme une combinaison d'une température "ombre" et d'une température "soleil" du sol équivalent plat horizontal. Les phénomènes prépondérants de la variabilité de la température sont isolés par la réalisation de mesures en extérieur sur une maquette à profil sinusoïdal. Les mesures obtenues permettent de valider le code thermique 3D de référence.<br /><br />Différents modèles analytiques 1D sont développés et validés par rapport à ce code. L'application de la méthode "ombre/soleil" par passage dans l'espace de Fourier conduit à une bonne concordance entre le modèle et la solution de référence 3D.
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Maachou, Vaxelaire Asma. "Identification par modèle non entier non linéaire : application à la modélisation de la diffusion thermique." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14725/document.
Full textAbstract:
Les modèles linéaires non entiers ont prouvé leur efficacité dans la modélisation de la diffusion thermique pour de faibles variations de température. Cependant, pour de grandes variations de température, les paramètres thermiques dépendent de la température. Par conséquent, la diffusion thermique est régie par un modèle non linéaire non entier. Dans cette thèse, une classe de modèles non linéaires non entiers, basée sur les séries de Volterra non entières, est proposée. Les paramètres non linéaires, tels que les s^n-pôles et l’ordre commensurable, sont estimés au même titre que les coefficients linéaires. Ensuite, le comportement thermique d’un échantillon de fer ARMCO est modélisé pour de grandes variations de température<br>Linear fractional differentiation models have proven their efficacy in modeling thermaldiffusive phenomena for small temperature variations. However, for large temperature variations,the thermal parameters are no longer constant but vary along with the temperatureitself. Consequently, the thermal system could be modeled by non linear fractional differentialmodels. Volterra series are first extended to fractional derivatives. Volterra seriesare then used for modeling a non linear thermal system, constituted of an ARMCO iron sample,for large temperature variations
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Munaretto, Fabio. "Étude de l'influence de l'inertie thermique sur les performances énergétiques des bâtiments." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01068784.
Full textAbstract:
Étant de plus en plus isolés, les bâtiments très performants sont très sensibles aux apports solaires transmis par les vitrages ainsi qu'aux apports internes. Dans ce contexte, l'inertie thermique peut être utile en stockant l'énergie excédentaire et en réduisant les variations de température, améliorant ainsi le confort thermique.Évaluer la performance énergétique, environnementale et le confort thermique des bâtiments nécessite des outils de simulation thermique dynamique (STD) fiables. Historiquement, les modélisateurs ont essayé de trouver un compromis approprié entre précision et efficacité. Des hypothèses simplificatrices ont alors été intégrées dans les outils STD et ont un lien étroit avec l'inertie thermique. La validité de telles hypothèses, notamment la globalisation des échanges convectifs et radiatifs GLO intérieurs, ou la distribution forfaitaire des apports solaires transmis par les vitrages nécessitent particulièrement d'être remises en questions dans le contexte des bâtiments très isolés.Ainsi, un modèle découplant les échanges convectifs et radiatifs GLO ainsi qu'un modèle de suivi de la tache solaire (modèles détaillés) ont été implémentés dans une plateforme de simulation mettant en œuvre l'analyse modale et une discrétisation par volumes finis.Une première comparaison entre les modèles détaillés et simplifiés a été réalisée sur des cas d'études du "BESTEST", intégrant aussi des résultats d'outils STD de référence au niveau international (EnergyPlus, ESP-r, TRNSYS). Un travail similaire a été réalisé sur le cas d'une maison passive instrumentée (plateforme INCAS à Chambéry) en utilisant des techniques d'analyses d'incertitudes et de sensibilité.Les résultats montrent qu'une tendance à la baisse concernant les besoins de chauffage et de refroidissement existe en ce qui concerne les modèles détaillés considérés ici. D'autre part, il semble que ces modèles détaillés ne contribuent pas à diminuer significativement les écarts entre les simulations et les mesures.
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Noba, Ibrahima Sory. "Modélisation et simulation numérique du comportement de chargement de gaz naturel liquéfié dans une cuve de méthanier." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0312.
Full textAbstract:
Le processus d’évaporation du Gaz Naturel Liquéfié (GNL) dans les cuves de méthanier est essentiellement lié aux infiltrations thermiques à travers les parois de l’isolation et également aux ballottements du liquide dans la cuve (sloshing). La plupart des modèles développés jusque-là donnent des prédictions en supposant un taux d’évaporation constant ou concept du BOR Design. Étant donné que le taux d’évaporation réel dépend de beaucoup plus de paramètres physiques car le GNL est un mélange multi-espèces constitué essentiellement de méthane, stocké à sa température d’ébullition d’environ -161 °C à pression atmosphérique. Un modèle 0D dynamique permettant de prédire les transferts thermiques et l’évolution des propriétés thermodynamiques a été développé. Le modèle est utilisé pour étudier la variation de la quantité, de la composition et des propriétés thermodynamiques du GNL et du BOG (Boil-Off Gas) au cours du temps en navigation réelle. Ce concept est appelé BOR opérationnel. Le BOR Design est utilisé dans l’industrie pour mesurer la performance énergétique d’un navire transportant du GNL. Elle est indicative et exprime la capacité de l’isolation à laisser entrer la chaleur dans la cuve. Contrairement au BOR Design, le Boil-Off Rate (BOR) opérationnel est un concept nouveau qui permet de prédire le comportement réel d’un navire transportant du GNL par la modélisation des phénomènes physiques complexes prenant en compte les aspects thermiques, thermodynamiques, changements de phase et sloshing connaissant son profil opérationnel. Les corrélations menées dans le modèle développé ont permis d’avoir des résultats avec des erreurs relatives comprises entre 2 % et 5 % entre l’observation et la simulation sur l’évaporation naturelle<br>The evaporation process of Liquefied Natural Gas (LNG) in LNG vessel tanks is closely related to heat infiltration through the walls of the insulation and also to the sloshing of the liquid in the tank. Most of the models developed give predictions assuming a constant evaporation rate or BOR Design. Real evaporation depends on many more physical parameters because LNG is a multi-component mixture consisted essentially of methane, stored at its boiling point of about -161 °C at atmospheric pressure. A detailed zero-dimensional (0D) dynamic tool that enables one to evaluate the thermal transfers and thermodynamic properties in LNG carrier tanks has been developed. The model is used to investigate the variation of the LNG and BOG quantity, composition and thermodynamic properties during typical voyage profiles of a case study LNG carrier or Operational BOR concept. The principle of the operational Boil-Off Rate (Operational BOR in this paper) is different from the design BOR. The design BOR is a benchmark of the thermal performance of the insulation under standard environmental conditions in a stationary configuration, translated into daily evaporation rate for pure methane. Conversely, the Operational BOR which is an unsteady calculation of the thermal and thermodynamic state of LNG, is designed to measure the amount of boil-off gas produced during the navigation taking into account the actual environmental conditions. A correlations studies carried out in the model gave results with relative errors between 2% and 5% of natural BOG between observation and simulation