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Dissertations / Theses on the topic 'Flux de chaleur au divertor'
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Gallo, Alberto. "Impact of the plasma geometry on the divertor power exhaust in a magnetic fusion reactor." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0001/document.
Full textAbstract:
Une compréhension profonde du transport du plasma au bord d'un réacteur à fusion par confinement magnétique est obligatoire pour gérer l'extraction de puissance. Dans les dispositifs de fusion de nouvelle génération, des limites technologiques contraignent le flux de chaleur maximal au divertor. Pour une puissance d'échappement donnée le flux de chaleur maximal est déterminé par l'amplitude de l'empreinte du plasma au mur. Les profils de flux de chaleur au divertor peuvent être paramétrés par deux échelles de longueur du transport. Nous remettons en question l'interprétation actuelle de ces deux échelles de longueur en étudiant l'impact de la géométrie du divertor sur l'échappement. En particulier, un élargissement des profils de flux de chaleur avec la longueur de la jambe du divertor externe est diagnostiqué. Des efforts de modélisation ont montré que les simulations diffusives reproduisent les profils expérimentaux de flux de chaleur pour les plasmas à jambes courtes. Inversement, l'étalement du flux de chaleur pour une longe jambe du divertor est reproduit par un modèle turbulent, soulignant l'importance de la turbulence aussi dans le divertor. Ces résultats remettent en question l'interprétation de la largeur du flux de chaleur comme grandeur liée a la main SOL uniquement. Les configurations magnétiques avec une longe jambe du divertor mettent en évidence l'importance du transport asymétrique dans le divertor. Nous concluons que le transport dans la main SOL et celui dans le divertor ne sont pas à découpler et nous soulignons l'importance de la géométrie magnétique sur le transport turbulent avec l'avantage potentiel d'un inattendu étalement du dépôt de puissance<br>A deep understanding of plasma transport at the edge of a magnetically confined fusion device is mandatory for a sustainable and controlled handling of the power exhaust. In the next-generation fusion device ITER, technological limits constrain the peak heat flux on the divertor. For a given exhaust power the peak heat flux is determined by the extent of the plasma footprint on the wall. Heat flux profiles at the divertor targets of X-point configurations can be parametrized by using two length scales for the transport of heat in SOL. In this work, we challenge the current interpretation of these two length scales by studying the impact of divertor geometry modifications on the heat exhaust. In particular, a significant broadening of the heat flux profiles at the outer divertor target is diagnosed while increasing the length of the outer divertor leg. Modelling efforts showed that diffusive simulations well reproduce the experimental heat flux profiles for short-legged plasmas. Conversely, the broadening of the heat flux for a long divertor leg is reproduced by a turbulent model, highlighting the importance of turbulent transport not only in the main SOL but also in the divertor. These results question the current interpretation of the heat flux width as a purely main SOL transport length scale. In fact, long divertor leg magnetic configurations highlighted the importance of asymmetric divertor transport. We therefore conclude that main SOL and divertor SOL transport cannot be arbitrarily disentangled and we underline the importance of the divertor magnetic geometry in enhancing asymmetric turbulent transport with the potential benefit of an unexpected power spreading
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Gallo, Alberto. "Impact of the plasma geometry on the divertor power exhaust in a magnetic fusion reactor." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0001.
Full textAbstract:
Une compréhension profonde du transport du plasma au bord d'un réacteur à fusion par confinement magnétique est obligatoire pour gérer l'extraction de puissance. Dans les dispositifs de fusion de nouvelle génération, des limites technologiques contraignent le flux de chaleur maximal au divertor. Pour une puissance d'échappement donnée le flux de chaleur maximal est déterminé par l'amplitude de l'empreinte du plasma au mur. Les profils de flux de chaleur au divertor peuvent être paramétrés par deux échelles de longueur du transport. Nous remettons en question l'interprétation actuelle de ces deux échelles de longueur en étudiant l'impact de la géométrie du divertor sur l'échappement. En particulier, un élargissement des profils de flux de chaleur avec la longueur de la jambe du divertor externe est diagnostiqué. Des efforts de modélisation ont montré que les simulations diffusives reproduisent les profils expérimentaux de flux de chaleur pour les plasmas à jambes courtes. Inversement, l'étalement du flux de chaleur pour une longe jambe du divertor est reproduit par un modèle turbulent, soulignant l'importance de la turbulence aussi dans le divertor. Ces résultats remettent en question l'interprétation de la largeur du flux de chaleur comme grandeur liée a la main SOL uniquement. Les configurations magnétiques avec une longe jambe du divertor mettent en évidence l'importance du transport asymétrique dans le divertor. Nous concluons que le transport dans la main SOL et celui dans le divertor ne sont pas à découpler et nous soulignons l'importance de la géométrie magnétique sur le transport turbulent avec l'avantage potentiel d'un inattendu étalement du dépôt de puissance<br>A deep understanding of plasma transport at the edge of a magnetically confined fusion device is mandatory for a sustainable and controlled handling of the power exhaust. In the next-generation fusion device ITER, technological limits constrain the peak heat flux on the divertor. For a given exhaust power the peak heat flux is determined by the extent of the plasma footprint on the wall. Heat flux profiles at the divertor targets of X-point configurations can be parametrized by using two length scales for the transport of heat in SOL. In this work, we challenge the current interpretation of these two length scales by studying the impact of divertor geometry modifications on the heat exhaust. In particular, a significant broadening of the heat flux profiles at the outer divertor target is diagnosed while increasing the length of the outer divertor leg. Modelling efforts showed that diffusive simulations well reproduce the experimental heat flux profiles for short-legged plasmas. Conversely, the broadening of the heat flux for a long divertor leg is reproduced by a turbulent model, highlighting the importance of turbulent transport not only in the main SOL but also in the divertor. These results question the current interpretation of the heat flux width as a purely main SOL transport length scale. In fact, long divertor leg magnetic configurations highlighted the importance of asymmetric divertor transport. We therefore conclude that main SOL and divertor SOL transport cannot be arbitrarily disentangled and we underline the importance of the divertor magnetic geometry in enhancing asymmetric turbulent transport with the potential benefit of an unexpected power spreading
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Grosjean, Alex. "Impact of geometry and shaping of the plasma facing components on hot spot generation in tokamak devices." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2020. http://www.theses.fr/2020AIXM0556.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit en support du projet ITER, sur l’étude du comportement thermique de prototypes de CFP dans des tokamaks supraconducteurs : EAST et WEST. Ces prototypes correspondent à un enchaînement de monoblocs de tungstène le long d’un tube de refroidissement, séparés par des interstices (0.5 mm), qui permet d’extraire la chaleur de ces composants. L’introduction de ces interstices entre monoblocs (toroïdaux) ou entre barres de monoblocs (poloïdaux), implique que le bord poloïdal peut être exposé aux lignes de champ avec une incidence quasi-normale. Un échauffement local très important est attendu sur une fine bande latérale de la surface supérieure de chaque monobloc, qui peut être accentué dans le cas où les composants sont désalignés. Nous proposons dans ce travail d’étudier l’impact de deux géométries (arête vive et chanfrein) de ces composants ainsi que de leurs désalignements sur la génération de points chauds locaux, à l’aide de diagnostics embarqués (TC/FBG), et d’une caméra infrarouge très haute résolution (~0.1 mm/pixel), dont l’émissivité varie en fonction de la longueur d’onde, de la température, et de l’état de surface, qui évolue au contact du plasma, lors des différentes campagnes expérimentales. Les sondes de Langmuir permettront de mesurer la température du plasma, et par conséquent d’estimer les rayons de Larmor des ions, qui pourront jouer un rôle important dans la distribution locale du flux de chaleur autour des bords poloïdaux et toroïdaux. Les travaux menés ici, montrent la cohérence entre les calculs prédictifs et les résultats expérimentaux et appuient la décision d'ITER de biseauter les MBs pour protéger leurs bords d'attaque<br>This PhD falls within ITER project support, aiming to study the thermal behavior of ITER-like PFC prototypes in two superconducting tokamaks: EAST (Hefei) and WEST (Cadarache). These prototypes correspond to castellated tungsten monoblocks placed along a cooling tube with small gaps (0.5 mm) between them, called plasma-facing units, to extract the heat from the components. The introduction of gaps between monoblocks (toroidal) and plasma-facing units (poloidal), to relieve the thermomechanical stresses in the divertor, implies that poloidal leading edges may be exposed to near-normal incidence angle. A local overheating is expected in a thin lateral band at the top of each monoblocks, which can be enhanced when the neighboring components are misaligned. In this work, we propose to study the impact of two geometries (sharp and chamfered LEs) of these components, as well as their misalignments on local hot spot generation, by means of embedded diagnostics (TC/FBG), and a submillimeter infrared system (~0.1 mm/pixel), whose emissivity varies with wavelength, and the temperature, but above all, the surface state of the component, which evolves under plasma exposure, during the experimental campaigns. The divertor Langmuir probes measure the plasma temperature, and thus estimate the ion Larmor radius that may play a role in the local heat flux distribution around poloidal and toroidal edges. The results presented in this thesis, confirming the modelling predictions by experimental measurements, support the final decision by ITER to include 0.5 mm toroidal beveling of monoblocks on the vertical divertor targets to protect poloidal leading edges from excessive heat flux
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Moshman, Nathan David. "Implantation, flux and recoil distributions for plasma species impinging on tokamak divertor materials." Diss., [La Jolla] : University of California, San Diego, 2009. http://wwwlib.umi.com/cr/ucsd/fullcit?p1464056.
Full textAbstract:
Thesis (M.S.)--University of California, San Diego, 2009.<br>Title from first page of PDF file (viewed June 16, 2009). Available via ProQuest Digital Dissertations. Includes bibliographical references (p. 88).
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Costanzo, Laurent. "Etude expérimentale des aspects topologiques du divertor ergodique de Tore Supra." Aix-Marseille 1, 2001. http://www.theses.fr/2001AIX11033.
Full textAbstract:
La maîtrise du dépôt de puissance sur la paroi des tokamaks est essentielle pour la réalisation des futures machines de fusion thermonucléaire. L'interaction plasma-paroi peut être gérée par la présence de limiteurs ou de divertors. Le divertor ergodique installé dans Tore Supra est un exemple atypique des divertors magnétiques. Il consiste à appliquer une perturbation magnétique résonnante qui établit une topologie particulière du plasma en contact avec la paroi (plasma de bord). Nous avons réalisé des expériences permettant d'étudier les flux thermiques qui tombent sur les neutraliseurs du divertor ergodique. Cette analyse quantitative et qualitative des flux thermiques en fonction des conditions expérimentales a permis de déterminer les profils de dépôt de puissance le long des neutraliseurs. L'influence de la densité électronique du plasma, du chauffage additionnel, des impuretés et du gaz utilisé a été mise en évidence. Une étude expérimentale du facteur de transmission de la chaleur γ dans la gaine a égé réalisée avec la mise en cohérence des mesures effectuées par les sondes de Langmuir et la thermographie infrarouge. Il ressort de cette étude que pour les décharges en ohmique en deutérium et la plupart du temps en hélium, on a confirmé expérimentalement que γ=7 conformément à la théorie. Par ailleurs, un accroissement de ce facteur avec la puissance additionnelle a été montré. Le "plasma détaché", qui est un régime permettant de réduire le dépôt de puissance sur les parois, nécessite un contrôle en temps réel optimisé. Une nouvelle voie de caractérisation du détachement a donc été développée. Elle est basée sur la variation du flux parallèle thermique dérivée des signaux infrarouges. Une cartographie du détachement avec la détermination d'un Degré de Détachement "infrarouge" 2D a été réalisée permettant de localiser la zone où le détachement débute. Ce concept est applicable à tous les types de machine indépendamment de la configuration. Une comparaison divertor ergodique/divertor axisymétrique est également présentée notamment en ce qui concerne le dépôt de puissance dans les deux configurations. On montre que le faible niveau de flux thermiques avec le divertor ergodique en fait une solution alternative à ne pas négliger.
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Gable, Robert. "Température, gradient et flux de chaleur terrestre : mesures, interprétation /." Orléans : Éd. du Bureau de recherches géologiques et minières, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb377010343.
Full text
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Crosatti, Lorenzo. "Experimental and numerical investigation of the thermal performance of gas-cooled divertor modules." Diss., Atlanta, Ga. : Georgia Institute of Technology, 2008. http://hdl.handle.net/1853/24717.
Full textAbstract:
Thesis (Ph.D.)--Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, 2008.<br>Committee Co-Chair: Minami Yoda, Co-Advisor; Committee Co-Chair: Said I. Abdel-Khalik; Committee Member: Donald R. Webster; Committee Member: Narayanan M. Komerath; Committee Member: S. Mostafa Ghiaasiaan; Committee Member: Yogendra Joshi
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Gwon, Hyoseong. "Study on the Transport of High Heat Flux and the Thermal Mechanical Response of Fusion Reactor Divertor." Kyoto University, 2014. http://hdl.handle.net/2433/192208.
Full text
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Athier, Gilles. "Optimisation des flux thermiques au sein de réseaux d'échangeurs de chaleur." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT005G.
Full textAbstract:
Nous presentons dans ce memoire une approche mathematique et numerique des problemes que posent la conception et le remodelage de reseaux d'echangeurs de chaleur selon un critere technico-economique. Pour ce faire, nous avons developpe un modele permettant de resoudre des problemes de grande taille sans avoir recours a des concepts thermodynamiques ou heuristiques qui, malgre leur capacite a obtenir des solutions de bonne qualite ont le desavantage de ne considerer qu'un espace de recherche reduit et donc de conduire a l'obtention de solutions sous optimales. L'approche retenue consiste a formuler un probleme d'optimisation de nature mixte non lineaire, resolu par une approche a deux niveaux. A un niveau superieur, un algorithme de recuit simule permet de definir diverses configurations de reseaux d'echangeurs de chaleur et de gerer les conditions de convergence du modele. Les variables de fonctionnement issues de ces structures sont optimisees a un niveau inferieur par un algorithme de programmation non lineaire. L'efficacite de la methode ainsi formulee est demontree par la resolution de nombreux exemples de conception et de remodelage. Ces problemes, composes de 4 a 75 courants proviennent de la litterature (4sp1 a 20sp1) ou de l'industrie.
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Jakubowski, Marcin. "Magnetic field topology and heat flux patterns under the influence of the dynamic ergodic divertor of the TEXTOR tokamak." [S.l.] : [s.n.], 2004. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=972555390.
Full text
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Toudji, Sid-Ali Amine. "Pervaporation de composés purs : approche expérimentale du couplage entre transfert de matière et transfert de chaleur." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0100.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est l'étude du procédé de pervaporation et plus particulièrement la compréhension des mécanismes de transfert de masse et de chaleur dans une membrane en polymère qualifiée de dense. Une meilleures compréhension des mécanismes permettrait de lever les verrous limitant le développement de ce procédé, comme les faibles flux de matière ainsi que l'origine et la quantité de chaleur nécessaire au transfert à travers la membrane. Pour cela, nous avons développé un dispositif expérimental qui permet de mesurer en simultané les densités de flux de matière et de chaleur. La configuration frontale statique de perméation du dispositif mis en place donne accès au profil de température du liquide d'alimentation. Ces données de température ont permis de calculer les densités de flux de chaleur engagées durant les expériences de pervaporation grâce à un calcul par méthode inverse couplé à une simulation STAR CCM+. La densité de flux de matière est mesurée par une nouvelle méthode. La nouvelle méthode utilise un capteur de pression situé dans le réservoir d'alimentation permettant de mesurer en continu la densité de flux de matière synchronisée avec la mesure des températures. Afin de simplifier au maximum les contraintes expérimentales, nous nous sommes restreints à la perméation de composés purs. La corrélation des deux flux mesurés nous a conduit à observer que la quantité de chaleur prise au fluide en amont pour pervaporer une unité de masse de liquide pur est inférieure à la quantité de chaleur nécessaire pour vaporiser ce même liquide. Elle représente 50 % de celle-ci dans le cas de l’eau et seulement 25 % dans le cas de l’éthanol<br>The aim of this work is to study the pervaporation process and specifically to understand the mass and heat transport mechanisms in a dense polymeric membrane. A better understanding of these mechanisms would make it possible to improve the limiting parameters for the development of this process, such as the low mass fluxes as well as the origin and the quantity of heat required for transport through the membrane. In order to answer these questions, we have developed an experimental setup that allows simultaneous measurement of mass flux and heat flux density. The dead-end permeation of the setup developed gives access to the temperature profile of the liquid feed. These temperature data make possible the estimation of the heat flux densities engaged during the pervaporation experiments by means of an inverse computation coupled with a STAR CCM + simulation. The mass flux is measured by a new method in addition to the gravimetric method used as a reference. The new method uses a pressure sensor located in the feed tank to continuously measure the mass flux with 1Hz raw acquisition frequency synchronized with the temperature measurement. In order to simplify the experimental constraints, we applied only permeation of pure liquids. The correlation of the two fluxes (mass and heat density) measured led us to observe that the amount of heat taken to the feed side to pervaporate a unit mass of pure liquid is less than the amount of heat required to vaporize the same liquid. It represents 50% of it in the case of water and only 25% in the case of the ethanol
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Delarochelambert, Thierry. "Etude expérimentale et théorique des transferts thermiques couples en convection naturelle à travers une double paroi verticale à haute densité de flux de chaleur." Mulhouse, 1997. http://www.theses.fr/1997MULH0506.
Full textAbstract:
Les transferts de chaleur par convection naturelle, rayonnement et conduction à travers les parois métalliques simples et doubles fortement chauffées se rencontrent fréquemment dans les dispositifs de chauffage ou de récupération de chaleur domestiques et industriels, mais n'ont jamais fait l'objet de recherches spécifiques. Une étude théorique approfondie de ces couplages est présentée à partir d'une recherche bibliographique très large, en particulier sur la transition turbulente. Un dispositif expérimental permet d'appliquer un flux de chaleur uniforme élevé régulé sur une face d'une double paroi en acier noir épais de largeur réglable. Les équations elliptiques de transfert radiatif et de transport conducto-convectives turbulentes sont résolues au moyen du code fluent. Le fonctionnement de la double paroi est mis en évidence, et une nouvelle corrélation globale du flux de chaleur interne d'une double paroi rayonnante est établie, ainsi qu'un critère d'optimisation. Une méthode thermoanémométrique corrélative et spectrale est développée au moyen d'une sonde unique en quartz à double microthermocouple. Les champs moyens et fluctuants de température et de vitesse, les densités de flux convectifs et radiatifs, ainsi que la structure turbulente des couches limites thermiques sont ainsi déterminés expérimentalement, particulièrement en régime de transition. La méthode thermoanémométrique et le bilan thermique complet sont valides sur une plaque plane verticale conductrice et rayonnante. Il apparaît que le nombre de Grashof critique diminue fortement lorsque la densité du flux augmente, même si le rayonnement domine.
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Patej, Stéphanie. "Structure d'écoulement au sein d'une nappe liquide soumise à un flux de chaleur." Poitiers, 2000. http://www.theses.fr/2000POIT2291.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif principal de caracteriser experimentalement le transfert de chaleur convectif intervenant dans une nappe liquide soumise a une source de chaleur ponctuelle et s'inscrit dans le cadre de recherches effectuees sur la securite incendie dans le milieu aeronautique. Le transfert convectif mis en evidence dans cette etude provient d'un phenomene appele effet marangoni ou encore thermocapillarite. Pour realiser son analyse, deux dispositifs experimentaux, l'un a echelle reduite et l'autre a echelle intermediaire, sont realises faisant intervenir des techniques de mesures particulieres telles que la thermographie infrarouge et le systeme de p. I. V. . Lorsque le liquide est initialement au repos, on observe l'existence d'un ecoulement convectif situe juste devant la flamme et constitue d'une couche thermocapillaire et d'un tourbillon. Cet ensemble evolue avec la propagation de la flamme suivant un regime pulsatoire. De ce fait, l'ensemble couche thermocapillaire-tourbillon se forme de facon periodique. L'organisation convective se modifie aussi avec la temperature initiale du liquide et le rapport de forme de l'installation experimentale. Le fait de donner une vitesse initiale a la nappe liquide altere ce regime pulsatoire. En effet, que la propagation se fasse a co ou a contre-courant, l'effet marangoni est inhibe par la convection forcee issue de l'ecoulement initial.
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Bourras, Denis. "Estimation par satellite du flux de chaleur latente a la surface des oceans." Paris 6, 1999. http://www.theses.fr/1999PA066073.
Full textAbstract:
Le calcul des flux turbulents a l'interface ocean/atmosphere est necessaire pour etablir des bilans d'energie precis a la surface de la mer ou pour forcer des modeles de circulation oceanique. Au cours de ce travail, nous decrivons en detail la methode bulk qui constitue une parametrisation des echanges turbulents a l'interface air-mer. Nous levons une ambiguite quant au calcul des valeurs neutres des coefficients d'echange, puis nous proposons un algorithme de calcul des flux. Nous developpons une methode originale d'estimation de flux de chaleur latente par radiometrie hyperfrequence spatiale, inspiree des travaux de liu 1990. La methode consiste en un reseau de neurones artificiels, dont les parametres d'entree sont la temperature de surface de la mer et des combinaisons de temperatures de brillance sensibles aux differents parametres du flux. Nous appliquons cet algorithme aux donnees des experiences semaphore (eymard et al. , 1993), catch/fastex (eymard et al. , 1999) et toga/coare (webster and lukas, 1992). Nos comparaisons montrent que la methode des reseaux de neurones constitue une solution precise dans la plupart des cas. Nous trouvons que les structures horizontales du flux estimees par le reseau de neurones sont coherentes avec celles des champs de surface issus des modeles de prevision meteorologique, pour plusieurs cas des experiences semaphore et catch. Dans chaque situation, nous soulignons que l'ecart entre les mesures spatiales et les champs modele est lie aux variations spatiales de la stabilite dans la couche limite de surface. Pour estimer ce dernier parametre, nous proposons un modele 2d stationnaire a z=cte, qui decrit l'adaptation de la temperature de l'air a celle de la surface. Nous parametrisons les effets de la vitesse verticale en fonction de la divergence du vent horizontal. Ce modele tres simple nous permet de restituer des champs de ta fideles a ceux des modeles de prevision, pour trois situations de semaphore et catch.
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Ben, Moussa Hocine. "Etude des transferts de chaleur et de masse dans un silo à grains soumis à un flux de chaleur pariétal instationnaire." Poitiers, 1989. http://www.theses.fr/1989POIT2313.
Full textAbstract:
Le present memoire propose une etude experimentale des transferts de chaleur et de masse dans un silo a grains soumis a un flux de chaleur parietal instationnaire. Les travaux ont ete conduits sur une maquette cylindrique, metallique, de diametre 40 cm et de hauteur 2 m, ouverte a ses extremites inferieure et superieure et contenant des billes d'argile expansee humidifiees qui simulent le grain. Dans une premiere partie on s'interesse a l'obtention experimentale des cinetiques de sechage pour bien caracteriser le materiau de simulation et rechercher la limite de validite de ces cinetiques en presence d'une variation brusque de temperature. Dans une deuxieme partie nous avons modelise et etudie experimentalement l'influence de la convection naturelle sur le sechage d'une masse de grain. L'ecriture du systeme d'equations adimensionnelles permet de mettre en evidence les nombres qui gouvernent le probleme. La determination experimentale du champ de temperature permet de remonter a celui de la vitesse de convection naturelle. La convection massique reste du second ordre devant la convection thermique. Le sechage du grain s'effectue progressivement des parois vers le centre et du bas vers le haut suivant un front determine par la vitesse de convection naturelle. La quantite d'eau evaporee est une fonction du flux applique a la paroi et de la duree d'application. L'experience effectuee justifie parfaitement les previsions que l'on peut faire en utilisant les nombres adimensionnels resultant de l'analyse des equations de transferts
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Suleiman, Ahed. "Evaluation par méthode inverse de la distribution de flux de chaleur pariétaux d'une plaque plane verticale en présence d'une perturbation radiative." Toulouse, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAT0017.
Full textAbstract:
Le but de cette recherche est d’identifier, à l'aide d'une méthode inverse, la valeur des échanges convectifs générés par une plaque plane verticale, uniformément chauffée et perturbée par une source d'éclairement locale sur sa face avant. La réalisation de ce travail a nécessité une approche à la fois expérimentale et numérique. L'expérimentation est constituée d'une enceinte de dimensions réduites, de la plaque plane et d'une source de rayonnement modulable en puissance qui a nécessité un étalonnage préalable. Une méthode de simulation inverse, basée sur un algorithme adapté, détermine le flux global libéré par la plaque active ainsi que ses températures de surface. Un calcul des flux radiatifs de l'enceinte permet, par bilan thermique, d'obtenir les différents flux convectifs sur la face avant de la plaque et on déduit ainsi la valeur des coefficients d'échanges convectifs. Deux types de résultats sont proposés. Ceux correspondant aux études menées en régime permanent qui ont permis de valider, de manière satisfaisante, la méthode inverse utilisée par rapport à des corrélations de la littérature. D'autres, menées en régime transitoire, conduisent à l'évaluation en fonction du temps des coefficients d'échanges convectifs. Un calcul d'erreurs complète cette étude et confirme la fiabilité de la méthode. La conclusion finale de ce travail est que les algorithmes de simulation développés sont robustes, ce qui rend la méthode utilisable pour d'autres applications<br>The aim of this research is to identify, with the help of an inverse method, the value of convective heat exchanges generated by a uniformly heated vertical plane plate on which a radiative local perturbation is imposed. Experimental and numerical approaches were necessary to develop this work. The experimental system was composed of an enclosure with reduced dimensions, of the plane plate and of the radiative source of which the power was first determined by calibration. The use of the inverse method leads to the knowledge of the global flux leaving the plate and of the surface temperatures. Flux radiative calculations lead, by application of a thermal balance, to the determination of the convective heat exchanges. Finally, we can determine the values of the convective heat exchange coefficients. Two types of results are proposed. Those, corresponding to the steady state lead to the correct validation of the inverse method by comparison with a relation provided by the literature. The other ones lead in unsteady state give the evaluation of the heat exchange coefficients depending from the time. Uncertainty calculations confirm the viability of the inverse method. Finally, the main results given by this work correspond to the algorithm's robustness, which can lead to the use of the method for other applications
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Moraes, Jorge Marcos de. "Etude de la convection naturelle laminaire permanente entre deux plans paralleles avec des conditions pariétales imposées sur la densité du flux de chaleur." Perpignan, 1992. http://www.theses.fr/1992PERP0118.
Full textAbstract:
On etudie le developpement de l'ecoulement de convection naturelle laminaire permanente entre deux plans verticaux paralleles avec une entree adiabatique suivie des parois soumises a des densites de flux thermique constantes mais non necessairement egales. Deux methodes numeriques ont ete utilisees pour resoudre le probleme physique: dans la premiere, le canal est place dans un grand domaine rectangulaire, ce qui permet la prise en compte des regions environnantes au canal dans l'analyse des comportements dynamique et thermique a l'interieur de celui-ci; dans la seconde, l'ecoulement n'est analyse qu'a l'interieur du canal et les equations de transferts sont simplifiees dans le cadre des approximations de la couche limite. Pour le cas ou la longueur adiabatique est egale a zero, les resultats sont compares a ceux des etudes numeriques et experimentales d'autres auteurs. Pour les autres cas, les resultats obtenus par les deux methodes sont compares
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Crespy, Charles. "Contribution à la mesure de champs de température bi et tri-dimensionnels par photographie de Speckle : application à l'estimation des flux de chaleur pariétaux." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0031/these.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à la mise en œuvre d'un dispositif optique de Photographie de Speckle dédié à la mesure des champs de température dans les écoulements d'air bidimensionnels et tridimensionnels et plus particulièrement à l'estimation des transferts thermiques en proche paroi. Dans un premier temps, le dispositif expérimental est conçu et optimisé pour l'étude d'objets de phase thermiques. Puis, une métrologie originale est développée pour l'estimation du aux convectif pariétal. Elle permet, notamment, d'accroître significativement la résolution spatiale et la précision des mesures en présence de forts gradients de température et de s'affranchir des phénomènes de diffraction qui introduisent un biais important lors d'une mesure pariétale. Cette nouvelle approche est validée avec succès, lors d'une campagne de mesure menée, sur un écoulement d'impact de jet d'air plan, simultanément par Photographie de Speckle et par une méthode de référence basée sur un bilan thermique à la paroi. Enfin, un algorithme de reconstruction de champs de température tridimensionnels n'utilisant qu'une direction de mesure est développé. Cette technique présente l'avantage de pouvoir être utilisable dans le cadre des problématiques pariétales. Elle est mise en œuvre a n d'estimer différents paramètres 3-D d'une couche limite de convection naturelle<br>This study deals with the implementation of a Speckle Photography experimental device in order to measure temperature fields in bidimensional and tridimensional air flows, specially it focuses on near wall heat transfers estimation. First of all, an experimental device is designed and optimized for thermal phase object studies. Then, an original metrology to measure convective parietal heat flux is developed. It allows to increase spatial resolution and measurement accuracy, and to correct measurements from diffraction phenomenon which introduces a bias in parietal measurement. This technique is successfully validated with a measurement campaign on an air jet impingement flow simultaneously perform with the Speckle Photography technique and with a balance method. Finally, a tridimensionnal field estimation algorithm which needs a narrow viewing angle is developed. This technique has the advantage to be used in the parietal problems. It's implemented to estimate the thickness and the position of a free convective boundary layer
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Seghouani, Lotfi. "Étude expérimentale de la convection mixte avec flux uniforme sur la paroi pour un conduit circulaire incliné." Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2003.
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Cheng, Li Zhen. "Interprétation des données de flux de chaleur et de gravité dans le bouclier canadien." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape4/PQDD_0020/NQ49058.pdf.
Full text
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Phordoy, Jacques. "Influence d'une transpiration sur un écoulement turbulent en canal, mesure des flux de chaleur." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT108H.
Full textAbstract:
Les ecoulements de geofluides se caracterisent souvent par la presence de gradients de densite. Ces derniers jouent un role tres important car ils conditionnent les echanges turbulents de masse, de quantite de mouvement et d'energie entre la couche melangee de surface et le fond de l'ecoulement. La connaissance de ces processus necessite une investigation experimentale qui repose, entre autres, sur la mesure et l'analyse des flux turbulents de chaleur. C'est cette question qui fait l'objet du travail presente: l'etude a ete menee sur un ecoulement d'eau en canal ou les flux de chaleur ont ete produits par injection parietale, au travers d'une paroi poreuse en bronze fritte, l'eau injectee etant a temperature plus faible que celle de l'ecoulement principal. Dans un premier temps, la velocimetrie laser a ete validee en etudiant l'ecoulement etabli en canal sans transpiration. Dans un deuxieme temps, l'ecoulement en canal a ete perturbe par une injection parietale d'eau en regime isotherme. Cette etude de reference a permis de retrouver l'essentiel des resultats de la litterature et de montrer l'influence de la transpiration, aussi bien que les quantites moyennes que sur les caracteristiques turbulentes. Dans un troisieme temps, l'ecoulement principal a ete perturbe par une injection parietale avec flux de chaleur. Les flux turbulents ont ete mesures par l'association d'un anemometre a laser et d'un thermocouple. On observe une forte correlation fluctuations de vitesse longitudinale fluctuations de temperature. Enfin, des resultats numeriques sont presentes
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Marraffa, Lionel. "Contribution du calcul numérique à l'évaluation de flux de chaleur pour des écoulements hypersoniques." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0270.
Full textAbstract:
Une méthodologie d'analyse de flux de chaleur dans des écoulements hypersoniques est présentée. Cette étude a nécessité la mise au point et l'utilisation de divers outils numériques, qui sont brièvement décrits. Les modèles physiques intervenant dans la description d'écoulements de gaz à haute enthalpie font l'objet d'une première partie. Les aspects expérimentaux sont ensuite évoqués : le deuxième volet de ce travail examine les écoulements dans les tuyères d'essais hypersoniques. Cette étude fait l'objet de plusieurs publications jointes à cette thèse. La faible influence des modèles physico-chimiques sur les propriétés thermodynamiques de l'écoulement est établie. L'hétérogénéité de l'écoulement en sortie d'une tuyère en forme à section semi-circulaire est confirmée par un calcul d'écoulement visqueux tridimensionnel. L'analyse critique de l'évaluation des flux et des marges qui leur sont associées est faite. Ce point est illustré par des exemples de calculs d'écoulement pour des sondes d'entrée atmosphérique. Pour ces calculs, une extension pour des températures jusqu'à 15000 K des polynômes interpolant les propriétés thermodynamiques des constituants de l'air et de l'atmosphère de titan est proposée, et appliquée à la rentrée de la sonde Cassini/Huygens. Les propriétés de transport nécessaires sont établies. Les diverses données concernant les cinétiques de vibration et de réaction sont rassemblées et complétées. L'influence des modèles thermodynamiques est démontrée pour un tube à choc contenant un mélange représentatif de l'atmosphère de titan. Des calculs d'écoulement de gaz non réactif visqueux, et de gaz hors équilibre non visqueux et visqueux sont effectués. Les résultats présentés concernent principalement les problèmes de cinétique chimique et vibrationnelle et les flux de chaleur convectifs. Les transferts radiatifs sont évoqués
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Cheng, Li Zhen. "Interprétation des données de flux de chaleur et de gravité dans le Bouclier Canadien /." Thèse, Montréal : Chicoutimi : Université du Québec à Montréal ;. Université du Québec à Chicoutimi, 1999. http://theses.uqac.ca.
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Lopez, Lopez Ma Guadalupe. "Mesure de coefficients de transfert thermique Gaz Solide. Application au réacteur à l'inversion de flux." Aix-Marseille 3, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX30086.
Full textAbstract:
Les échangeurs de chaleur compacts permettent d'économiser l'énergie. Ils utilisent comme vecteur de stockage de chaleur une surface d'échange caractérisée par une faible perte de charge et une efficacité thermique élevée. Les empilements de grilles offrent des performances particulièrement intéressantes dans ce domaine, et ce à un coût réduit. Nous avons mesuré les coefficients de transfert de chaleur et le facteur de friction des grilles. La méthode dynamique, consistant à analyser la réponse à un échelon de température a été utilisée. La perte de charge est mesurée directement avec un tube en U. Les grilles diffèrent par la nature de leur matériau, leur porosité et le diamètre des fils. La longueur et la compacité de l'empilement, ainsi que le débit de gaz, ont été variés. Des corrélations reliant les performances des grilles à leurs caractéristiques géométriques ont été établies. Elles permettent de prévoir l'efficacité d'un échangeur compact et d'en optimiser la conception<br>Compact heat exchangers allow heat recovery. With an intermediate heat storage in compact surfaces, they provide at the same time a low pressure drop and a high heat transfer efficiency. Stacks of woven screen offer particularly interesting performances, at relatively low costs. We have measured the heat transfer coefficients and the friction factors for woven screens. The transient technique was used, which basis is the analysis of responses to a step change in inlet temperature. The pressure drop has been directly measured in an U tube manometer. Woven screens differ in materials nature, porosity and wire diameter. The stack length and compactness as well as gas flow have been modified in a wide range. Correlations relating woven screens performances and their associated geometric properties, have been established. They govern the efficiency pattern of a compact heat exchanger, enhancing their design
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Hassaine, Ahmed. "Etude des transferts d'impulsion et de chaleur par convection forcée dans un canal à parois sinusoïdales soumises à un flux de chaleur de densité constante." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10046.
Full textAbstract:
L'auteur etudie le transfert de chaleur dans un ecoulement laminaire, permanent et bidimensionnel. Le caractere periodique de l'ecoulement permet, pour son etude dans sa zone centrale, de restreindre le domaine etudie a un module de longueur egale a une longueur d'onde des parois, situe loin des extremites du canal. Cette particularite impose des conditions periodiques pour la vitesse et la temperature a l'entree et a la sortie du module. La configuration geometrique des parois rend necessaire l'utilisation d'une transformation de coordonnees pour ramener le domaine physique a un domaine de calcul rectangulaire facilitant ainsi la formulation des conditions aux limites. L'elaboration des equations algebriques approximant le probleme etudie fait appel a l'integration des equations differentielles de base suivant les faces d'un volume elementaire du fluide. Leur discretisation utilise la loi puissance proposee par s. V. Patankar et des differences finies centrees. Le programme informatique elabore par l'auteur calcule les distributions de la vitesse et de la composante periodique de la temperature, le coefficient de transfert thermique et le nombre de nusselt locaux des parois et, le nombre de nusselt moyen de la region centrale du canal. Les calculs sont realises pour l'eau et l'air, pour differentes valeurs des parametres geometriques du canal et du nombre de reynolds de l'ecoulement
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Kalla, Lamine. "Convection naturelle au sein d'une couche horizontale poreuse soumise à des flux de chaleur uniformes." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape8/PQDD_0027/MQ49796.pdf.
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Dupland, Laure. "Modélisation de la turbulence thermique : modèles algébriques pour la prévision des flux de chaleur turbulents." Toulouse, ENSAE, 2005. http://www.theses.fr/2005ESAE0023.
Full textAbstract:
Cette thèse traite des modèles thermiques algébriques explicites EAHFM pour la prévision des flux de chaleur turbulents. Moyennant une condition d’équilibre local de la turbulence, l’équation de transport de ces derniers se simplifie en une relation algébrique, s'affranchissant de l'hypothèse de nombre de Prandtl turbulent constant. Le flux de chaleur résultant est alors désaligné du gradient de température moyenne, palliant ainsi les défauts des modèles à diffusivité turbulente. L'expression du flux de chaleur turbulent dépendant des quatre échelles de la turbulence dynamique et thermique (k, ε, k[indice ϑ] et ε[indice ϑ]), la résolution de leur équation de transport est requise. Toutefois, en supposant constant le rapport r des temps caractéristiques de la turbulence, on s’exempte de la résolution des deux équations de transport thermiques. Des contraintes sur les constantes du modèle ont été développées de manière à satisfaire certains comportements physiques de base : écoulements homogènes et couche limite soumise ou non à un gradient de pression adverse. Un jeu de constantes a pu être obtenu dans chacune des deux approches (hypothèse sur r constant ou non). Un modèle de paroi a été développé de sorte que les composantes du flux de chaleur s’amortissent correctement au voisinage d’une paroi. Le modèle ainsi obtenu a été dans un premier temps appliqué aux écoulements de similitude, puis sa version simplifiée en association avec le modèle à deux équations k-kL en formulation EARSM a été implantée dans le code Navier-Stokes elsA de l'ONERA pour être validée sur les écoulements de plaque plane chauffée, de jet débouchant et de jet impactant une paroi chauffée.
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Ringenbach, Nicolas. "Bilan radiatif et flux de chaleur en climatologie urbaine : Mesures,modélisation et validation sur Strasbourg." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2004/RINGENBACH_Nicolas_2004.pdf.
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Belattar, Sougrati. "Le traitement par corrélation des mesures simultanées de flux thermique et de température de surface appliqué à l'analyse des échanges énergétiques sur la surface d'une paroi en régime variable." Lille 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LIL10048.
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Geitner, Mickaël. "Température effective d'un système hors équilibre : fluctuations thermiques d'un microlevier soumis à un flux de chaleur." Thesis, Lyon, École normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015ENSL1026/document.
Full textAbstract:
A l’aide d’un interféromètre différentiel à quadrature de phase nous mesurons les fluctuations thermiques de la déflexion d’un micro-levier. Il est alors possible de déduire différentes propriétés mécaniques du levier telles que raideur, fréquences de résonance, facteurs de qualité etc. Dans un tel système, la précision maximale sur les mesures est limitée par le bruit de grenaille des photodiodes (shot-noise). Afin d’augmenter le rapport signal sur bruit, nous augmentons l’intensité lumineuse du laser de mesure, diminuant ainsi le bruit de fond des spectres de fluctuations thermique. En revanche, l’augmentation de l’intensité du laser a pour effet de décaler vers les basses fréquences les résonances du levier. Une première partie de ce travail de thèse a pour objectif la compréhension de ce phénomène. Ainsi, nous associons le décalage en fréquence à un échauffement du levier par le laser de l’interféromètre et au flux de chaleur associé le long du levier. Nous développons alors un modèle permettant de relier cet effet à la température de l’extrémité du levier en se basant sur un profil de température linéaire. Une seconde partie de ce travail vise à mesurer la température effective d’un levier à l’aide d’une extension du théorème fluctuation-dissipation. Nous montrons que les fluctuations de ce système hors équilibre sont plus faibles que celles attendues compte tenu du profil de température. Nous cherchons alors à identifier l’origine de ce déficit de fluctuations. Dans une dernière partie nous estimons les profils de température sur des leviers en faisant varier leurs paramètres géométriques ou leur coefficient d’absorption, ainsi que la position du laser chauffant le levier<br>Thanks to a home made quadrature phase differential interferometer, we measure the thermal fluctuations ofa cantilever. It is then possible to infer various mechanical properties such as eigenfrequencies, stiffness,quality factor, etc. In such system, the maximal precision on the measure is limited by the shotnoise of thephotodiodes. To increase the signal-noise ratio we raise the light intensity of the laser, lowering thebackground noise. Doing so, the cantilever eigen frequencies shifts to lower values. A fisrt part of this thesiswork has for objective the understanding of this phenomenon. Thus, we associate this frequency shift with aheating of the cantilever by the laser. We develop a model linking this effect to the temperature at the freeend of the cantilever assuming a linear temperature profile.A second part of this thesis leads us to estimate the effective temperature of a cantilever using thefluctuation-dissipation theorem. We show that the fluctuations of our out of equilibrium system are lower thanthe fluctuations expected at equilibrium.In the last part, we estimate the temperature profiles on cantilevers by varying their geometry, absorptioncoefficient and laser position
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Biotteau, Emilie. "Caractérisation d'un milieu poreux réactif soumis à de forts flux de chaleur : application au bois Redwood." Poitiers, 2004. http://www.theses.fr/2004POIT2327.
Full textAbstract:
La compréhension des processus de dégradation thermique en milieu poreux réactif est l'objectif principal de ce mémoire. Le comportement d'un échantillon de redwood soumis à de forts flux de chaleur a été étudié numériquement et expérimentalement. Le modèle numérique développé permet de décrire les principaux modes de transferts, la réaction de pyrolyse et la transformation de la matrice solide associée. Il conduit à la résolution d'un système différentiel, non linéaire, couplé. L'anisotropie du matériau a également été prise en compte grâce à une modélisation bidimensionnelle. Expérimentalement, deux bancs d'essais ont été développés afin d’étudier la pyrolyse sous atmosphère inerte et oxydante. L'étude de la pyrolyse sous atmosphère inerte a fait ressortir le phénomène de propagation du front de réaction, modulé en intensité par un amortissement progressif du processus. Une analyse détaillée des transferts a permis d’expliciter le mécanisme de propagation. Une vitesse caractérisant cette propagation a été définie, numériquement et expérimentalement. Sous atmosphère oxydante, il a été montré que les réactions d'oxydation du charbon en surface constituent un apport de chaleur trois fois plus important que le flux incident, permettant ainsi le déclenchement et la propagation de la pyrolyse dès les faibles flux. Enfin, la prise en compte de l'anisotropie de la structure a soulevé un résultat paradoxal: le front de pyrolyse se propage plus vite dans la direction perpendiculaire aux fibres (direction caractérisée par une conductivité thermique plus faible)<br>The major purpose of this study is a better understanding of mechanisms involved in thermal degradation of porous medium (wood for instance). Numerical and experimental investigations have been carried out. A non linear coupled differential set of equations had to be solved to describe heat and mass transfer, pyrolysis reaction and the induced solid matrix transformation. Inclusion of anisotropy has been performed using 2D-simulation. Two experimental set up have been used to investigate pyrolysis under inert and ambient atmosphere. The reactive zone has been found to be very thin compared to slab length and to propagate into the sample as time proceeds. A pyrolysis front velocity has been defined experimentally and numerically. A detailed analysis of heat and mass transfer in the sample provided an improved understanding of the front propagation mechanism. Heat conduction has been found to play a major role in the heat balance whereas chemical reactions contribution has been shown to be negligible. Under oxidative atmosphere, smoldering combustion occurs at the irradiated surface and has been shown to supply three times more heat than incident heat flux so that pyrolysis starts at lower incident heat fluxes. Inclusion of structure anisotropy leads to a paradox: pyrolysis front propagates more rapidly across than along the fibres (although heat conductivity is lower across than along fibres)
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Nicholas, Jack Robert. "Heat transfer for fusion power plant divertors." Thesis, University of Oxford, 2017. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:efedf39b-401b-418f-b510-386a512314a8.
Full textAbstract:
Exhausting the thermal power from a fusion tokamak is a critical engineering challenge. The life of components designed for these conditions has a strong influence on the availability of the machine. For a fusion power plant this dependence becomes increasingly important, as it will influence the cost of electricity. The most extreme thermal loading for a fusion power plant will occur in the divertor region, where components will be expected to survive heat fluxes in excess of 10 MW/m<sup>2</sup> over a number of years. This research focussed on the development of a heat sink module for operation under such conditions, drawing on advanced cooling strategies from the aerospace industry. A reference concept was developed using conjugate Computational Fluid Dynamics. The results were experimentally validated by matching Reynolds numbers on a scaled model. Heat transfer data was captured using a transient thermochromic liquid crystal technique. The results showed excellent agreement with the corresponding numerical simulations. To facilitate comparison against other divertor heat sink proposals, a nondimensional figure of merit for cooling performance was developed. When plotted against a non-dimensional mass flow rate, the reference heat sink was shown to have superior cooling performance to all other divertor proposals to date. Results from Finite Element Analysis were used in conjunction with the ITER structural design criteria to life the heat sink. The sensitivity of life to both boundary conditions, and local geometric features, were explored. The reference design was shown to be capable of exceeding the life requirements for heat fluxes in excess of 15 MW/m<sup>2</sup>. A number of heat sinks, based on the reference design, were fabricated. These underwent non-destructive testing, before experimentation in a high-heat flux facility developed by the author. The heat transfer performance of the tested modules was found to exceed that predicted by numerical modelling, which was concluded to be caused by the fabrication processes used.
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Villemure, Charles. "Optimisation à l'aide d'algorithmes génétiques d'un stratifié poreux soumis à un flux thermique en convection naturelle." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24394/24394.pdf.
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Louleh, Ziad. "Modélisation et conduite des réacteurs discontinus par analyse des flux thermiques." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT037G.
Full textAbstract:
Dans le domaine de la chimie fine ou pharmaceutique, le reacteur discontinu est l'appareil autour duquel s'organise la production. La conduite de ces reacteurs revient a un probleme de controle thermique qui reste difficile a maitriser. La difficulte provient, d'une part, de la nature discontinue des modes operatoires, et d'autre part, du caractere polyvalent des reacteurs. Dans ce travail on propose une nouvelle approche du probleme qui vise a la fois a definir un systeme thermique presentant une plus grande pilotabilite et a developper un systeme de conduite permettant de resoudre simultanement les problemes de supervision et de commande. Le systeme thermique propose (en cours de brevet) combine les avantages des systemes monofluide et a fluides alternes. La gestion thermique est assuree par un melange eau-vapeur comme monofluide dans la gamme de fonctionnement intermediaire. Quand un refroidissement ou une chauffe important est necessaire, on utilise respectivement l'eau glycolee ou la vapeur. La commande calculee par un regulateur est interpretee comme le flux thermique qu'il est necessaire de fournir au milieu reactionnel pour atteindre la temperature de consigne. De plus, on calcule, pour chacun des fluides, les flux thermiques minimal et maximal que peuvent fournir ce fluide. Le flux permet alors de choisir le fluide, puis par une modelisation thermique de calculer la commande a appliquer sur ce fluide. Un dispositif experimental automatise a ete concu et realise autour d'un reacteur pilote de 16 litres. L'interet de la demarche proposee a ete valide a la fois en simulation et experimentalement sur l'installation pilote. Les resultats illustrent le principe de gestion thermique developpe et montrent la reproductibilite et les bonnes performances de cette strategie de commande. De plus, une variante du systeme permet de minimiser la quantite d'energie depensee en recyclant le melange eau-vapeur
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Ouzzane, Mohamed. "Développement simultané en convection mixte laminaire dans une conduite avec un flux de chaleur non uniforme sur sa surface externe : cas avec et sans ailettes." Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2000.
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Chambon, Gérard. "Contribution à l'étude des flux thermiques en projection plasma. Refroidissement cryogénique." Limoges, 1996. http://www.theses.fr/1996LIMO0052.
Full textAbstract:
Le controle de la temperature de l'ensemble substrat-depot en projection plasma est tres important pour obtenir des couches de qualite. La specificite de la technique a. T. C. (atmosphere et temperature controlee) est de maintenir cette temperature proche de la temperature ambiante (0 a 150c) grace a un refroidissement cryogenique. En premier lieu nous avons etudie les transferts thermiques entre un jet de plasma et une surface perpendiculaire au jet. La distribution de flux thermique est quasi gaussienne de flux maximum fmax et de rayon rg. Nos travaux experimentaux montrent que fmax evolue exponentiellement lorsque d (distance de tir) decroit augmente lineairement avec i (courant d'arc de la torche). Rg reste quasi-constant quand i varie et rg augmente avec d (d superieur ou egal a 80 mm) quand on utilise un plasma ar-he mais reste quasi constant avec un plasma ar-h2. La puissance thermique transferee pth augmente lineairement avec i. Les flux thermiques varient avec la nature de l'atmosphere ambiante (air, argon): dans tous les cas fmax (air) < fmax(argon) et rg(air) > rg(argon). Dans l'air, la dissociation de l'oxygene a 3500 k refroidit rapidement le jet de plasma. Nous avons etudie le jet de liquide cryogenique (argon liquide) pour lequel nous avons concu une buse speciale. Les gouttes se vaporisent rapidement: en consequence, a grande distance (d= 100 mm) le refroidissement est surtout du au gaz froid. A faible distance (d= 20 mm) l'impact du jet forme un film liquide continu: les flux thermiques sont alors limites par la calefaction. Pour des distances intermediaires, le refroidissement passe par un maximum. Un choix judicieux de conditions de tir plasma et de refroidissement cryogenique permet de maintenir les substrats a des temperatures proches de l'ambiante
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Yala, Malika. "Étude et réalisation de microcapteurs de flux thermique en technologie silicium." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-Yala.pdf.
Full textAbstract:
La mesure du flux thermique total échangé entre deux milieux, présente un grand intérêt, puisqu'elle permet d'établir directement des bilans énergétiques. Le principe de fonctionnement des microfluxmètres thermiques réalisés au laboratoire est basé sur la conversion du flux thermique en gradients périodiques de température. Pour cela, des discontinuités périodiques de conductivité thennique sont générées à la surface d'un substrat de silicium. Les gradients périodiques de température sont ensuite exploités à l'aide d'une thermopile planaire constituée par l'association d'un grand nombre de microthermocouples agencés en série. La thermopile délivre alors une tension qui est à la densité de flux thermique traversant le capteur. Un modèle mathématique intégrant les différents paramètres des microcapteurs a été développé et validé expérimentalement à l'aide d'un banc de caractérisation développé dans le cadre de ce travail. Une étude approfondie a été menée sur la fabrication et caractérisation des matériaux entrant dans la réalisation de cette nouvelle génération de fluxmètres. Les résultats obtenus sont très encourageants. De nombreux microcapteurs ont été fabriqués et caractérisés permettant ainsi de vérifier l'excellente répétabilité de la sensibilité et de la résistance électrique ce qui est très important pour envisager une production en grandes séries.
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Doukouré, Moussa. "Variabilité des flux turbulents de surface au sein du bassin versant d'Ara au Bénin." Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENU014/document.
Full textAbstract:
La circulation atmosphérique en Afrique de l'Ouest est caractérisée par des vents de sud-ouest (mousson) pendant la saison humide et par des vents de nord-est (harmattan) pendant la saison sèche. Cette alternance des saisons est due aux variations de pression liée à l'état des surfaces (rugosité, albédo, végétation) en réaction au forçage solaire. Ces mêmes états de surface génèrent une variabilité de flux turbulents de surface et des circulations secondaires qui rendent complexes les analyses des mesures effectuées sur place en vue de documenter les interactions surface-atmosphère. La modélisation fine échelle (LES) couramment utilisée dans l'étude de la couche limite atmosphérique est requise pour pouvoir palier à ces difficultés en raison de sa capacité à prendre en compte les flux turbulents en 3D et sur topographie complexe. Notre site d'étude est le bassin versant d'ARA située au Nord du Bénin dans un contexte Soudanien avec des propriétés de surface variables. Une analyse climatique est effectuée sur la base des observations de radiosondage, de radar UHF et de stations au sol afin d'extraire des données composites représentatives des saisons sèche et humide. Ces données composites ont servi par la suite à forcer le modèle Méso-NH dans sa version LES. Pour pouvoir caractériser les échelles de longueur des flux turbulents de surface relatives aux saisons sèche et humide, les données standard de forçage de surface de Méso-NH que sont le relief GTOPO30 (1km de résolution) et la végétation ECOCLIMAP (1km de résolution) ont été respectivement remplacer par le SRTM (90m de résolution) et les données de SPOT/HRV (20m de résolution) reéchantillonné à 90m de résolution. A l'aide d'outils statistiques comme la variographie 2D et le suivi Lagrangien, il ressort que la variabilité spatiale de la chaleur sensible H est gouvernée par le couple vent-relief tandis que celle de la chaleur latente E est difficile à mettre en lien sur végétation hétérogène (SPOT/HRV) en saison sèche. En saison humide, la variabilité spatiale du champ H dépend du vent tandis que celle du champ E dépend de la végétation. Cette étude révèle dans tous les cas que les échelles caractéristiques de ces deux champs diffèrent dans les mêmes conditions de forçage de surface et atmosphérique<br>West Africa atmosphere circulation is characterized by south-westerly wind (monsoon regime) during the wet season and north-easterly wind (harmattan regime) during the dry season. This alternation of wind regime is due to surface pressure variability linked to surface heterogeneities. Surface heterogeneities generate surface flux variability, secondary circulation and make complex analysis when trying to document surface-atmosphere feedbacks. LES modelling usually used for boundary-layer studies due to its potential to take into account 3D turbulence over complex topography, is used here to overcome these difficulties. Our site of interest is located in north of Benin characterized by Soudanian climate and heterogeneous surface properties. Climate analysis are first performed with radiosoundings, UHF radar, and EC station data in order to extract composite profile representing dry and wet season.. These composite profiles are then used to force atmosphere part of the Méso-NH LES model. To characterize turbulent fluxes length scales relative to dry and wet season, standard surface forcing data with Méso-NH like GTOPO30 orography (1km ) and ECOCLIMAP vegetation (1km) are respectively replaced by SRTM (90m) and SPOT/HRV vegetation data (20m) resampled to 90m. Along with statistical tools like 2D variography and Lagrangian, we notice that during dry season on heterogeneous vegetation, sensible heat flux H is more driven by wind and orography while we not able to discuss the latent heat flux E case. During wet season with the same surface forcing, it appears that H is driven by wind while E is more dependent to vegetation variability. Our study concludes in all case that H and E are not characterized by the same length scale
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Didorally, Sheddia. "Prévision des flux de chaleur turbulents et pariétaux par des simulations instationnaires pour des écoulements turbulents chauffés." Thesis, Toulouse, ISAE, 2014. http://www.theses.fr/2014ESAE0015/document.
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Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’amélioration des prévisions aérothermiques qui suscite l’intérêt croissant des industriels aéronautiques. Elle consiste à évaluer l’apport des méthodes URANS avancées de type SAS dans la prévision des flux de chaleur turbulents et pariétaux pour des écoulements turbulents chauffés. Elle vise aussi à situer ces approches par rapports aux modèles URANS classiques de type DRSM et hybrides RANS/LES comme la ZDES. Une extension de l’approche SAS à un modèle DRSM a d’abord été proposé afin d’obtenir une meilleure restitution des tensions de Reynolds résolues et modélisées. Ce modale SAS-DRSM a été implanté dans le code elsA de l’ONERA. Nous avons ensuite évalué les approches SAS disponibles avec ce code sur la prévention d’écoulements aérothermiques rencontrés sur avion dans un compartiment de moteur. Ces études ont montré que les approches SAS améliorent la représentation des écoulements par rapport aux modèles URANS classiques. Elles aboutissent à des écoulements fortement tridimensionnels avec de nombreuses structures turbulentes. Ces structures induisent un mélange turbulent accru et donc une meilleure prévision du flux de chaleur pariétal. De plus, nos travaux ont situé les approches de type SAS comme des méthodes plus précises que les méthodes URANS classiques sans augmentation importante du coût de calcul. Les modèles SAS ne résolvent pas les plus petites structures caractéristiques du mouvement turbulent par rapport à la ZDES qui montre des prévisions supérieures. Le modèle SAS-RDSM offre néanmoins la meilleur alternative de type SAS. Enfin, l’étude du flux de chaleur turbulent semble retrouver le fait que l’hypothèse classique de nombre de Prandtl turbulent constat n’est pas valable dans toutes les zones de l’écoulement<br>The improvement of aerothermal predictions is a major concern for aeronautic manufacturers. In line with this issue, SAS approaches are assessed on the prediction of wall and turbulent heat fluxes for heated-turbulent flows. This study also aims at evaluating these advanced URANS methods in regard to DRSM models and hybrid RANS/LES approaches as ZDES. Firstly, we proposed to combine the SAS approach and a DRSM model in order to better reproduce both resolved and modelled Reynolds stresses. This new model, called SAS-DRSM, was implemented in ONERA Navier-Strokes code elsA. Unsteady simulations of two heated turbulent flows encountered in an aircraft engine compartment were then performed to evaluate all the SAS models available in the code. These numerical studies demonstrated that SAS approaches improve prediction of the flows compared to classical URANS models. They lead to full 3D flows with many turbulent structures. These structures favour turbulent mixing and thus induce a better prediction of the wall heat fluxes. Moreover, the numerical simulations showed that SAS methods are more accurate than classical URANS models without increasing significantly calculation costs. SAS approaches are not able to resolve the smallest turbulent structures in relation to ZDES which provides better predictions. Finally, the investigation of the turbulent heat flux suggested that the constant turbulent Prendtl number assumption, that is characteristic of classical URANS models, may not be valid in some regions of the flow
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Piraccini, Giacomo. "Modeling of heat and particle transport in nuclear fusion plasmas in a tokamak: study of density regimes and ionization front control." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2019.
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Questo progetto è incentrato sulla modellizzazione del plasma di bordo dei reattori a fusione nucleare attualmente più conosciuti e diffusi al mondo, i tokamak. Nel divertore, la regione dedicata all'interazione plasma-parete, le condizioni devono garantire le transizioni da un regime caratterizzato da un plasma ionizzante e quindi con una popolazione di atomi neutri molto piccola, ad uno stato con un forte accoppiamento tra i neutri e il plasma, separati da un fronte di ionizzazione, per ottenere infine uno stato di plasma ricombinante dominato dagli atomi neutri. In questo quadro quindi, si è studiato approfonditamente il modello a due punti, un modello teorico ampiamente utilizzato nell'ambito della fisica dei plasmi di bordo. Questo modello trova un'applicazione pratica nello sviluppo di un codice a basso sforzo computazionale per la descrizione del plasma di bordo chiamato SOLDIV, che è stato sviluppato all'IRFM, istituto di ricerca sede del periodo di tirocinio. Parte del lavoro di tesi è consistito nel miglioramento del modulo per la descrizione del divertore, attraverso l'implementazione di elementi fisici aggiuntivi come il grado di detachment, con il vincolo del mantenimento di un basso tempo di calcolo. La particolare geometria del tokamak induce l'insorgere di forti flussi di calore nella zona di bordo, anche detta scrape-off layer. Questo fenomeno può avere conseguenze macroscopiche e incidere sull'efficienza della macchina se non venisse controllato, ed è stato infine oggetto di studio nel presente elaborato. L'obiettivo dell'analisi è stato quello di determinare la posizione del fronte di ionizazzione e di trovare un modello semplice 1D per poterne prevedere la locazione e il comportamento degli aspetti fisici che dominano la regione del divertore quali il fenomeno della biforcazione.
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Doukoure, Moussa. "Variabilité des flux turbulents de surface au sein du bassin versant d'Ara au Bénin." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00693477.
Full textAbstract:
La circulation atmosphérique en Afrique de l'Ouest est caractérisée par des vents de sud-ouest (mousson) pendant la saison humide et par des vents de nord-est (harmattan) pendant la saison sèche. Cette alternance des saisons est due aux variations de pression liée à l'état des surfaces (rugosité, albédo, végétation) en réaction au forçage solaire. Ces mêmes états de surface génèrent une variabilité de flux turbulents de surface et des circulations secondaires qui rendent complexes les analyses des mesures effectuées sur place en vue de documenter les interactions surface-atmosphère. La modélisation fine échelle (LES) couramment utilisée dans l'étude de la couche limite atmosphérique est requise pour pouvoir palier à ces difficultés en raison de sa capacité à prendre en compte les flux turbulents en 3D et sur topographie complexe. Notre site d'étude est le bassin versant d'ARA située au Nord du Bénin dans un contexte Soudanien avec des propriétés de surface variables. Une analyse climatique est effectuée sur la base des observations de radiosondage, de radar UHF et de stations au sol afin d'extraire des données composites représentatives des saisons sèche et humide. Ces données composites ont servi par la suite à forcer le modèle Méso-NH dans sa version LES. Pour pouvoir caractériser les échelles de longueur des flux turbulents de surface relatives aux saisons sèche et humide, les données standard de forçage de surface de Méso-NH que sont le relief GTOPO30 (1km de résolution) et la végétation ECOCLIMAP (1km de résolution) ont été respectivement remplacer par le SRTM (90m de résolution) et les données de SPOT/HRV (20m de résolution) reéchantillonné à 90m de résolution. A l'aide d'outils statistiques comme la variographie 2D et le suivi Lagrangien, il ressort que la variabilité spatiale de la chaleur sensible H est gouvernée par le couple vent-relief tandis que celle de la chaleur latente E est difficile à mettre en lien sur végétation hétérogène (SPOT/HRV) en saison sèche. En saison humide, la variabilité spatiale du champ H dépend du vent tandis que celle du champ E dépend de la végétation. Cette étude révèle dans tous les cas que les échelles caractéristiques de ces deux champs diffèrent dans les mêmes conditions de forçage de surface et atmosphérique.
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Samodi, Mohamed. "La théorie des systèmes appliquée à l'analyse du partage des flux thermiques à l'interface de deux milieux en régime variable." Lille 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LIL10047.
Full textAbstract:
On utilise les méthodes "d'onde thermique" pour interpréter les mesures simultanées de flux et de température dans un plan de section droite. Application des méthodes de la théorie du signal à l'analyse des transferts thermiques. Le travail expérimental a consisté à analyser les flux thermiques injectes dans chacun des milieux lorsque la résistance est alimentée par des signaux de type échelon.
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Salomé, Adrien. "Développement d'un outil de contrôle de la répartition du flux solaire concentré sur un récepteur de centrale à tour : application à la centrale de Thémis." Perpignan, 2012. http://www.theses.fr/2012PERP1123.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse se place dans la problématique de l’optimisation des performances de production des centrales. Plus spécifiquement, ce travail porte sur l’utilisation des spécificités des champs solaires de centrales solaires à tour (multiplicité du réflecteur primaire) pour optimiser la répartition du flux solaire réfléchi sur le récepteur (stratégies de pointage). L’intérêt est de fournir au récepteur solaire un flux solaire concentré dont la distribution est maitrisée permettant d’éviter la présence de points chauds sur le récepteur et limitant les contraintes thermomécaniques. La finalité de ce travail a été la conception d’un outil de contrôle en boucle ouverte de la répartition du flux solaire pour centrale à tour. Cet outil répond à trois critères : rapidité, fiabilité, adaptabilité. L’outil développé se décompose en un modèle optique du champ solaire (connaissance de la répartition du flux théorique sur le récepteur) et un algorithme d’optimisation (méthode TABOU, permettant de déterminer une des solutions optimales). Les résultats obtenus au cours de cette thèse ont débouché sur une expérimentation qui a permis de valider l’ensemble de la méthode de contrôle<br>Life time of components is one of the technological bottle-neck in the development of solar tower power plant technology. The receiver, which is submitted to high and variable concentrated solar flux density is particularly affected: High, variable and non-homogeneous solar flux on the solar receiver walls results in strong stresses because of high temperatures, thermal shocks and temperature gradient that contribute to the reduction of the life time of this key component. This work aims at presenting an open loop approach to control the flux density distribution delivered on a flat plate receiver for a solar power tower. Various distributions of aiming points on the aperture of the receiver are considered. The flux density distribution on the aperture is simulated by a computer code. The TABU optimization algorithm is modified according to the size of the image of each individual heliostat. This modified algorithm is implemented to select the best aiming point for each heliostat. This approach has been validated using the example of THEMIS Solar Power Tower in Targasonne, France
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Seghir-Ouali, Souhil. "Echanges convectifs à l'intérieur d'un cylindre tournant soumis à un flux d'air axial : application à l'étude thermique d'un moteur à aimants permanents de puissance élevée." Valenciennes, 2006. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/7beb69f5-85d1-475d-a9f4-6b64f8b75bf3.
Full textAbstract:
Cette thèse s’intéresse au comportement thermique en régime permanent d’un moteur électrique destiné à la propulsion navale. Une modélisation tridimensionnelle de type nodal a été développée et a débouché sur la construction d’un outil numérique de prévision du comportement thermique du moteur. Compte tenu de l’intérêt qu’offre la région d’air de l’intérieur du rotor creux pour le refroidissement de la machine étudiée, une attention particulière est consacrée à l’identification expérimentale du coefficient d’échange au niveau de la paroi interne du rotor. Pour cela nous avons conçu un banc d’essais et développé une procédure pour identifier ce coefficient d’échange. Les résultats ont permis de mettre en évidence les domaines d’influence de l’écoulement axial et de la rotation du cylindre. Au terme de cette étude des corrélations adimensionnelles reliant le taux de transfert convectif aux paramètres aérodynamiques ont pu être proposées. Une étude paramétrique réalisée à l’aide de l’outil numérique a permis d’une part, d’évaluer l’influence de différents facteurs sur la distribution des températures, et d’autre part de dégager les premières voies d’optimisation thermique et de mise en place de techniques de refroidissement efficaces<br>This thesis deals with the thermal behavior of an electric machine with permanent magnets and used for naval propulsion. A permanent three-dimensional model based on a nodal approach was developed to predict the thermal behavior of the machine in steady state. Due to the wide interest that the air region of the interior of the hollow rotor offers to cool down the machine, particular attention is carried out to the experimental identification of the heat exchange coefficient of the inner rotor surface. For this purpose, we designed a specific experimental setup and developed a procedure to identify this exchange coefficient. The results show the existence of domains where the axial flow and the rotation of the cylinder are influent. At the end of the study, dimensionless correlations connecting the heat transfer rate to the aerodynamic parameters are proposed. A parametric study using this model is carried out aiming at two objectives. The first one consists in an evaluation of the influence of several physical quantities on the temperature field. The second one aims at obtaining the inception of the thermal optimization and evaluating the most efficient cooling techniques or solutions
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Mauran, Sylvain. "Flux de gaz en milieu poreux réactif déformable : relation entre texture, propriétés mécaniques et transferts : incidence sur la mise en oeuvre des réactifs et les performances de pompes à chaleur chimiques solide-gaz." Perpignan, 1990. http://www.theses.fr/1990PERP0097.
Full textAbstract:
La problematique generale des pompes a chaleur chimiques solide-gaz (pacc) est traitee dans une premiere partie. On y montre comment adapter le procede et selectionner les reactifs selon certains criteres technico-economiques en vue d'une application donnee. L'incidence sur deux criteres primordiaux: densite energetique et puissance, de la mise en uvre du milieu poreux reactif, melange de sel participant a la reaction et d'un liant inerte (graphite expanse) favorisant les transferts, est soulignee. En deuxieme partie sont etudies plus specifiquement les transferts de gaz a travers de tels milieux. Apres avoir fait le point des differentes lois phenomenologiques regissant ces ecoulements et des correlations connues entre les parametres de transfert et la texture et/ou les proprietes mecaniques, tous caracteristiques du milieu, il est montre en quoi la specificite de nos milieux poreux experimentes, a savoir leur tres grande deformabilite, explique les performances elevees obtenues en transfert de chaleur et de masse
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Unnikrishnakurup, Sreedhar. "Etude expérimentale et numérique d'un essai de soudage TIG statique et estimation des paramètres du flux de chaleur." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20013/document.
Full textAbstract:
Le procédé de soudage à l'arc sous atmosphère inerte (TIG) est souvent employé pour des assemblages nécessitant une grande qualité du joint soudé. Les propriétés du joint soudé dépendent essentiellement du cycle thermique imposé par l'opération de soudage, de la composition chimique du matériau métallique et des mouvements convectifs du métal fondu dans le bain de fusion. L'écoulement du métal liquide dans le bain de fusion modifie la distribution de température en son sein et à proximité, ainsi que la forme géométrique du joint. Afin d'améliorer l'opération de soudage TIG, par exemple pour accroitre la productivité ou éviter des défauts rédhibitoires, il est nécessaire de bien comprendre les phénomènes physiques mis en jeu dans le bain de fusion ainsi que l'effet des paramètres opératoires (intensité, hauteur d'arc, gaz …) sur ces phénomènes physiques. Dans le but d'appréhender les phénomènes mis en jeu au cours de l'opération TIG et dans le bain de fusion, un modèle multi-physique 2D axisymétrique a été établi et résolu par la méthode des éléments finis (MEF). Les forces telles que Lorentz (électromagnétique), Marangoni (Tension superficielle), Boussinesq et la force de cisaillement du plasma d'arc ont été prises en compte au niveau du bain de fusion. Le modèle TIG établi est utilisé pour prédire la distribution de température et la distribution des vitesses dans le bain de fusion ainsi que la forme géométrique du bain de fusion. Un protocole expérimental a été développé dans le but de valider le modèle proposé. Pour cela, une opération de soudage TIG stationnaire (pas de mouvement de la torche) a été réalisée sur un disque métallique. L'opération a été contrôlée par des mesures de température, par une observation de la formation et de l'évolution de la surface du bain de fusion avec une caméra rapide et un enregistrement des paramètres opératoires (intensité et tension). Toutes les données sont synchronisées entre elles pour permettre une analyse expérimentale pertinente. La confrontation des résultats expérimentaux avec le modèle multi-physique du soudage TIG a fait apparaître une assez bonne adéquation, mais des différences existent, essentiellement liées à la méconnaissance des paramètres décrivant le flux de chaleur utilisé dans la simulation. Le flux de chaleur a été modélisé par une fonction Gaussienne qui nécessite la connaissance du rendement du procédé TIG et la distribution spatiale (ou rayon de la Gaussienne). L'estimation de ces paramètres a été réalisée par une méthode inverse. Cette méthode inverse a consisté à estimer les paramètres inconnus à partir des données expérimentales disponibles. La méthode d'optimisation dite de Levenberg-Marquardt, associée à une technique de régularisation itérative, a été utilisée pour estimer les paramètres. La pertinence et la robustesse de cette méthode ont été validées au travers de plusieurs cas numériques ; soit des cas utilisant des données « exactes » ou des données « bruitées ». Trois types d'erreurs ont été analysés séparément : bruit de mesure, erreur sur la position du capteur et imprécision sur la valeur des propriétés thermophysiques. Les deux dernière erreurs sont celles qui impactent fortement le résultat de l'estimation, essentiellement l'estimation du rendement du procédé TIG. Enfin, une partie des données expérimentales a été utilisée pour résoudre le problème inverse. Les paramètres ont été estimés avec une marge d'erreur inférieure à 10% et ils sont en bon accord avec les valeurs trouvées dans la littérature<br>Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) process is generally used for assemblies that requires high quality weld joint. The microstructure and the weld joint relies mainly on the thermal cycle due to the welding operation, the chemical composition of the metallic material and the complex flow of molten metal in the weld pool. Moreover the fluid flow in the weld pool play a major role in the temperature distribution and the final weld pool shape. Better understanding of the physical phenomena involved in the welding operation, more exactly in the weld pool, are the fundamental step for improving the GTAW operation, for example increase the productivity or avoid defects. In the present research work, a two dimensional axi-symmetric multiphysics model was established in order to predict the weld pool shape evolution in the frame of a stationary Gas Tungsten Arc Welding using a finite element numerical approach. The weld pool model included various driving forces such as self-induced electromagnetic (Lorentz force), surface tension (Marangoni force), buoyancy and the arc plasma drag force. The stated GTAW model is used for predicting the velocity and temperature distribution in the fusion zone and the final weld pool shape. In order to validate the GTAW model, an experimental set up was defined for synchronizing the acquisition of time dependent data such as temperature, weld pool radius and welding process parameters (current and voltage). Image processing algorithms were developed for the time dependent weld pool size identification from the high speed camera images. Comparison between experimental and calculated data exhibited important discrepancies on the temperature field and weld pool radius. These discrepancies are due to the incoming heat flux from the arc plasma into the work piece. The heat flux was modeled with a Gaussian function itself described with few parameters;two of these required to be estimated: GTAW efficiency and Gaussian distribution.An inverse approach is used for estimating these parameters from the available experimental data: temperature, weld pool radius and macrographs. The Levenberg-Marquardt method is used to solve the inverse heat transfer problem coupled to an iterative process regularization. Afterward the inverse heat transfer problem was investigated through few numerical cases in order to verify its robustness to three sorts of error in the input data (measurement noise, sensor location error and inaccuracies associated with the thermophysical properties). The inverse approach was robust to errors introduced on measurement data. However, errors on the position of sensors or on the knowledge of material thermo-physical properties are problematic on the GTAW efficiency estimation. Finally the inverse problem was solved with experimental measurement. The estimated parameters are in good agreement with the literature. The evaluated error on the estimated parameters is less than 10%
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Es-Sakhy, Moulay Rachid. "Convection de Rayleigh-Bénard-Marangoni en récipient cylindrique à fond conducteur soumis à un flux de chaleur localisé." Thesis, Pau, 2012. http://www.theses.fr/2012PAUU3029/document.
Full textAbstract:
Le présent travail de recherche concerne l'étude de la convection de Rayleigh-Bénard-Marangoni dans un récipient cylindrique doté d'un fond en substrat solide. Le substrat solide est chauffé sur sa face inférieure par un flux de chaleur localisé. L'étude comporte deux parties : La première partie du travail consiste en une modélisation physique du problème associée à des simulations numériques. Les équations de Navier-Stokes et de l'énergie sont résolues en 3D par une méthode de volumes finis. Un transfert de chaleur conjugué solide-liquide est considéré. Des morphologies originales de cellules (type et nombre) sont observées, elles dépendent des conditions géométriques, des nombres adimensionnels qui régissent la physique de l'écoulement (nombre de Prandtl, de Rayleigh et de Marangoni ainsi que du rapport des conductivités thermiques du substrat solide et du fluide). Les transferts de chaleur sont aussi évalués pour chaque cas d'étude. Dans la deuxième partie, nous allons détaillons une étude expérimentale de la convection de Rayleigh-Bénard-Marangoni dans la même configuration que celle étudiée numériquement. Les structures convectives et leurs évolutions sont étudiées à partir d’images relevées par thermographie infra-rouge. Différents modes d'organisation des cellules convectives ont pu être mis en évidence pour ce type de chauffage à flux thermique imposé non uniforme<br>The present research work concerns the study of Rayleigh-Bénard-Marangoni convection in a cylindrical container with a solid substrate base. This solid substrate is heated by a localized heat flux on its underside. The study is divided into two parts : The first part of the work consists of a physical modelling of the problem associated with numerical simulations. The Navier-Stokes and energy equations are solved by using a 3D finite volume method. A conjugate solid-liquid heat transfer is considered. Original morphology of cells (type and number) are observed, they are linked to the geometrical conditions, the dimensionless numbers which govern the physical problem (Prandtl, Rayleigh and Marangoni numbers and the ratio of solid substrate to liquid thermal conductivities). The heat transfers are also evaluated in each case. In the second part of the work, we present an experimental study of Rayleigh-Bénard-Marangoni convection in the same configuration as that studied numerically. Convective structures and their evolutions are studied from images recorded by infrared thermography. Different modes of organization of convective cells have been highlighted for this type of heating with imposed non-uniform heat flux
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Saidi, Azouaou. "Etude du comportement thermique d'une paroi verticale dans l'air, soumise à une répartition non uniforme de flux de chaleur : couplage convection-conduction-rayonnement." Evry-Val d'Essonne, 1993. http://www.theses.fr/1993EVRY0003.
Full textAbstract:
L'étude réalisée associe une investigation numérique et une étude expérimentale, elle traite du couplage des transferts de chaleur par convection, conduction et rayonnement engendrés par le chauffage d'une paroi verticale placée dans l'air, soumise à des répartitions de puissances dissipées non uniformes. L'étude expérimentale a été faite sur une paroi plane verticale composée de dix éléments fluxmétriques formant une paroi de 1. 50 x 0. 80 m² permettant de dissiper des puissances allant de 0 à 700 W / m² sur chaque élément de la paroi. Plusieurs configurations différenciées par la répatition des puissances dissipées le long de la hauteur de la paroi sont étudiées - chauffage uniforme, intermittent, en escalier montant ou encore en escalier descendant - Pour chaque cas étudié nous avons mesuré la distribution de la température le long de la paroi et les profils de températures et de vitesses dans l'écoulement de convection naturelle engendré par le chauffage de la paroi. Pour la résolution numérique des équations phénoménologiques deux modèles ont été utilisés : l'un traitant de la conduction interne couplée au rayonnement entre la surface solide et le milieu environnant et l'autre simulant l'écoulement de convection naturelle; il utilise la méthode de Patankar-Spalding. Le couplage des deux converge rapidement et fournit des solutions satisfaisantes confirmées par les prévisions théoriques dans les cas simples et validées par les mesures expérimentales dans les autres cas. Une étude numérique paramétique de l'influence de la conductivité et de l'émissivité de la paroi flumétrique a montré la sensivilité de l'ensemble des grandeurs caractérisant les transferts de chaleur vis à vis de ces deux paramètres.
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El, Ammouri Fouad. "Etude théorique des transferts couplés conductif, convectif et radiatif dans des écoulements gazeux hétérogènes et turbulents : mesure du flux conductif par déviation de faisceau laser." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0310.
Full textAbstract:
La partie théorique du mémoire est consacrée à l'étude des transferts couples par conduction, convection et rayonnement dans des écoulements gazeux hétérogènes et turbulents pour des géométries bidimensionnelles. Les effets des fluctuations de température et de concentrations éventuellement corrélés sur les flux de chaleur pariétaux sont particulièrement étudiés. Le rayonnement des gaz est traité à partir d'un modèle statistique à bandes étroites associé à l'approximation de Curtis-Godson. Un développement de Taylor à l'ordre deux des luminances à l'équilibre et des transmittivites de colonnes gazeuses par rapport aux fluctuations de température et de fraction molaire est utilisé afin d'exprimer les luminances locales moyennes en fonction des moments d'ordre deux et des moments croisés d'ordre deux. Ces champs sont calculés à partir d'un modèle de turbulence à six équations supplémentaires. Les quantités turbulentes transportées dans ce modèle sont l'énergie cinétique turbulente, la variance des fluctuations de température, la variance des fluctuations de la fraction massique et leurs taux de dissipation respectifs. Il apparait en conclusion que l'ensemble des résultats (flux pariétaux et température de la paroi à refroidir) sont très sensibles à la qualité de la modélisation des fluctuations de température et de concentrations dans les termes sources radiatifs des équations de transport de l'énergie, de la variance de température et de son taux de dissipation. A titre d'exemple la contribution au flux pariétal des fluctuations de température et de concentrations dans le cas ou les corrélations croisées entre ces fluctuations sont positives, est égale à la contribution des champs moyens de température et de concentrations notamment aux alentours de 1000 K. Le flux conductif pariétal dans des écoulements turbulents d'air dans un canal est déduit à partir d'une technique de déviation de faisceau laser. Le principal avantage de cette méthode est sa capacité à éliminer la contribution du flux radiatif. Sa difficulté majeure appliquée au cas turbulent, réside dans le fait qu'aucune donnée expérimentale n'est disponible dans la sous-couche conductive, petite devant le rayon du faisceau laser. Néanmoins les flux expérimentaux sont en accord avec les résultats d'un modèle de turbulence 2D pour les intervalles [1,75 10⁴-3,5 10⁴] de nombre de Reynolds et [60-120 k/mm ]de gradient pariétal de température
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Maubert, Pierre. "Etude des régimes d'écoulements et de transferts thermiques dans les systèmes en rotation soumis à un flux force." Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22100.
Full textAbstract:
Les ecoulements dans les cavites en rotation sont etudies par approche numerique. On considere des geometries simplifiees dans lesquelles se developpent des ecoulements axisymetriques, en regimes laminaire et transitionnel. Les equations de navier-stokes sont ecrites pour un fluide de boussinesq. Deux modeles numeriques sont utilises, une methode pseudo-spectrale de type collocation-chebyshev pour les cavites en rotation d'ensemble et une methode aux elements finis pour les cavites rotor-stator. Les solutions analytiques determinees a partir de l'ecoulement se developpant au voisinage d'un disque sont generalisees, pour des ecoulements laminaires, aux geometries etudiees. Pour une cavite en rotation d'ensemble, on decrit les trois types de regimes pour lesquels se developpent des structures de couches d'ekman. On montre que, suivant le rapport de forme et en fonction des taux de rotation et de flux force, des instabilites apparaissent dans l'ecoulement. Les differentes transitions resultantes sont analysees et confrontees avec des etudes theoriques et experimentales. Differentes configurations presentant des gradients thermiques parallele et perpendiculaire a l'axe de rotation sont egalement envisagees. Les resultats montrent le decouplage possible des effets dynamique et thermique. Nous effectuons alors une comparaison avec les solutions asymptotiques correspondantes. Dans le cas des cavites rotor-stator (isolee et avec veine externe), l'etude presente l'influence d'un flux force a vitesse de rotation fixee. Une analyse des regimes d'ecoulement et une approche du phenomene de reentree de l'ecoulement externe sont traitees. Une comparaison des resultats obtenus avec des lois experimentales est menee. Une geometrie plus complexe, prenant en compte un systeme de chicanes, est egalement envisagee