Dissertations / Theses: 'Hydrodynamique et changement de phase'

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Rouillon, Mathieu. "Modélisation et caractérisation expérimentale des étanchéités faciales hydrodynamiques." Thesis, Poitiers, 2017. http://www.theses.fr/2017POIT2267/document.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse est d'étudier, à l'aide d'un code de calcul numérique et d'une caractérisation sur banc d'essai, les performances et le comportement de différentes garnitures mécaniques à rainures spirales, habituellement utilisées pour dez gaz, en application de lubrification avec un liquide. La finalité de ce travail sera de statuer sur la possibilité de remplacer les garnitures mécaniques à faces lisses employées dans les applications liquides de type turbopompe cryogénique de lanceurs spatiaux par des garnitures mécaniques à faces rainurées en spirale.L'étude bibliographique présente différents travaux théoriques et expérimentaux réalisés sur la texturation de surface, le changement de phase et de la turbulence. Ces deux derniers points peuvent se produire en présence d'un fluide cryogénique. Un modèle numérique a été développé en éléments finis. Il résout l'équation de Reynolds et l'équation de l'énergie dans le film fluide. Cette dernière est formulée en enthalpie et considère le changement de phase du fluide comme un mélange homogène. Le couplage fluide/solides est considéré pour obtenir les déformations thermoélastiques des solides. La partie suivante de cette étude présente des essais expérimentaux, avec de l'eau, de garnitures mécaniques avec différentes profondeurs de rainures spirales. Une comparaison avec des faces lisses à été réalisée et montre que le couple de frottement est moins élevé lorsque des rainures spirales sont utilisées. En revanche, leur débit de fuite est plus élevé. Des changements nets de comportement apparaissent tels que de la transition laminaire-turbulent à partir d'un nombre de Reynolds de 1500, ainsi que du changement de phase à faible charge, fortes vitesse de rotation et température d'alimentation. La dernière partie confronte le modèle théorique thermoélastohydrodynamique aux essais expérimentaux en régime d'écoulement laminaire, pour un fluide monophasique et diphasique. Le modèle de changement de phase développé permet de reproduire les observations expérimentales. Malgré quelques difficultés de convergence en écoulement diphasique, le modèle pourra être utilisé pour le développement de garnitures dans des applications industrielles The main objective of this thesis is to study, through a numerical model and experimentations, the performance and behaviour of different spiral groove face seals, usually used for gas applications, in the case of liquid lubrication. The aim of this work will be to evaluate the eventuality to replace smooth mechanical face seals used in liquid cryogenic turbopumps space rocket applications by spiral groove face seals.The literature presents different theoretical and experimental studies on surface texturing, two-phase flow and turbulence. These last two points may appear when sealing a cryogenic fluid. A numerical model has been developped in finite elements. It solves the Reynolds equation and the energy equation into the fluid film. This equation is expressed using the enthalpy and can thus be used in case of homogeneous fluid phase change. Fluid/structure coupling is considered to obtain thermoelastic deformations of the solids. The next part of this study is dedicated to experiments with water lubricated spiral groove face seals with different groove depths. A comparison with smooth face seals has been done showing that the friction torque of the spiral groove face seals is lower than the smooth face seals one. On the other hand, the spiral groove flow rate is higher. Sharp changes in behaviour such as, laminar to turbulent transition from a Reynolds number equals to 1500, or two-phase flow at low pressure, high angular speed and supplying temperature of the fluid, are observed. The last part compares the thermoelastohydrodynamic theoretical model to experimental results in laminar flow, for one-phase and two-phase flow. The model is able to capture the experimental findings. Even if some convergence difficulties are encountered in two-phase flow, the model can be used for seal design in industrial applications

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Chimier, Benoît. "Modélisation des processus physiques hors équilibres lors de l'interaction d'une impulsion laser sub-picoseconde avec une cible metallique." Bordeaux 1, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR13600.

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Abstract:

Dans le cadre spécifique des impulsions sub-picosecondes, le temps de dépôt de l'énergie est inférieur au temps de chauffage des ions, mais suffisamment long pour que les électrons soient chauffés. La matière se trouve alors mécaniquement et thermiquement hors équilibre à la fin de l'impulsion. L'équilibre thermique entre les électrons et les ions est atteint après quelques picosecondes. Cette thèse consiste en l'étude et la modélisation des processus de relaxation intervenant dans des cibles métalliques irradiées par de telles impulsions laser. Une étude des comportements hydrodynamique et thermodynamique de la cible à l'échelle de la picoseconde est effectuée. Une équation d'état à deux températures est développée pour décrire la matière hors équilibre thermique (lorsque les températures électronique et ionique sont différentes), et les notions de spinodales hors équilibres et limite de cohésion sont introduites. Ce modèle est appliqué aux expériences d'ablation effectuées sur des cibles d'aluminium et de cuivre et a montré un bon accord avec les résultats expérimentaux. Par la suite, lorsque les températures sont équilibrées, un examen de la détente avec transition de phase liquide-vapeur est mené. Une estimaton de la répartition de la masse de matière liquide à travers la détente est effectuée, et un rayon moyen des gouttelettes liquides éjectées est déterminé en considérant le bilan des forces exercées sur la masse de liquide.

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Rakotondrandisa, Aina. "Modélisation et simulation numérique de matériaux à changement de phase." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMR051/document.

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Abstract:

Nous développons dans ce travail de thèse un outil de simulation numérique pour les matériaux à changement de phase (MCP), en tenant compte du phénomène de convection naturelle dans la phase liquide, pour des configurations en deux et trois dimensions. Les équations de Navier-Stokes incompressible avec le modèle de Boussinesq pour la prise en compte des forces de flottabilité liées aux effets thermiques, couplées avec une formulation de l’équation d’énergie suivant la méthode d’enthalpie, sont résolues par une méthode d’éléments finis adaptatifs. Une approche mono-domaine, consistant à résoudre les mêmes systèmes d’équations dans les phases solide et liquide, est utilisée. La vitesse est ramenée à zéro dans la phase solide, en introduisant un terme de pénalisation dans l’équation de quantité de mouvement, suivant le modèle de Carman-Kozeny, consistant à freiner la vitesse à travers un milieu poreux. Une discrétisation spatiale des équations utilisant des éléments finis de Taylor-Hood, éléments finis P2 pour la vitesse et éléments finis P1 pour la pression, est appliquée, avec un schéma d’intégration en temps implicite d’ordre deux (GEAR). Le système d’équations non-linéaires est résolu par un algorithme de Newton. Les méthodes numériques sont implémentées avec le logiciel libre FreeFem++ (www.freefem.org), disponible pour tout système d’exploitation. Les programmes sont distribués sous forme de logiciel libre, sous la forme d’une forme de toolbox simple d’utilisation, permettant à l’utilisateur de rajouter d’autres configurations numériques pour des problèmes avecchangement de phase. Nous présentons dans ce manuscrit des cas de validation du code de calcul, en simulant des cas tests bien connus, présentés par ordre de difficulté croissant : convection naturelle de l’air, fusion d’un MCP, le cycle complet fusion-solidification, chauffage par le bas d’un MCP, et enfin, la solidification de l’eau In this thesis we develop a numerical simulation tool for computing two and three-dimensional liquid-solid phase-change systems involving natural convection. It consists of solving the incompressible Navier-Stokes equations with Boussinesq approximation for thermal effects combined with an enthalpy-porosity method for the phase-change modeling, using a finite elements method with mesh adaptivity. A single-domain approach is applied by solving the same set of equations over the whole domain. A Carman-Kozeny-type penalty term is added to the momentum equation to bring to zero the velocity in the solid phase through an artificial mushy region. Model equations are discretized using Galerkin triangular finite elements. Piecewise quadratic (P2) finite-elements are used for the velocity and piecewise linear (P1) for the pressure. The coupled system of equations is integrated in time using a second-order Gear scheme. Non-linearities are treated implicitly and the resulting discrete equations are solved using a Newton algorithm. The numerical method is implemented with the finite elements software FreeFem++ (www.freefem.org), available for all existing operating systems. The programs are written and distributed as an easy-to-use open-source toolbox, allowing the user to code new numerical algorithms for similar problems with phase-change. We present several validations, by simulating classical benchmark cases of increasing difficulty: natural convection of air, melting of a phase-change material, a melting-solidification cycle, a basal melting of a phase-change material, and finally, a water freezing case

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Jacolot, Ronan Bertin Yves Ayel Vincent. "Visualisation et analyse du comportement hydrodynamique et thermique de l'écoulement du fluide dans un caloduc rainuré." Poitiers : I-Médias, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/index.php?id=312.

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Jacolot, Ronan. "Visualisation et analyse du comportement hydrodynamique et thermique de l'écoulement du fluide dans un caloduc rainuré." Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Jacolot-Ronan/2008-Jacolot-Ronan-These.pdf.

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Abstract:

Le caloduc est un dispositif de transport à haute performance dont le principe de fonctionnement repose sur le transfert thermique par changement de phase d'un fluide. Son utilisation est devenue courante sur les satellites de télécommunication afin d'en assurer le contrôle thermique. La majorité d'entre eux se compose d'une structure capillaire interne réalisée par des rainures axiales. La modélisation thermique et hydraulique des caloducs rainurés pour application spatiale nécessite une connaissance accrue du comportement des écoulements dans les rainures. Ainsi, même si l'écoulement est normalement laminaire, une surface libre gouvernée par les forces de capillarité rend difficile la détermination du coefficient de frottement au sein de la rainure. Un banc expérimental permettant la visualisation de l'interface liquide-vapeur au sein de différents profilés de caloduc a donc été développé. Cette expérience, associée à un programme de traitement d'images permet de déterminer la hauteur de liquide et du rayon de courbure du ménisque. La comparaison des résultats obtenus en écoulement laminaire isotherme, avec des simulations numériques ont permis de mieux appréhender l'influence de la tension de surface sur l'écoulement liquide. Dans un second temps, des développements conséquents du banc ont permis de l'aménager pour assurer des visualisations des interfaces liquide-vapeur en conditions thermiques. Les premières exploitations ont révélés des éléments intéressants de caractérisation du comportement du fluide dans la zone évaporateur du caloduc Heat pipe is a high performance device of thermal transfer which operation principle is based on the change of state of a fluid. Its utilization has become common on telecommunication satellite in order to assure the thermal management. Most of them are composed of an intern capillary structure made of axial grooves. High performance heat pipe modelling needs an increased knowledge of flow behaviour inside these grooves. Thus, even if this flow is usually laminar, a free surface governed by capillarity leads to many difficulties in the mean friction factor calculation. In this study, an experimental set-up has been developed in order to visualize the liquid-vapour interface for different axially grooved heat pipes. This experimentation, associated with image processing programs, allows the measurement of height of liquid and meniscus radius. The comparison between experimental results for an isotherm laminar flow and numerical simulations lead to a better knowledge of the surface tension influence on the liquid flow. In a second time, some modifications have been made on the experimental set-up in order to visualize the liquid-vapor interface in thermal condition. The first results have shown some interesting element concerning the characterization of the flow behaviour in the evaporator zone

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Furfaro, Damien. "Simulation numérique d'écoulements multiphasiques, problèmes à interfaces et changement de phase." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4751/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur la simulation numérique des écoulements multiphasiques compressibles en déséquilibre de vitesses. Un solveur de Riemann diphasique de type HLLC, à la fois robuste, simple et précis est développé et validé à partir de solutions exactes et de données expérimentales. Cette méthode numérique est étendue au cas 3D non-structuré. Par ailleurs, la construction d’une technique numérique pour la répartition de l’énergie d’une onde de choc dans les différentes phases constituant le milieu est établie et permet le respect des conditions de choc multiphasiques. L’extension multiphasique du solveur de Riemann de type HLLC est réalisée, permettant ainsi la simulation d’une plus large gamme d’applications. Enfin, un modèle de transfert de chaleur et de masse dans un brouillard de gouttes ou nuage de bulles, en présence d’effets couplés de diffusion thermique et massiques, est proposé et dévoile des résultats intéressants This work deals with the numerical simulation of compressible multiphase flows in velocity disequilibrium. A HLLC-type two-phase Riemann solver is developed and validated against exact solutions and experimental data. This solver is robust, simple, accurate and entropy preserving. The numerical method is then implemented in 3D unstructured meshes. Furthermore, a numerical technique consisting in enforcing the correct energy partition at a discrete level in agreement with the multiphase shock relations is built. The multiphase extension of the HLLC-type Riemann solver is realized and allows the simulation of a wide range of applications. Finally, a droplet heat and mass transfer model with large range of validity is derived. It is valid in any situation: evaporation, flashing and condensation. It accounts for coupled heat and mass diffusion in the gas phase, thermodynamics of the multi-component gas mixture and heat diffusion inside the liquid droplet, enabling in this way consideration of both droplets heating and cooling phenomena

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Pigot, Corentin. "Caractérisation électrique et modélisation compacte de mémoires à changement de phase." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0185.

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Abstract:

La mémoire à changement de phase (ou PCM) est considérée actuellement comme la plus mature des technologies émergentes susceptibles de pallier les limitations de la mémoire Flash-NOR pour le futur des applications embarquées. Afin de permettre la conception de circuits à base de PCM, l’utilisation d’outils tels que la simulation SPICE est nécessaire, impliquant le besoin de modèles compacts de PCM. Ces modèles doivent être rapides, continus, et précis ; à ce jour aucun modèle de la littérature ne remplit l’ensemble de ces exigences.L’objectif de cette thèse est de proposer un nouveau modèle compact de PCM, permettant la conception de circuits à base de PCM. Le modèle que nous avons développé est entièrement continu, validé sur une large gamme de tension, courant, temps et température. Construit à partir de connaissances physiques sur le fonctionnement du dispositif, il utilise un emballement thermique dans le mécanisme de Poole-Frenkel pour modéliser le seuil de commutation de la phase amorphe. L’introduction d’une variable de fraction fondue, dépendante uniquement de la température, ainsi que d’une vitesse de cristallisation dépendante de la fraction amorphe, permet la bonne modélisation de l’ensemble des dynamiques temporelles de changement d’état. De plus, une méthodologie d’extraction optimisée de la carte modèle est proposée à la suite de la validation du modèle, reposant sur une étude de sensibilité des paramètres de la carte modèle et un ensemble simple de caractérisations électriques, autorisant l’adaptation du modèle à chaque variation des procédés de fabrication pour garantir l’utilité du modèle à toutes les étapes du développement des technologies PCM Phase-change memory (PCM) is arguably the most mature emerging nonvolatile memory, foreseen for the replacement of the mainstream NOR-Flash memory for the future embedded applications. To allow the design of new PCM-based products, SPICE simulations, thus compact models, are needed. Those models need to be fast, robust and accurate; nowadays, no published model is able to fill all these requirements.The goal of this thesis is to propose a new compact model of PCM, enabling PCM-based circuit design. The model that we have developed is entirely continuous, and is validated on a wide range of voltage, current, time and temperature. Built on physical insights of the device, a thermal runaway in the Poole-Frenkel mechanism is used to model the threshold switching of the amorphous phase. Besides, the introduction of a new variable representing the melted fraction, depending only on the internal temperature, along with a crystallization speed depending on the amorphous fraction, allow the accurate modeling of all the temporal dynamics of the phase transitions. Moreover, an optimized model card extraction flow is proposed following the model validation, relying on a sensibility analysis of the model card parameters and a simple set of electrical characterizations. It enables the adjustment of the model to any process variation, and thus ensures its accuracy for the design modeling at every step of the technology development

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Viglieno, Emmanuel. "Changement catégoriel et transition de phase : les catégories perceptives comme des attracteurs." Phd thesis, Université Paul Valéry - Montpellier III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00958335.

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Abstract:

Cette thèse aborde la question du Changement Catégoriel dans la Perception et propose une approche Dynamique qui s'appuie sur la Théorie des Catastrophes et le modèle de la FRONCE. Dans nos travaux, nous assimilons les catégories perceptives à des attracteurs d'un système dynamique non linéaire. Si notre postulat est juste, alors, un ensemble de phénomènes non linéaires théoriquement associés doivent pouvoir être observé conjointement dans un changement catégoriel qui pourrait alors être considéré comme une transition de phase. Nous avons porté notre attention sur le phénomène d'Hystérèse, déjà abondamment exploré en perception, ainsi que sur les phénomènes de divergence et de ralentissement critique. Au travers d'une série de sept expérimentations, nous confrontons l'ensemble de ces hypothèses. Nous avons confirmé la présence de ces trois phénomènes lors d'un changement catégoriel. Les résultats montrent que l'hystérèse, la divergence et le ralentissement critique sont des phénomènes observés conjointement lors d'un changement de catégorie, mais qu'ils sont aussi quantitativement reliés, comme permettait de le prédire le modèle de la fronce issue de la théorie des catastrophes. D'une manière générale, nous avons conclu que les catégories perceptives étaient fortement similaires à des d'attracteurs et que l'étude et la modélisation des changements dans la perception devraient présenter un aspect nécessairement dynamique.

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Bruneau, Jean Michel. "Étude et réalisation de disques optiques ré-inscriptibles à changement de phase." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10050.

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Abstract:

Dans le domaine de l'enregistrement reversible sur disque optique, la technologie changement de phase concurrence depuis peu la suprematie de l'enregistrement magneto-optique. Dans cette these sont abordes les aspects cles de l'enregistrement a changement de phase. Les alliages a base de tellure entrant dans l'elaboration de ces disques optiques doivent pouvoir passer de facon reversible d'un etat amorphe a un etat cristallin. L'utilisation de trois types de materiaux a ete envisagee. Il s'agit des alliages ternaires gesbte et insbte ainsi que de l'alliage quaternaire aginsbte. Une etude bibliographique des travaux effectues sur ces materiaux a changement de phase est presentee dans cette these. Diverses experimentations (caracterisation structurale, analyse de la cinetique de cristallisation) ont ete effectuees sur quelques compositions. Les comportements optique et thermique des systemes de couches minces utilises en enregistrement optique a changement de phase sont modelises. Les simulations numeriques se revelent etre un outil indispensable et permettent d'optimiser les proprietes du disque optique en ecriture et en lecture. Des prototypes de disques optiques re-inscriptibles a changement de phase sont realises. Ceux elabores a partir d'un alliage de composition ge#2sb#2te#5 donnent les meilleurs resultats. La derniere partie de cette these aborde la faisabilite de disques optiques a plusieurs niveaux d'information disposes sur un meme substrat. Des solutions sont proposees pour l'elaboration d'un disque comportant un niveau d'information pre-enregistre sur lequel est superpose un niveau d'information re-inscriptible. Le cas d'un disque optique a deux niveaux re-inscriptibles a changement de phase est aussi envisage. Ce document constitue une synthese sur l'enregistrement optique a changement de phase et les resultats obtenus permettent d'envisager des applications industrielles. Il ouvre aussi certaines perspectives sur les futures generations de disques optiques.

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Dauvergne, Jean-Luc. "Réduction et inversion de modèles de conduction thermique avec changement de phase." Bordeaux 1, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR13616.

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Abstract:

"Ce travail porte sur la réduction et l'inversion de problèmes de conduction avec changement de phase. Nous proposons dans un premier temps différentes méthodes permettant de réduire efficacement ces problèmes fortement non linéaires. Il s'agit, pour la plupart, de méthodes spectrales "a priori" reposant sur la troncature de la base singulière. On distingue dans ce travail trois cas de figure. Le premier implique des conductivités thermiques indentiques en phases solide et liquide. Le second lève cette restriction de conductivités thermiques constantes mais impose des conditions aux limites particulières (Dirichlet et/ou Neumann). Le troisième, enfin, voit la mise en place de deux approches distinctes visant à réduire des problèmes généraux, c'est-à-dire à conductivités thermiques variables et pour tout type de conditions limites. La première est une méthode spectrale "a posteriori" de type P. O. D. Et la seconde repose de nouveau sur la base singulière mais pondérée en considérant un modèle de sollicitations de type Markovien. Différents tests numériques ont, à chaque étape, permis de mettre en évidence la qualité des méthodes proposées. La seconde partie de ce travail est consacrée à l'estimation de fonctions enthalpie/température qui résument à elles seules l'essentiel du phénomène de changement de phase. La méthode proposée repose sur l'écriture d'un problème d'estimation de sources par inversion d'un modèle linéaire de conduction. Le problème inverse consiste en l'intégration temporelle d'un simple modèle d'état dont les sollicitudes sont l'observation, complète ou non, de l'évolution thermique du matériau testé. On montre également que l'on peut aisément remonter aux fonctions enthalpie/température recherchées par une simple intégration temporelle des sources estimées. Des exemples numériques et une validation expérimentale ont montré la puissance de la méthode, que ce soit en termes de rapidité, de précision ou de robustesse au bruit de mesure. "

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Belghoul, Akram. "Caractérisation pétrophysique et hydrodynamique du socle cristallin." Phd thesis, Montpellier 2, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00444175.

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Abstract:

Le socle cristallin fracturé, situé à Ploemeur (Bretagne sud, France) est l'objet de ce travail de thèse. L'étude détaillée du socle nécessite une bonne compréhension de la structure interne, à savoir les propriétés intrinsèques, le mode d'écoulement, la densité et la distribution des fractures. Ce travail de thèse est consacré à la caractérisation pétrophysique des formations granitiques. Les propriétés physiques ont été déterminées à partir de l'interprétation des données de mesures de géophysique en forage, des images de paroi du puits et des mesures pétrophysiques réalisées sur carottes en laboratoire. Afin de replacer les mesures dans leur contexte lithologique, une lame mince a été analysée pour chaque mini-carotte. Les formations lithologiques rencontrées dans le socle cristallin de Ploemeur sont des schistes et granites sains et altérés, ces deux lithologies étant séparées par une zone de faille. Les résultats ont montré que les propriétés pétrophysiques des roches étaient fonction à la fois de la variation de la porosité et du degré d'altération des roches et que la topologie de l'espace poreux était fortement dépendante de la porosité. Cette thèse introduit une nouvelle formule entre la résistivité électrique et la porosité. De plus, les mesures en laboratoire sur les échantillons de Ploemeur révèlent que les vitesses sismiques ne sont pas seulement fonction de la quantité de porosité, mais aussi fonction de facteur de forme. Ce dernier a été calculé sur les échantillons du socle de Ploemeur à partir des vitesses acoustiques. Les résultats ont montré que la porosité est de forme fissurale. L'intégration des données issues des images optiques et acoustiques, des mesures de géophysique en forage, et de la description des carottes a permis d'étudier de façon détaillée la géologie et l'hydrodynamique du socle de Ploemeur. L'intégration effective de ces différentes méthodes avec les tests hydrogéologiques ressort comme la meilleure façon de caractériser les fractures et les circulations en eau dans le socle.

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Kiouseloglou, Athanasios. "Caractérisation et conception d' architectures basées sur des mémoires à changement de phase." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT128/document.

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Abstract:

Les mémoires à base de semi-conducteur sont indispensables pour les dispositifs électroniques actuels. La demande croissante pour des dispositifs mémoires fortement miniaturisées a entraîné le développement de mémoires non volatiles fiables qui sont utilisées dans des systèmes informatiques pour le stockage de données et qui sont capables d'atteindre des débits de données élevés, avec des niveaux de dissipation d'énergie équivalents voire moindres que ceux des technologies mémoires actuelles.Parmi les technologies de mémoires non-volatiles émergentes, les mémoires à changement de phase (PCM) sont le candidat le plus prometteur pour remplacer la technologie de mémoire Flash conventionnelle. Les PCM offrent une grande variété de fonctions, comme une lecture et une écriture rapide, un excellent potentiel de miniaturisation, une compatibilité CMOS et des performances élevées de rétention de données à haute température et d'endurance, et peuvent donc ouvrir la voie à des applications non seulement pour les dispositifs mémoires, mais également pour les systèmes informatiques à hautes performances. Cependant, certains problèmes de fiabilité doivent encore être résolus pour que les PCM se positionnent comme un remplacement concurrentiel de la mémoire Flash.Ce travail se concentre sur l'étude de mémoires à changement de phase intégrées afin d'optimiser leurs performances et de proposer des solutions pour surmonter les principaux points critiques de la technologie, ciblant des applications à hautes températures. Afin d'améliorer la fiabilité de la technologie, la stœchiométrie du matériau à changement de phase a été conçue de façon appropriée et des dopants ont été ajoutés, optimisant ainsi la stabilité thermique. Une diminution de la vitesse de programmation est également rapportée, ainsi qu'un drift résiduel de la résistance de l'état de faiblement résistif vers des valeurs de résistance plus élevées au cours du temps.Une nouvelle technique de programmation est introduite, permettant d'améliorer la vitesse de programmation des dispositifs et, dans le même temps, de réduire avec succès le phénomène de drift en résistance. Par ailleurs, un algorithme de programmation des PCM multi-bits est présenté. Un générateur d'impulsions fournissant des impulsions avec la tension souhaitée en sortie a été conçu et testé expérimentalement, répondant aux demandes de programmation d'une grande variété de matériaux innovants et en permettant la programmation précise et l’optimisation des performances des PCM Semiconductor memory has always been an indispensable component of modern electronic systems. The increasing demand for highly scaled memory devices has led to the development of reliable non-volatile memories that are used in computing systems for permanent data storage and are capable of achieving high data rates, with the same or lower power dissipation levels as those of current advanced memory solutions.Among the emerging non-volatile memory technologies, Phase Change Memory (PCM) is the most promising candidate to replace conventional Flash memory technology. PCM offers a wide variety of features, such as fast read and write access, excellent scalability potential, baseline CMOS compatibility and exceptional high-temperature data retention and endurance performances, and can therefore pave the way for applications not only in memory devices, but also in energy demanding, high-performance computer systems. However, some reliability issues still need to be addressed in order for PCM to establish itself as a competitive Flash memory replacement.This work focuses on the study of embedded Phase Change Memory in order to optimize device performance and propose solutions to overcome the key bottlenecks of the technology, targeting high-temperature applications. In order to enhance the reliability of the technology, the stoichiometry of the phase change material was appropriately engineered and dopants were added, resulting in an optimized thermal stability of the device. A decrease in the programming speed of the memory technology was also reported, along with a residual resistivity drift of the low resistance state towards higher resistance values over time.A novel programming technique was introduced, thanks to which the programming speed of the devices was improved and, at the same time, the resistance drift phenomenon could be successfully addressed. Moreover, an algorithm for programming PCM devices to multiple bits per cell using a single-pulse procedure was also presented. A pulse generator dedicated to provide the desired voltage pulses at its output was designed and experimentally tested, fitting the programming demands of a wide variety of materials under study and enabling accurate programming targeting the performance optimization of the technology

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Balandraud, Xavier. "Changement de phase et changements d'échelle dans les alliages à mémoire de forme." Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20013.

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Abstract:

La modelisation multi-echelles du comportement thermomecanique des alliages a memoire de forme constitue le cadre de la these. Trois echelles de description sont definies (micro, meso et macroscopique) et illustrees par des observations. L'objectif est de fournir des lois de comportement macroscopiques a l'ingenieur. Dans une partie bibliographique, nous rapportons des resultats de quasiconvexification, realisant le passage de l'echelle du reseau cristallin (microscopique) a celle d'un element de volume monocristallin (mesoscopique). De maniere alternative, nous realisons des experiences thermomecaniques sur une eprouvette monocristalline : le calcul des sources de chaleur, a partir des mesures de temperature par camera infrarouge, montre la propagation d'un front de changement de phase (localisation). Un modele meso-thermomecanique du comportement monocristallin, prenant en compte le type de symetrie de la martensite consideree, est propose dans le cadre des materiaux standards generalises. Le modele decrit la pseudoelasticite (a haute temperature) et l'apparition de deformations residuelles par reorientation de variantes de martensite (a basse temperature). L'evolution du polycristal est observee au travers d'experiences et de simulations numeriques par elements finis (en thermomecanique couplee, avec changement de phase) sur un volume elementaire representatif du materiau. Les couplages thermomecaniques (chaleur latente) et les irreversibilites mecaniques sont pris en compte dans les simulations numeriques. La definition exacte de l'etat thermodynamique d'un point macroscopique necessite la connaissance du champ de fractions volumiques de martensite dans le ver situe sous ce point. Les resultats numeriques sont alors utilises pour proposer un modele phenomenologique du comportement macroscopique polycristallin.

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Hyot, Bérangère. "Etude physique et théorique des matériaux à changement de phase pour disques optiques." Grenoble INPG, 2001. http://www.theses.fr/2001INPG0087.

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Abstract:

Le thème de cette thèse s'inscrit dans l'étude et le développement de la technologie de l'enregistrement optique réversible par changement de phase (technologie des DVD-RAM). La compréhension des phénomènes physiques intervenant dans les processus d'écriture et d'effacement des dommées est aujourd'hui indispensable pour permettre le développement des DVD de demain. La très forte interactions entre les aspects optique, thermique, thermodynamique et cinétique des transitions de phase impliqués dans des systèmes e couches minces nous a conduit à mettre en place des modèles pour chacun de ces aspects puis à coupler ces différents phénomènes dans une simulation globale; celle-ci permettant d'analyser avec précision les mécanismes et les paramètres influençant les processus d'amorphisation et de cristallisation qui régissent respectivement les opérations d'écriture et d'effacement. Cette simulation a été construite à partir d'un support expérimental varié : dépôt de couches minces, caractérisation optique d ces couches, caractérisation structurale : microscopie électronique à transmission, diffraction des rayons X, EXAFS.

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Khalloufi, Mehdi. "Ecoulements multiphasiques avec changement de phase et ébullition dans les procédés de trempe." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEM014/document.

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Abstract:

Les procédés de trempe sont largement répandus dans l'industrie en particulier dans le domaine de l'automobile, du nucléaire et de l'aérospatiale car ils ont un impact direct sur la microstructure, les propriétés mécaniques et les contraintes résiduelles de pièces critiques. La trempe est un processus fortement non-linéaire à cause des couplages forts entre la mécanique des fluides, les transferts thermiques aux différentes interfaces, les transformations de phase du solide et l'ébullition du milieu de trempe. Malgré les progrès effectués par la simulation numérique, ce procédé reste extrêmement difficile à modéliser.Dans ce travail, nous proposons le développement d'outils numériques permettant la simulation réaliste de ce procédé à l'échelle industrielle. La mécanique des fluides est simulée en utilisant une méthode d'Elements Finis stabilisés permettant de considérer des écoulements à haut nombre de Reynolds. Les transferts thermiques sont calculés directement sans l'utilisation de coefficients de transferts empiriques, en utilisant le couplage fort entre le fluide et le solide. Nous avons développé un modèle de changement de phase pour l'eau permettant de considérer les différents régimes d'ébullition. Une formulation unifiée des équations de Navier-Stokes, considérant une phase compressible et une phase incompressible a été développée afin de prendre en compte plus précisément la dynamique de la vapeur et de l'eau. Une procédure dynamique d'adaptation anisotrope de maillage, permettant une description plus fine des interfaces et une prise en compte plus précise des caractéristiques des écoulements est utilisée.Des exemples numériques exigeants ainsi qu'une validation expérimentale permettent d'évaluer la précision et la robustesse des outils proposés.Les outils développés permettent ainsi l'optimisation du mode opératoire du procédé, des ressources consommées et servent ainsi d'outils prospectifs pour la conception de produits Quenching processes of metals are widely adopted procedures in the industry, in particular automotive, nuclear and aerospace industries, since they have direct impacts on changing mechanical properties, controlling microstructure and releasing residual stresses of critical parts. Quenching is a highly nonlinear process because of the strong coupling between the fluid mechanics, heat transfer at the interface solid-fluid, phase transformation in the metal and boiling. In spite of the maturity and the popularity of numerical formulations, several involved mechanisms are still not well resolved.Therefore we propose a Direct Numerical Simulation of quenching processes at the industrial scale dealing with these phenomena. The fluid mechanics is simulated using a Finite Element Method adapted for high convective flows allowing the use of high stirring velocity in the quenching bath. Heat transfers are computed directly without the use of heat transfer coefficients but using the strong coupling between the fluid and the solid. We use a phase change model for the water that models all boiling regimes. A unified formulation of the Navier-Stokes equations, taking into account a compressible gas and an incompressible liquid is developed to model more accurately the vapor-water dynamics. A dynamic mesh adaptation procedure is used, increasing the resolution in the description of the interfaces and capturing more accurately the features of the flows.We assess the behavior and the accuracy of the proposed formulation in the simulation of time-dependent challenging numerical examples and experimental results.These recent developments enable the optimization of the process in terms of operating conditions, resources consumed and products conception

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Mennai, Amine. "Conception et réalisation de commutateurs RF à base de matériaux à transition de phase (PTM) et à changement de phase (PCM)." Thesis, Limoges, 2016. http://www.theses.fr/2016LIMO0035/document.

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Abstract:

Ces travaux de recherche portent sur la conception et la réalisation de commutateurs RF basées sur l’intégration de matériaux innovants fonctionnels tels que le dioxyde de vanadium (VO2) et les alliages de chalcogénures de types Ge2Sb2Te5 (GST) et GeTe. Le principe de fonctionnement de ces composants repose sur le changement de résistivité que présentent ces matériaux. Le VO2 possède une transition Isolant-Métal (MIT) autour de 68°C à travers laquelle le matériau passe d’un état isolant (forte résistivité) à un état métallique (faible résistivité). La transition MIT présente l’intérêt de pouvoir être initiée sous l’effet de plusieurs types de stimuli externes (thermique, électrique et optique) avec de faibles temps de commutation. Les alliages de types GST et GeTe ont la particularité de commuter réversiblement entre un état amorphe à forte résistivité à un état cristallin à faible résistivité suite à un traitement thermique spécifique. Les commutateurs à base de GST ou de GeTe présentent l'avantage de pouvoir opérer en mode bistable car le changement de résistivité présenté par ces matériaux est de type non volatile. Les composants réalisés ont de bonnes performances électriques (isolation et pertes d’insertion) sur une large bande. Nos travaux de recherche visent à proposer une solution alternative aux solutions classiques (semi-conducteurs et MEMS-RF) pour réaliser des commutateurs RF qui peuvent être par la suite utilisés dans la conception des dispositifs reconfigurables (filtres, Antennes) This research work focuses on the design and realization of RF switches based on the integration of new materials such as vanadium dioxide (VO2), Ge2Sb2Te5 (GST) and GeTe chalcogenides alloys. The operating principle of these devices is based on the resistivity change presented by these materials. VO2 exhibits a Metal-Insulator transition (MIT) around 68°C for which the material changes from an insulating state (high resistivity) to a metallic one (low resistivity). The MIT transition can be triggered in different ways (thermally, electrically and optically) with low switching time. GST and GeTe alloys have the particularity to be reversibly switched between a high resistive-amorphous state to low resistive-crystalline state, under a specific heat treatment. Thanks to the non-volatile resistivity change presented by these materials, GST/GeTe-based switches are able to operate in bistable mode. The fabricated devices exhibit good electrical performances (insertion loss and isolation) over a broadband. The aim of our work is to propose an alternative solution to conventional technologies (semiconductors and RF-MEMS), to design RF switches that can be used afterward in the design of reconfigurable devices (filters, antennas)

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Lesnicki, Dominika. "Flots microscopiques et mécanisme de la diffusion en phase liquide." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066256/document.

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Abstract:

Le manuscrit de thèse se propose de concilier les points de vue développés par les théories microscopiques et la théorie hydrodynamique sur la diffusion. Nous testons les hypothèses hydrodynamiques et tentons d'obtenir une reformulation de celles-ci à partir d'arguments microscopiques. En particulier, pour un fluide laminaire visqueux, la force exercée sur une particule sphérique ou encore le champ de vitesse autour d'une particule sphérique en mouvement, respectivement décrits par la force de Basset-Boussinesq et la solution de Stokes, seront l'objet de notre investigation. Leurs formes sont-elles pertinentes à l'échelle microscopique ? Si oui, comment peut-on les exprimer à l'échelle moléculaire ? Pour ce faire, nous avons réalisé des simulations moléculaires et basé notre développement à l'aide de la théorie de Mori-Zwanzig. Dans un premier temps, nous étudions l'évolution des fluctuations de la particule afin d'interpréter le comportement aux temps longs et réalisons le lien avec l'inertie, la diffusion et l'hydrodynamique. Puis nous proposons une nouvelle approche pour extraire le flot microscopique de fluides Lennard-Jones ou granulaires afin de le comparer directement aux solutions hydrodynamiques, ce qui nous permet d'étudier les conditions aux bords. Nous avons pu développer une expression analytique pour les conditions aux bords du flot où les fluctuations jouent un rôle clef. A l'aide des outils d'analyse développés, nous pouvons aussi investiguer le couplage entre le mouvement translationnel et rotationnel. Enfin nous étendons notre analyse à des systèmes tels que les ions aqueux et l'eau surfondue This work proposes to reconcile the points of view developed by microscopic theories and hydrodynamics on diffusion. We test the hydrodynamics hypothesis and try reformulate them from microscopic arguments. In particular, for a laminar viscous liquid, the exerced force on a spherical particle or the velocity field around the spherical particle with a prescribed velocity, respectively described by the Basset-Boussinesq force and the Stokes flow, will be the object of our investigation. Is their form relevant at microscopic scale ? If so, how can we express them at the molecular scale ? To do so, we realized molecular simulations and based our developement thanks to the Mori-Zwanzig theory which gives us exact microscopic relations. Initally, we study the evolution of fluctuations of the particle in order to interpret the behaviour at long times and link it with inertia, diffusion and hydrodynamics. Then we propose a novel approch to extract the microscopic flow of Lennard-Jones or granular fluids in order to compare it directly with the hydrodynamic solutions, which allows us to study boundary conditions. We were able to develop an analytical expression for boundary conditions of the flow where fluctuations play a key role. Thanks to our developed analysis tools, we also investigate the coupling between the translational and rotational movement. Finally, we extend our investigation to more realistic fluids such as aqueous solutions and water

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Billardello, Béatrice. "Chromatographie à contre-courant : étude de l'appareillage hydrodynamique et de ses capacités préparatives." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO10252.

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Ghezzi, Giada Eléonora. "Etude de matériaux pour mémoires à changement de phase : effets de dopage, de réduction de taille et d'interface." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00952979.

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Abstract:

Les mémoires à changement de phase sont l'un des candidats les plus prometteurs pour la prochaine génération de mémoires non-volatiles. Un intense effort de recherche est requis pour optimiser les matériaux à changement de phase (PC) utilisés dans ces mémoires. En particulier, il a été démontré que le dopage améliore les propriétés de rétention des dispositifs. Par ailleurs, l'étude des effets de réduction de taille et des effets des matériaux d'interface sur les propriétés des matériaux à changement de phase est encore un sujet de recherche ouvert. Dans ce contexte, la première partie de la thèse est dédiée à l'investigation de la structure locale de GeTe amorphe dopé avec C ou N. L'effet du dopage sur la structure a été observé expérimentalement via l'apparition d'un nouveau pic dans la fonction de distribution de paires de GeTe dopé, ce qui montre la formation d'une nouvelle liaison interatomique absente dans le matériau non dopé. La présence de nouvelles configurations incluant le carbone et l'azote a été confirmée par des simulations ab initio. L'objet de la deuxième partie de la thèse est l'influence de la réduction de taille sur la cristallisation de Ge2Sb2Te5 (GST). Des agrégats nanométriques de GST ont été fabriqués par pulvérisation puis déposés et étudiés par diffraction des rayons X en utilisant le rayonnement synchrotron. Dans l'état cristallisé une très forte déformation positive des agrégats est observée et attribuée à la matrice d'Al2O3 qui entoure les agrégats. La température de cristallisation des agrégats est de 25°C plus élevée que celle d'un film de GST de 10 nm déposé dans les mêmes conditions. Ce résultat est encourageant pour les futurs développements des mémoires à changement de phase car il montre que l'effet de réduction de taille sur la température de cristallisation peut-être faible. La troisième et dernière partie de la thèse est dédiée à l'investigation des effets des matériaux d'interface sur la température de cristallisation de films minces de GeTe et GST par des mesures de réflectivité et de diffraction des rayons X. Pour les deux matériaux, la température de cristallisation de films de 100 nm est plus grande pour une interface avec du Ta que pour une interface avec du TiN ou du SiO2. Une différence aussi marquée n'était jamais montré auparavant. Les résultats suggèrent que l'interface SiO2/GeTe est énergétiquement favorable pour la nucléation et la croissance de grains avec une orientation préférentielle et que les mécanismes de nucléation et croissance sont différents pour différents matériaux d'interface.

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Arnault, Axel. "Simulation et optimisation de l'intégration de matériaux à changement de phase dans une zone thermique." Thesis, Université Laval, 2012. http://www.theses.ulaval.ca/2012/28549/28549.pdf.

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Bertrand, Olivier. "Phénomènes de ségrégation et contraintes thermomécaniques associés au processus de changement de phase solide-liquide." Bordeaux 1, 1999. http://www.theses.fr/1999BOR10517.

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Abstract:

Les caracteristiques d'un cristal binaire sont essentiellement conditionnees par la cristallogenese. Ce processus se traduit notamment par un degagement de chaleur latente et une redistribution du solute. L'etude presentee dans ce memoire a conduit a l'elaboration d'un code de calcul permettant d'optimiser le processus de croissance cristalline dans differentes conditions operatoires. Le systeme d'equations de transferts de masse, de chaleur et de quantite de mouvement est resolu par la methode des volumes finis sur l'ensemble des phases sans necessiter d'equations de raccordement aux interfaces de changement d'etat. Cette meme methodologie, utilisee pour la resolution des equations de la mecanique des solides, a permis de realiser un module de calcul en thermoelasticite. Le calcul des contraintes generees lors de la solidification, doit permettre un meilleur controle du procede et une meilleure maitrise de la qualite du materiau forme.

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Ancellin, Matthieu. "Sur la modélisation physique et numérique du changement de phase interfacial lors d'impacts de vagues." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLN010/document.

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Abstract:

Dans le cadre du stockage de Gaz Naturel Liquéfié (GNL) dans des réservoirs flottants, tels que les méthaniers, les contraintes imposées à la cuve par le ballotement de la cargaison doivent être quantifiées. La plupart des études expérimentales ou numériques actuelles ne prennent pas en compte la possibilité de changement de phase entre le GNL et sa vapeur lors d'un impact du liquide sur la paroi. L'objectif de cette thèse est l'ajout de ce phénomène physique dans un code de mécanique des fluides numérique pour la simulation de l'impact d'une vague déferlante sur une paroi.Dans ce but, un état de l'art des différentes modélisations possibles du changement de phase en mécanique des fluides est présenté. Il a été choisi de modéliser le changement de phase entre le liquide et le gaz à une interface franche sans hypothèse d'équilibre thermodynamique à l'interface. Un système hyperbolique de lois de conservation incluant le changement de phase interfacial hors-équilibre est présenté.Deux approches sont utilisées pour la résolution numérique de ce système. La première utilise un modèle de mélange pour décrire les mailles contenant l'interface liquide-vapeur. Dans la seconde méthode, l'interface est reconstruite et évolue de manière lagrangienne. Les deux approches sont basées sur un schéma volume fini de type Roe.L'enjeu de la simulation numérique du changement de phase interfacial est la capacité du code à gérer un rapport de densité loin de 1 et une chaleur latente élevée, qui entrainent respectivement de fortes variations de pression et de température à l'interface. L'aspect thermique est le phénomène limitant dans le cadre de la simulation d'impacts de vagues avec changement de phase. Seule une fine couche limite thermique autour de l'interface tend à revenir à l'équilibre thermodynamique liquide vapeur, ce qui limite l'effet quantitatif du changement de phase In the context of Liquefied Natural Gas (LNG) transportation in floating tanks, such as in LNG carriers, the constraints imposed by the sloshing of the liquid cargo on the tank have to be estimated. Most experimental and numerical studies until now do not take into account the possibility of phase change between the LNG and its vapor during the impact of liquid on the wall. The goal of this thesis is to include this physical phenomenon into a CFD code for the simulation of a breaking wave impact on a wall.A state of the art of the different modelisations of phase change in fluid mechanics is thus presented. This work focus on the modeling of phase change between the liquid and the gas at a sharp interface, without any equilibrium hypothesis. An hyperbolic system of balance laws including non-equilibrium interfacial phase change is presented.Two approaches are used to solve numerically this system. The first one relies on a mixture model for the description of the finite volume cells containing the interface, whereas in the second approach the interface is reconstructed and evolves in a lagrangian way. Both methods are based on a Roe-type finite volume scheme.The challenge of the numerical simulation of interfacial phase change is the capacity of the code to deal with density ratio far from 1 and high latent heat, as the lead to high temperature and pressure variations at the interface. The thermal aspect is the limiting phenomenon in the frame of wave impact simulation with phase change. Only a thin boundary layer around the interface tends to return to thermodynamical equilibrium, thus limiting the quantitative effect of phase change

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Pech, Thibault. "Etude expérimentale et modélisation d'emballages de produits de santé utilisant des matériaux à changement de phase." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI039/document.

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Abstract:

Les emballages thermiques, fabriqués à partir de matériaux isolants et associés à des matériaux à changement de phase, constituent une solution à la problématique de la conservation de produits thermosensibles tout au long de la chaîne de distribution. Cependant, l'optimisation des configurations représente un défi, compte tenu du nombre de paramètres en jeu, et la voie expérimentale demeure coûteuse en temps et en ressources. C'est pourquoi un modèle numérique simplifié a été développé dans le cadre de cette thèse. La thèse comporte un volet expérimental sur la détermination de la perméabilité des emballages ainsi que l'observation de la répartition des températures au sein d'un modèle d'emballage, et un volet numérique. Le volet expérimental a permis de déterminer les coefficients de perméabilité de deux types d'emballages pour différentes configurations, montrant des différences notables selon le modèle de caisse considéré. Les fuites d'air sont principalement dues à l'ouverture de la porte, d'où l'importance du type de joint utilisé et du système de fermeture. Le corps de la caisse, de par sa méthode de manufacture, présente lui aussi des fuites, rendant impossible l'éventualité d'une caisse totalement imperméable. L'observation des températures au sein d'un emballage met en évidence une certaine stratification des températures intérieures, pouvant être diminuée par la présence d'un volume d'air suffisamment important pour permettre des mouvements de convection. Un test avec simulation d'ensoleillement a permis d'observer l'impact important du flux solaire sur le comportement thermique de la caisse, tout en mettant en évidence l'efficacité des matériaux à changement de phase pour l'absorption des variations de température. Le modèle développé est basé sur une méthode nodale. Le programme a été construit de manière à pouvoir simuler un grand nombre de configuration en faisant varier l'agencement des éléments et leur nature. La simulation d'un certain nombre de ces configurations a permis de déterminer la sensibilité du système à divers paramètres. Ainsi il a été montré que la nature du chargement (caractérisée par les valeurs de conductivité, densité et capacité thermique) constitue un paramètre influent sur le système, et donc la connaissance des produits transportés s'avère indispensable à la définition d'une configuration optimale. De la même manière, la nature des matériaux à changement de phase, et en particulier la température de fusion, a une importance notable sur le comportement du système. En revanche, la température d'introduction des MCP a peu d'influence, du moment que le matériau est introduit dans la bonne phase correspondant à son application. La perméabilité de l'emballage quant à elle montre peu d'incidence sur les résultats à long terme, mais des effets de sursaut de température ponctuels dus à des variations brusques de pression extérieure peuvent être observés localement Thermal packaging made from insulating materials and associated with phase change materials are a solution to the problem of preservation of temperature sensitive products throughout the distribution chain. However, optimizing configurations is challenging, given the number of parameters involved, and experimentally remains costly in time and resources. This is why a simplified numerical model was developed as part of this thesis. The thesis includes an experimental part on determining the permeability of packaging as well as observation of the temperature distribution within a packaging model, and a digital component. The experimental component made it possible to determine permeability coefficients of two types of packaging for different configurations, showing significant differences in the packaging considered. Air leaks are primarily due to the opening of the door, hence the importance of the type of seal used and the closure system. The body of the box, due to its manufacturing method, presents leaks, making impossible the possibility of a completely impermeable case. The observation of the temperatures within a package highlights some stratification of internal temperatures, which can be reduced by the presence of a sufficiently large volume of air to allow convection movements. A test with sunlight simulation allowed to observe the impact of the solar flux on the thermal behavior of the fund, while highlighting the effectiveness of phase change materials to absorb temperature changes. The developed model is based on a nodal method, associating with each node a wall thickness, which are solved for the associated heat balance equations. Treatment of the phase change is by a method called "equivalent heat capacity". The program was constructed to be able to simulate a large number of configuration by varying the arrangement of the elements and their nature. Simulating a number of these configurations enabled to determine the sensitivity of the system to various parameters. Thus it has been shown that the nature of the load (characterized by the values of conductivity, density and thermal capacity) is a parameter influencing the system, and therefore knowledge of the transported products is essential to the definition of an optimal configuration . Similarly, the nature of phase change materials, and in particular the melting temperature, has a significant importance on the system behavior. In contrast, the PCM introduction temperature has little influence as long as the material is fed in the proper phase corresponding to its application. The permeability of the packaging shows little impact on long-term results, but occasional startle temperature effects due to the rapid changes in external pressure can be observed locally

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Rabbanipour, Esfahani Babak. "Convection turbulente et changement de phase, avec applications à la modélisation des mares de fonte arctiques." Thesis, Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I012.

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Abstract:

La fusion et la solidification couplées à des écoulements convectifs sont des processus fondamentaux dans le contexte géophysique, par exemple dans la formation des mares-mares arctiques. Ce système se caractérise par la présence d'écoulements instationnaires, chaotiques et souvent turbulents. Ce travail est motivé par des observations indiquant une réduction de la glace de mer arctique dans la mesure où le modèle global actuel ne pouvait pas prédire. Le but de ce travail est de fournir des informations sur les paramètres pertinents affectant la fusion / solidification dans les étangs de fonte des glaces de mer. La configuration idéalisée que nous considérons consiste en une couche de fluide chauffée par le bas et en contact avec une interface de fusion solide-liquide du côté supérieur. Nous étudions un tel système modèle au moyen d'outils numériques. Nous effectuons des simulations numériques directes par un algorithme Lattice Boltzmann basé sur l'enthalpie pour traiter la dynamique à long terme, ou de manière équivalente le régime à nombre élevé de Rayleigh, à la fois dans des configurations en deux et en trois dimensions. Nous montrons que le processus de convection et de fusion couplé n'améliore que faiblement le flux de chaleur et le mélange dans le système par rapport au réglage de Rayleigh-Bénard. Comme deux extensions au système de fusion, nous considérons l'effet de l'application de la vitesse sur la section liquide du système de fusion, l'effet de chauffage interne du système de fusion Melting and solidification coupled with convective flows are fundamental processes in the geophysical context, for instance in the Arctic melt-ponds formation. This system is characterized by the presence of unsteady, chaotic and often turbulent flows. This work is motivated by observations indicating reduction of Arctic sea-ice to the extent that present global model could not predict. The goal of this work is to provide information on the relevant parameters affecting the melting/solidification in sea ice melt ponds. The idealized setup we consider consists of a fluid layer heated from below and in contact with a solid-liquid melting interface on the top side. We investigate such a model system by means of numerical tools. We perform direct numerical simulations by an enthalpy based Lattice Boltzmann algorithm to address the long time dynamics, or equivalently the high Rayleigh number regime, both in two- and three-dimensional setups. We show that the coupled convection and melting process only weakly enhances heat flux and the mixing in the system as compared to the Rayleigh-Bénard setting. As two extensions to system of melting, we consider the effect of applying velocity on the liquid section of the melting system, which represents existence of wind-draft, and we consider the effect of internally heating the system of melting, which represents heating the system of melting through solar radiation

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MATIVET, ANNE. "Etude experimentale d'un procede de chauffage et de refroidissement par changement de phase du fluide caloporteur." Paris 11, 1997. http://www.theses.fr/1997PA112389.

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Abstract:

L'amelioration des performances des procedes thermiques a adsorption passe par l'intensification des echanges thermiques dans les adsorbeurs afin de raccourcir les temps de cycles et d'augmenter ainsi les puissances specifiques. Les progres considerables realises recemment sur les proprietes de transfert thermique des adsorbants font apparaitre des limitations importantes sur le coefficient d'echange thermique fluide-paroi. Le recours aux transferts de chaleur par changement de phase du fluide caloporteur est une voie a explorer qui implique de bien caracteriser ces echanges en mode transitoire, mode dans lequel ils sont mal connus. Une etude experimentale est realisee afin de comprendre le comportement d'un tel systeme et d'etre ainsi capable de predire l'evolution des coefficients d'echange fluide-paroi au cours de cycles de chauffage et de refroidissement. La cellule d'essais, disposee verticalement, est un tube de cuivre tres epais, subdivisee en dix blocs permettant de bien cerner l'evolution du phenomene le long de la paroi. On etudie successivement la phase de chauffage, la phase de refroidissement puis des cycles ou sont enchaines chauffage et refroidissement. Les resultats montrent d'une part la faisabilite du systeme et d'autre part que l'utilisation de fluides a l'etat diphasique permet d'ameliorer nettement les transferts thermiques du cote fluide caloporteur par rapport aux fluides monophasiques. Sur la base d'etudes realisees en regime permanent, differents regimes d'ecoulement du film sont mis en evidence, en phase chauffage et en phase refroidissement, et des correlations permettant de calculer le coefficient d'echange thermique fluide-paroi, sont etablies. Ces resultats permettent de dimensionner et d'evaluer les performances d'une machine frigorifique a adsorption utilisant les changements de phase du fluide caloporteur et donc d'envisager des temps de cycle de l'ordre de quelques minutes.

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Jadal, Mariam. "Conception et caractérisation d'un échangeur-stockeur composé d'un matériau à changement de phase dopé en conductivité." Thesis, Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020NANT4008.

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Abstract:

La récupération de rejet thermique présente un enjeu important pour l’amélioration de l’efficacité énergétique et économique. Le stockage par chaleur latente présente une solution prometteuse pour synchroniser la production, avec la consommation. Nous nous sommes intéressés aux applications à cycles thermiques courts. Cependant les Matériaux à Changement de Phase (MCP) sont peu conducteurs. Un concept à base de paraffine et de Graphite Naturel Expansé (GNE) a été fabriqué et caractérisé. Le MCP possède une cinétique de cristallisation présentant deux transformations différentes. La fonction de cinétique de cristallisation de chaque transformation a été identifiée. La conductivité thermique plane et les résistance thermiques de contact ont été identifiées, en phase solide et liquide à l’aide d’un dispositif expérimental couplé à un modèle numérique développant une méthode inverse. Ensuite, le changement de phase d’une plaque et d’un cylindre encalpsulé d’aluminium a été modélisé numériquement en utilisant trois formulations de conservation d’énergie (méthode enthalpique, capacité thermique apparent, et de cinétique de cristallisation) et a été aussi validé expérimentalement. Une simulation 2D par éléments finis, associée à une méthode analytique d’un échangeur-tubulaire composé d’un réseau de plaques a été réalisée. Enfin, une étude de vieillissement d’une plaque unitaire et de plusieurs cylindres encapsulés a été réalisée et a permis de confirmer la stabilité thermique du matériau composite The recovery of thermal waste is an important factor to improve the efficiency and economy of energy. Latent heat storage appears to be a promising solution of this problem and to synchronize the production and consumption of energy. We are interested in industrial applications with short thermal cycles. However, Phase Change Materials have low thermal conductivity. A concept based on paraffin and Expanded Natural Graphite (ENG) was manufactured and characterized. PCM has crystallization kinetics with two different transformations. The crystallization kinetics function of each transformation has been identified. The planar thermal conductivity, and the thermal contact resistance was identified in solid and liquid phases, using an experimental device coupled with a numerical model developing an inverse method. A phase change study of a plate and of an encapsulated aluminum cylinder was carried out using three energy conservation methods (enthalpy method, apparent specific heat, and crystallization kinetics), and experimentally validated. A 2D finite element simulation, associated with an analytical method was used for a tubular exchanger composed of a network of plate. Finally, an aging study of a single plate and encapsulated cylinders was carried out. The study confirms the thermal stability of the composite material

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Elquammah, Ali. "La conciliation entre changement et stabilité pour la mise en place d’un ERP : cas d’une institution d’enseignement supérieur au Maroc." Thesis, Angers, 2015. http://www.theses.fr/2015ANGE0012.

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Abstract:

Cette thèse a pour objectif de traiter la problématique de conciliation entre stabilité et changement dans le cadre d’un projet d’intégration d’un système d’information. Une grande partie de la production ERP se focalise sur le processus de changement à mettre en place sans pour autant prêter attention à concilier ce changement avec la stabilité des éléments invariants constituant le noyau dur de l’organisation. A travers une étude longitudinale menée en profondeur dans un établissement d’enseignement supérieur sur deux phases de mise en place d’un système ERP (implémentation et post-implémentation) entre octobre 2009 et juillet 2014, nous mettons en évidence sept facteurs de conciliation qui sont l’établissement et le partage d’une vision organisationnelle, le soutien continu de la direction générale, le pilotage du projet de changement, l’instauration de la confiance, la communication bidirectionnelle, la formation et l’apprentissage organisationnel. Ces résultats soulignent l’importance pour les initiateurs du changement de considérer les deux concepts de stabilité et de changement comme étant interdépendants et de trouver un équilibre dynamique entre les opportunités de changement et la nécessité de stabiliser à la fois les facteurs organisationnels et acteurs techniques dans le cadre d’un processus de changement This thesis aims to address the issue of conciliation between stability and change as part of an integration project of an information system. Much of the research written on ERP systems focuses on the process of change to develop without paying attention to balance this change with the stability of invariant elements constituting the essence of the organization.Through an in-depth longitudinal study in a higher education institution on two implementation phases of an ERP system (implementation and post-implementation) from October 2009 to July 2014, we highlighted seven conciliation factors, which are the establishment and sharing of an organizational vision, continued support from senior management, steering the project of change, building trust, using a two way communication channels, offering purposeful training, and setting a culture of organizational learning.These findings underscore the importance for change managers to consider the two concepts of stability and change as interrelated and to find a dynamic balance between the opportunities for change and the need to stabilize both organizational and

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Choquette, François. "Modélisation et analyse du comportement exergétique de la fusion d'une couche d'un matériau à changement de phase." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1996. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/mq21730.pdf.

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Oulaid, Othmane. "TRANSFERT COUPLÉ DE CHALEUR ET DE MASSE PAR CONVECTION MIXTE AVEC CHANGEMENT DE PHASE DANS UN CANAL." Phd thesis, Université de Sherbrooke, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00669024.

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Abstract:

La présente thèse traite des phénomènes de transferts de chaleur et de masse en convection mixte thermosolutale avec changement de phase dans un canal. Celui-ci est formé de deux plaques planes parallèles dont l'une ou les deux sont mouillées par un film d'eau de faible épaisseur. Ces plaques sont soumises à une température constante et uniforme. Le canal est traversé par un écoulement laminaire ascendant d'air humide en régime permanent. Le système d'équations mathématiques, est basé sur les équations de Navier-Stokes ainsi que les équations de conservation de l'énergie et de conservation des espèces. L'approximation de Boussinesq est adoptée. La résolution des équations gouvernantes est basée sur la méthode des volumes finis alors que le couplage vitesse-pression est traité à l'aide de l'algorithme SIMPLER. Les effets combinés des forces d'Archimède d'origine thermique et massique sur la convection laminaire dans un canal symétrique isotherme vertical ont été étudiés. Les résultats de cette étude montrent que ces forces ont un effet important sur les champs hydrodynamique, thermique et massique. Ainsi pour des parois froides et un écoulement d'air chaud, ces forces causent le renversement de ce dernier prêt des parois. De plus, nous avons montré que le transfert par chaleur latente n'est important comparé à celui par chaleur sensible que si le gradient de concentration est important. Le renversement d'écoulement laminaire dans un canal symétrique isotherme vertical et asymétrique isotherme pour le cas d'un canal incliné a été étudié. Pour le cas du canal incliné, seule la plaque inférieure est couverte d'un film d'eau de faible épaisseur alors que l'autre est considérée imperméable. Nous avons discuté l'effet des forces d'Archimède d'origine thermique et massique sur les champs hydrodynamique, thermique et massique. Ainsi, ces forces peuvent causer le renversement de l'écoulement si leurs intensité est importante. Les conditions d'existence de ce dernier ont été présentées par des abaques et expressions analytiques. Ces abaques et expressions donnent la valeur critique du nombre de Grashof d'origine thermique en fonction du nombre de Reynolds pour différentes valeurs du nombre de Grashof d'origine massique et différents angles d'inclinaison pour le cas du canal incliné.

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Perrier, Vincent. "Modélisation et simulation d'écoulements multiphasiques compressibles avec ou sans changement de phase : application à l'interaction laser-plasma." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13560.

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Abstract:

Ce travail porte sur la modélisation et la simulation d’écoulements compressibles. Par une démarche d’homogénéisation, on commence par dériver un modèle d’écoulements diphasiques à sept équations. Les termes de fluctuation restants sont modélisés par des termes de relaxation. Dans le cas où ces coefficients de relaxation tendent vers l’infini, ce qui correspond à des écoulements très bien mélangés, on obtient par un développement asymptotique un modèle à cinq équations qui est strictement hyperbolique, mais non-conservatif. La discrétisation de ce modèle est obtenue par un développement asymptotique d’un schéma numérique pour le système à sept équations. Le schéma obtenu est implémenté, validé sur des cas analytiques, et comparé dans le cas de chocs multiphasiques à des résultats expérimentaux. On s’intéresse ensuite à la modélisation du changement de phase avec deux équations d’état. Un principe d’optimisation de l’entropie de mélange mène à distinguer trois zones : une zone où le liquide pur est le plus stable, une autre zone où le gaz pur est le plus stable, et, enfin, une zone où un mélange à l’équilibre des pressions, températures et potentiels thermodynamiques est stable. On donne alors des conditions sur le couplage des deux équations d’état pour que l’équation d’état de mélange soit convexe, et pour que le système soit hyperbolique. Afin de prendre en compte le changement de phase, on introduit dans la solution du problème de Riemann une onde de vaporisation modélisée comme une onde de déflagration. On montre ensuite que la fermeture habituelle, la fermeture de Chapman-Jouguet, est inadéquate en général, et on donne une fermeture correcte dans le cas où les deux phases sont des gaz parfaits. Enfin, la solution du problème de Riemann est implémentée dans un code multiphasique, et validée sur des cas analytiques. Dans ce même code, on met en place un modèle de dépôt laser et de conduction thermique non linéaire afin de modéliser les phénomènes physiques intervenant dans l’ablation laser. Les résultats obtenus sont comparables à ceux obtenus avec des lois d’échelle. Le dernier chapitre, complètement indépendant, porte sur la recherche de correcteurs en homogénéisation stochastique dans le cas de processus à queue lourde This work deals with the modelling and simulation of compressible flows. A seven equations model is obtained by homogenizing the Euler system. Fluctuation terms are modeled as relaxation terms. When the relaxation terms tend to infinity, which means that the phases are well mixed, a five equations model is obtained via an asymptotic expansion. This five equations model is strictly hyperbolic, but nonconser- vative. The discretization of this model is obtained by an asymptotic expansion of a scheme for the seven equations model. The numerical method is implemented, validated on analytic cases, and compared with experiments in the case of multiphase shocks. We are then interested in the modelling of phase transition with two equations of state. Optimization of the mixture entropy leads to the fact that three zones can be separated: one in which the pure liquid is the most stable, one in which the pure gas is the most stable, and one in which a mixture with equality of temperature, pressure and chemical potentials is the most stable. Conditions are given on the coupling of the two equations of state for ensuring that the mixture equation of state is convex, and that the system is strictly hyperbolic. In order to take into account phase transition, a vaporization wave is introduced in the solution of the Riemann problem, that is modeled as a deflagration wave. It is then proved that the usual closure, the Chapman-Jouguet closure, is wrong in general, and a correct closure in the case when both fluids have a perfect gas equation of state. Last, the solution of the Riemann problem is implemented in a multiphase code, and validated on analytic cases. In the same code, models of laser release and thermal conduction are implemented to simulate laser ablation. The results are comparable to the ones obtained with scale laws. The last chapter, fully independent, is concerned with correctors in stochastic homogenization in the case of heavy tails process

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Ghidouche, Hamid. "Etude mathématique de modèles de changement de phase dans les milieux dissipatifs et dans un milieu poreux saturé." Paris 13, 1990. http://www.theses.fr/1990PA132008.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude de différents systèmes d'équations d'évolution non linéaires modélisant des phénomènes de transition de phase. Les problèmes considérés ont tous en commun le fait d'être décrit par des operateurs non linéaires et non bornes et le cas échéant multivalues. Les chapitres un et deux sont consacres aux changements de phase dans les milieux dissipatifs incluant les phénomènes d'irréversibilité, le retard au changement de phase, le comportement des matériaux a mémoire de forme. Des résultats d'unicité et d'existence de solutions ont été obtenus. Le chapitre trois concerne l'évolution d'un front de gel dans un sol sature d'eau. Il s'agit d'un problème de frontière libre pour lequel nous donnons des théorèmes d'existence. Nous décrivons assez précisément les nuages, c'es-a-dire les zones ou la température est a zéro degré et ou coexistent la glace et l'eau

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Harle, Thibault. "Création et caractérisation d'un matériau de construction composite incorporant un nouveau matériau à changement de phase solide-solide." Thesis, Cergy-Pontoise, 2016. http://www.theses.fr/2016CERG0874.

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Abstract:

Dans le cadre de la réduction des consommations d'énergies primaires des bâtiments, de nouveaux matériaux de constructions sont amenés à être développés. Les réglementations thermiques poussent les nouvelles constructions à être économes en énergie. Elles doivent aussi être moins impactantes sur l'environnement tout en garantissant le confort des occupants.Dans ce travail est présenté le développement d'un nouveau matériau de construction composite intégrant un matériau à changement de phase (MCP).Les MCP sont capables d'échanger passivement de l'énergie thermique avec leur environnement. Il permettent ainsi une régulation passive de la température intérieure.Suite à un état de l'art, sur les MCP et le plâtre, est présenté la synthèse et la caractérisation physico-chimique d'un nouveau MCP à transition solide-solide.L'incorporation du MCP préalablement synthétisé à un matériau de construction de type plâtre est ensuite développée. Le matériau composite ainsi obtenu est caractérisé thermiquement et mécaniquement.Dans un dernier temps des évaluations environnementales du MCP et du matériau composite sont réalisées In a context of reduction of energy consumption in buildings, new buildings materials are developed. Thermal regulations require energy efficiency to buildings. They must be less impacting on the environment while ensuring occupant comfort.In this work is presented the development of a new composite building material incorporating a phase change material.PCM are able to exchange passively heat energy with their environment. It thus allow a passive control of the interior temperature of buildings.After a state of the art on PCM and plaster, a part is dedicated to synthesis and physicochemical characterisation of a new solid/solid PCM. In a third part the incorporation of the PCM previously synthesized in plaster is then developped. The composite material is mechanically and thermally characterized.In a last time environmental assessments of the PCM and the composite material are performed

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Suwondo, Endy. "Simulation et optimisation d'une opération de séparation par chromatographie en phase liquide." Toulouse, INPT, 1992. http://www.theses.fr/1992INPT066G.

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Abstract:

Le comportement dynamique d'une colonne de chromatographie en phase liquide est represente a l'aide d'un modele cinetique. Compte tenu de l'equation de diffusion-convection, la resolution numerique du probleme necessite le choix d'une procedure bien adaptee. Plusieurs methodes numeriques sont comparees sur la base de la stabilite. Les resultats obtenus ont conduit au choix de la methode de collocation orthogonale sur elements finis pour resoudre le systeme d'equations aux derivees partielles. Dans la mesure ou il s'averait que la procedure retenue pouvait traiter une grande classe d'equations d'isothermes, sa mise en uvre pour simuler le procede a permis d'etudier les parametres physiques fondamentaux, l'hydrodynamique, la cinetique de transfert de matiere et les conditions operatoires. Compte tenu du caractere dynamique du procede, la recuperation de produits dans une operation de chromatographie est un probleme de controle optimal qui est generalement resolu par programmation dynamique, en utilisant toutefois des hypotheses simplificatrices. Pour s'affranchir de ces hypotheses, le probleme a ete ecrit sous la forme d'un probleme de programmation non lineaire (nlp). Le probleme a ete traite avec differentes fonctions objectif afin d'evaluer les performances d'une colonne de chromatographie. Dans tous les cas, la procedure nlp s'est averee efficace pour resoudre le probleme

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Kang, Song-Seng. "Étude des propriétés structurales, des transformations de phase et des propriétés physiques des alliages quasicristallins Al-Cu-Fe-(Cr) et Al-Cu-Co-(Si)." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1992. http://www.theses.fr/1992INPL055N.

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Abstract:

Nous avons réalisé, pour la première fois, des mesures de propriétés physico-chimiques des alliages quasicristallins Al-Cu-(Fe, Fe+Cr, Co+Si). Ces quasicristaux sont durs et fragiles à température ambiante mais, à haute température, ils deviennent déformables. Par essais de compression, nous avons observé qu'une faible fraction de la phase quasicristalline ou son état microscristallin se transforme en une structure cristalline lorsqu'une compression de niveau suffisant lui est appliquée. Les alliages quasicristallins ont un faible coefficient de frottement, une forte résistivité électrique et une faible diffusivité thermique. Ils sont moins sensibles à l'oxydation que l'acier inoxydable de type 18-8. Ces propriétés sont susceptibles d'applications technologiques. Revenant sur nos données expérimentales, nous proposons une classification structurale des phases quasicristallines et des phases approximantes dans l'espace à une dimension (1D) puis à deux et trois dimensions (2D et 3D). Cette étude permet d'une part de construire des modèles quasicristallins ou cristallins dans l'espace 3D et d'autre part d'estimer la composition des phases quasicristallines à partir de modèles en nous basant sur une structure cristalline de composition proche et dont la décoration atomique est connue. Cette approche a été appliquée à une phase approximante Al-Cu-Fe-Cr-Si qui a une structure orthorhombique isotypique de la phase al#3mn. Nous avons justifié cette structure expérimentalement par diffraction des rayons X sur un monocristal de la phase orthorhombique. La structure de la phase orthorhombique est décrite comme un empilement périodique de réseaux pentagonaux. Elle peut se transformer en une autre structure approximante ou une structure quasicristalline 1D ou 2D soit par des mécanismes de glissement soit par un maclage irrationnel. L'évidence expérimentale de la transformation cristallographique à été fournie par microscopie électronique à haute résolution

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Ammar, Kais. "Modélisation et simulation du couplage changement de phases-mécanique par la méthode des champs de phases." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00508677.

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Abstract:

Nous proposons un cadre générique, permettant l'incorporation des différentes lois de comportement de mécanique linéaires ou non-linéaires (i.e. elastoviscoplastique) dans les approches des champs de phases utilisées pour la modélisation et la simulation de la mobilité d'interfaces diffuses. Dans ce cadre, une formulation par éléments finis des modèles couplés champ de phases-élastoplasticité pour les alliages binaires est développée dans le formalisme général de la thermodynamique des milieux continus. Cette formulation est basée sur la théorie d'équilibre des microforces, proposée par Gurtin, où une équation supplémentaire, fonction du paramètre d'ordre et de son gradient, est introduite. La formulation est employée pour simuler les évolutions morphologiques complexes des microstructures hétérogènes et décrire l'interface diffuse entre deux phases en présence des contraintes induites par transformation de phase. En utilisant les principes de la thermodynamique des processus irréversibles, les lois de comportement et les équations d'évolution sont clairement exposées et séparées dans la formulation de sorte que des modèles non-linéaires et fortement couplés puissent être implantés plus facilement dans un code par éléments finis. Cette formulation peut être appliquée aux corps finis périodiques et non périodiques, aux microstructures hétérogènes. Les conditions initiales et les conditions aux limites en paramètre d'ordre et en concentration ainsi que leurs quantités duales sont clairement énoncées. Des techniques d'homogénéisation ont été utilisées pour décrire le comportement dans les interfaces diffuses. Les conséquences de ces choix de modélisation ont été déterminées en ce qui concerne les effets des contraintes mécaniques sur les équilibres de phases et la cinétique de transformation. L'ensemble des équations d'évolution couplées, à savoir l'équation d'équilibre statique local, l'équation de champ de phases et l'équation de conservation de la masse, est résolu en utilisant la méthode des éléments finis pour la discrétisation spatiale et un schéma implicite des différences finies pour la discrétisation temporelle. Afin d'illustrer l'intérêt de l'approche proposée, des calculs par éléments finis ont été effectués sur des situations élémentaires telles que le calcul des concentrations d'équilibre des phases en présence de contraintes et la croissance de précipités dans une matrice élastique ou élasto-plastique, situations pour lesquelles des solutions analytiques pour des interfaces parfaites sont disponibles.

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Oriol, Jean. "Caractérisation d'écoulements gaz-liquide avec et sans changement de phase par détection optique et traçage en vue du diagnostic d'échangeurs de chaleur." Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10247.

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Abstract:

L'objectif de cette étude est d'établir une méthode de diagnostic par traçage des écoulements diphasiques, dans le prolongement des travaux d'Albaric (2002). Ceux-ci sont générés dans un tube cylindrique afin de limiter la problématique liée aux structures d'écoulements. Pour ce faire, nous avons mis au point un système de détection optique du traceur au niveau de la phase liquide. Ce capteur est sensible aux interfaces gaz-liquide ainsi qu'au traceur injecté. Cela nous a permis la caractérisation des écoulements diphasiques et le calcul du taux de vide par analyse de l'information associée aux interfaces. Le suivi du traçage de la phase liquide et le radio-traçage (81mKr) de la phase gazeuse ont également permis le calcul du taux de vide et des vitesses réelles des phases. De plus, nous avons mis en évidence la variation de la dispersion axiale en fonction des structures d'écoulements, pour un tube placé horizontalement ou verticalement. Les essais avec évaporation ont permis la validation de la méthode concernant le traçage de la phase liquide This works presents a diagnostic method based on tracing technique for two-phase flow analysis in the continuation of Albaric's study (2002). Flows are produced in a cylindrical tube for limiting the problematic to the two-phase flows structures. Test section can be placed horizontally or vertically. In this, we designed an original optical sensor for liquid coloured tracer detection. This one is also sensitive to gas-liquid interfaces. This last point permitted to define flow structure and to estimate void fraction by signal analysis. Liquid phase tracing and gas tracing by using 81mKr as radiotracer, also allow calculating void fraction as well as real velocities of phases. In addition, we showed that axial dispersion varies according to flow structures. Tests with evaporation validate our liquid phase tracing method

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Falcon, Bruno. "Etude expérimentale et modélisation d'une cuve de stockage du froid par utilisation de matériaux à changement de phase encapsulés." Pau, 1995. http://www.theses.fr/1995PAUU3019.

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Abstract:

L'utilisation de l'énergie latente, en vue du stockage du froid, par les avantages qu'elle propose, s'adapte à de nombreuses applications industrielles. Pour réaliser cette fonction, la société Cristopia propose un dispositif où le matériau à changement de phase (MCP) est confiné dans des enveloppes plastiques sphériques (nodules) qui prennent place dans une cuve. Un fluide caloporteur circule à travers les nodules, cristallisant (stockage) ou fondant (destockage) le MCP. Le but de notre étude, a été de déterminer l'influence de divers paramètres (débit, température du fluide, sens de circulation, position de la cuve, systèmes diffusant le fluide, MCP) sur les stockages et les destockages d'énergie latente, à partir d'une cuve expérimentale de dimension réduite, remplie de nodules et interieurement équipée de thermocouples. Dans le cas d'une évolution des plans isothermes perpendiculaires au sens de l'écoulement, nous avons conçu les modélisations du stockage et du destockage. Nous avons vérifié la bonne adéquation entre les calculs et les résultats expérimentaux.

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Claverie, Thierry. "Etude du module élastique de compression des couches en phase smectique A : comportement critique à l'approche de la phase nématique et hydrodynamique non conventionnelle à fréquence finie et petits secteurs d'onde." Bordeaux 1, 1994. http://www.theses.fr/1994BOR10544.

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Abstract:

Une etude experimentale basee sur la mesure du module elastique b de compression des couches par resonance du second son a permis de determiner son comportement dans les deux situations suivantes: 1) a frequence finie et en faisant tendre le vecteur d'onde vers zero, on caracterise une decroissance du module b prevue theoriquement par la prise en compte des fluctuations thermiques non-gaussiennes. Divers controles tant experimentaux que theoriques ont permis de conforter l'interpretation de ce resultat; 2) a l'approche d'une transition du second ordre vers la phase nematique, on n'observe pas la simple loi de puissance prevue initialement et le module elastique elastique ne semble pas tendre vers zero. A l'heure actuelle, deux voies d'interpretation de ce resultat sont ouvertes: i) si la frequence d'excitation omega reste toujours inferieure a tau 1 ou tau est le temps caracteristique des fluctuations du parametre d'ordre, alors ce comportement est la signature d'une ligne de points fixes anisotropes; ii) dans le cas contraire, les mesures appartiennent au regime non-hydrodynamique par rapport au parametre d'ordre et la vitesse du second son est non-critique. La transition peut alors etre controlee par un point fixe anisotrope ou, tout aussi bien, entrer dans la classe d'universalite xy-3d

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Roget, Fabien. "Définition, modélisation et validation expérimentale d’une capacité de stockage thermique par chaleur latente adaptée à une centrale thermodynamique solaire à basse température." Thesis, Toulon, 2012. http://www.theses.fr/2012TOUL0004/document.

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Abstract:

Ce travail est effectué dans le cadre d'une thèse Conventions Industrielles de Formation par la Recherche (CIFRE) entre l’entreprise Sophia Antipolis Énergie Développement (SAED) à Valbonne et l'Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) – CNRS – Université du Sud Toulon-Var.L’objectif de cette collaboration est l’évaluation du potentiel technico-économique de divers matériaux pour le stockage de l’énergie thermique par chaleur latente, adapté aux niveaux de température des capteurs solaires développés par SAED. En effet, le stockage de l’énergie est un des principaux verrous technologiques reconnus pour les procédés ayant recours à des énergies renouvelables intermittentes et en particulier pour les centrales héliothermodynamiques.Après une introduction sur le potentiel et l’intérêt des centrales solaires thermodynamiques à basse température, un bref état de l’art des principaux types de stockage de l’énergie est présenté. Le deuxième chapitre aborde plus en détail le principe du stockage thermique par chaleur latente et recense une centaine de matériaux sélectionnés dans la littérature pour leur changement de phase dans la gamme de température 70 - 140°C. Les critères de sélection retenus y sont exposés.Des analyses thermiques par calorimétrie différentielle à balayage sont effectuées de façon systématique sur les différents Matériaux à Changement de Phase (MCP) sélectionnés. Les résultats de ces mesures, présentés dans le chapitre III, caractérisent avec précision le comportement de ces matériaux au chauffage. La transformation au refroidissement est étudiée au moyen d’un dispositif conçu spécifiquement pour représenter au mieux les conditions imposées dans une enceinte industrielle. Cette étude, présentée dans le chapitre IV, permet d’affiner la sélection des MCP pour ne garder que ceux dont la réversibilité du changement d’état est compatible avec une utilisation industrielle en tant que milieu de stockage de l’énergie thermique. Les chapitres V et VI permettent d’étudier plus en détails les spécificités de deux types de MCP que sont les polyols et les mélanges eutectiques de nitrates.Le dernier chapitre est consacré à la modélisation des échanges thermiques au sein d’une cuve de stockage contenant un MCP encapsulé. L’objectif est de disposer d’un outil de prédiction des performances d’une unité de stockage par chaleur latente, afin d’analyser l’influence des différentes solutions envisagées sur le productible d’une centrale thermodynamique solaire et leur impact sur le coût du kWh électrique produit This work of thesis is done within the framework of industrial agreements research training, between the company Sophia Antipolis Energie Développement (SAED) in Valbonne, and the Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) – CNRS – University Sud Toulon-Var.The aim of this collaboration is to investigate the technical and economic potential of various materials for thermal energy storage by latent heat, suitable for temperature levels of the solar collectors developed by SAED. Indeed, energy storage is a major technological barrier to the process resorting to intermittent renewable energies and especially for thermodynamic solar power plants.After an introduction on the potential and interest of solar power plants working at low temperature, a brief state of art of the main types of energy storage is presented. The second chapter addresses in detail the principle of thermal storage by latent heat and identifies a hundred of selected materials from the literature for phase change in the temperature range 343 - 413 K. The selection criteria are exposed.Thermal analyses by differential scanning calorimetry are carried out systematically on the various selected Phase Change Materials (PCMs). The results of these measurements, presented in chapter III, accurately characterize the material behavior when heated. The transformation on cooling is studied using a device specifically designed in order to be more representative of conditions found in an industrial enclosure. This study, presented in chapter IV, allows refining the selection of PCMs retaining only those whose phase change reversibility is compatible with an industrial use as medium for thermal energy storage. Chapters V and VI are used to study in further detail the specifics of two types of MCP, respectively polyols and eutectic mixtures of nitrates.Final chapter deals with the modeling of heat transfer into a storage tank containing encapsulated PCM. The aim is to provide a tool for predicting the performance of a latent heat storage unit, in order to analyze the influence of different options on the solar power plant energy yield and their impact on the kWh cost

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Coué, Martin. "Caractérisation électrique et étude TEM des problèmes de fiabilité dans les mémoires à changement de phase enrichis en germanium." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT018/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous proposons une étude détaillée des mécanismes responsables de la perte de données dans les mémoires à changement de phase enrichies en germanium (Ge-rich PRAMs), à savoir la dérive de la résistance au cours du temps et la recristallisation de la phase amorphe. Nous commençons par une présentation du contexte dans lequel s'inscrit cette étude an donnant un aperçu rapide du marché des mémoires à semiconducteur et une comparaison des mémoires non volatiles émergentes. Les principes de fonctionnement de la technologie PRAM sont introduits, avec ses avantages, ses inconvénients, ainsi que la physique régissant le processus de cristallisation dans les matériaux à changement de phase, avant de décrire les problèmes de fiabilité qui nous intéressent.Une caractérisation électrique complète de dispositifs intégrant des alliages de GST enrichi en germanium est ensuite proposée, en commençant par la caractérisation des matériaux utilisés dans nos cellules, introduisant alors les avantages des alliages enrichis en Ge sur le GST standard. Les performances électriques des dispositifs intégrant ces matériaux sont analysées, avec une étude statistique des caractéristiques SET & RESET, de la fenêtre de programmation, de l'endurance et de la vitesse de cristallisation. Nous nous concentrons ensuite sur le thème principal de cette thèse en analysant la dérive en résistance de l'état SET de nos dispositifs Ge-rich, ainsi que les performances de rétention de l'état RESET.Dans la dernière partie, nous étudions les mécanismes physiques impliqués dans ces phénomènes en fournissant une étude détaillée de la structure des cellules, grâce à l'utilisation de la Microscopie Électronique en Transmission (MET). Les conditions et configurations expérimentales sont décrites, avant de présenter les résultats qui nous ont permis d'aller plus loin dans la compréhension de la dérive en résistance et de la recristallisation de la phase amorphe dans les dispositifs Ge-rich. Une discussion est finalement proposée, reliant les résultats des caractérisations électriques avec ceux des analyses TEM, conduisant à de nouvelles perspectives pour l'optimisation des dispositifs PRAMs In this thesis we provide a detailed study of the mechanisms responsible for data loss in Ge-rich Ge2Sb2Te5 Phase-Change Memories, namely resistance drift over time and recrystallization of the amorphous phase. The context of this work is first presented with a rapid overview of the semiconductor memory market and a comparison of emerging non-volatile memories. The working principles of PRAM technology are introduced, together with its advantages, its drawbacks, and the physics governing the crystallization process in phase-change materials, before describing the reliability issues in which we are interested.A full electrical characterization of devices integrating germanium-enriched GST alloys is then proposed, starting with the characterization of the materials used in our PCM cells and introducing the benefits of Ge-rich GST alloys over standard GST. The electrical performances of devices integrating those materials are analyzed, with a statistical study of the SET & RESET characteristics, programming window, endurance and crystallization speed. We then focus on the main topic of this thesis by analyzing the resistance drift of the SET state of our Ge-rich devices, as well as the retention performances of the RESET state.In the last part, we investigate on the physical mechanisms involved in these phenomena by providing a detailed study of the cells' structure, thanks to Transmission Electron Microscopy (TEM). The experimental conditions and setups are described before presenting the results which allowed us to go deeper into the comprehension of the resistance drift and the recrystallization of the amorphous phase in Ge-rich devices. A discussion is finally proposed, linking the results of the electrical characterizations with the TEM analyses, leading to new perspectives for the optimization of PRAM devices

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Berthou, Yannick. "Étude de parois de bâtiments passifs associant un Matériau à Changement de Phase (MCP) et une super isolation transparents." Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0109.

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Abstract:

Afin de réduire l'impact environnemental des bâtiments, il est prioritaire de développer des stratégies nouvelles en termes d'isolation et d'exploittion des énergies renouvelables. De ce contexte s'est dégagée l'idée de concevoir, mettre en oeuvre et étudier un mur capteur de chaleur nouvelle génération semi-transparent associant une couche super-isolante (aérogel de silice) et une couche pour l'absoption, le stockage et la restitution de chaleur (Matériau à Changement de Phase). Ce mur a été caractérisé expérimentalement en ambiance contrôlée et in situ sur un bâtiment grandeur nature. Ses qualités en therme d'isolation thermique et de contribution aux apports énergétiques et lumineux ont été mises en évidence. Une limite d'utilisation du mur MCP-aérogel a été observée en été et sur une partie des intersaisons. Le MCP reste liquide d'une journée à l'autre, ce qui est causé par une restitution insuffisante de chaleur la uit engendrant à termes une surchauffe du bâtiment. Un modèle numérique du mur MCP-aérogel a été développé et validé. Ce modèle, couplé au logiciel de simulation dynamique des systme thermiques TRNSYS, a permis d'étudier le coportement du mur pour quatre climats et deux types de bâtiment (un bâtiment d'habitation : une maison "incas" de l'INES à Chabéry, et un bâtiment en évolution libre : la cellule test expérimentale du CEP à Sophia Antipolis). Ces études ont confirmé l'intérêt du mur MCP-aérogel pour l'amélioration des performances énergétiques du bâtiment To reduce the environmental impact of buildings, it is a priority to develop new strategies concerning the insulation and the exploitation of the renewable energies. Xithin this context appeared the odea to design, to implement an to study a new generation of semi-transparent solar wall associating a super-insulating layer (silica aerogel) and a layer of a material ermitting the absorption, the storage and the restituion of heat (Phase Change Material). This wall was experimentally characterized in controlled atmosphere and in situ on a full-size building. Its qualities in terms of heat insulation and contribution to the energy balance and daylight were revealed. A limit of use pCM-aerogel wall was noticed in summer and on a part of the inter seasons. The PCM aerogel wallwas developed and validated. This model, coupled withTRNSYS, a software for the dynamic simulation of thermal systems, allowed to study the behavior of the wall for four cliamtesand two types of building (a residential building : an "Incas" house of the ines at Chambéry, and a building in free evolution : the experimental test cell of the CEP at Sophia Antipolis. These studies confirmed the interest of he MCP-aerogel wall for the improvement of the energy performances of the building

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Cioulachtjian, Serge. "Analyse des transferts de chaleur avec changement de phase dans un milieu poreux non consolidé. Etude expérimentale et modélisation." Aix-Marseille 1, 1989. http://www.theses.fr/1989AIX11237.

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Ce travail concerne l'etude des transferts de chaleur dans un milieu poreux sature en liquide, avec ou sans ecoulement, avec ou sans changement d'etat. La premiere partie constitue un rappel des definitions et des grandeurs caracterisant ces milieux ainsi que l'approche classique utilisee. Ce rappel est suivi d'une etude bibliographique sur les transferts de chaleur avec changement de phase liquide-vapeur dans un milieu poreux. Cette revue concerne essentiellement les phenomenes d'ebullition d'un liquide au repos. La seconde partie a trait a la methodologie experimentale adoptee dans ce travail, a la description du montage, ainsi qu'a la technique de traitement des donnees fournies par l'ensemble des capteurs de mesure. L'ensemble experimental ainsi concu permet de determiner les champs de temperatures et leurs evolutions spatio-temporelles. La troisieme partie est consacree a la modelisation des transferts de chaleur dans ces milieux. Cette modelisation repose principalement sur les equations de bilan permettant de decrire les variations spatio-temporelles des grandeurs en tous points du milieu poreux, aussi bien dans le cas d'un transfert de chaleur en monophasique que dans le cas du changement de phase liquide-vapeur d'un liquide en ecoulement. La resolution numerique est effectuee dans le cas monophasique et la comparaison avec l'experience est realisee dans ce cas

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POT, VALERIE. "Etude microscopique du transport et du changement de phase en milieu poreux par la methode des gaz sur reseau." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066233.

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Abstract:

Les phenomenes d'evaporation dans un milieu poreux sont traites dans ce travail par la methode des gaz sur reseau. Nous avons utilise le modele liquide-gaz a deux dimensions de appert et zaleski, 1990, qui simule un fluide capable de subir une transition de phase spontanee amenant une separation de phase entre une phase a densite legere (le gaz) et une phase a densite forte (le liquide). Nous avons verifie que le modele obeit aux lois de l'hydrodynamique et de la thermodynamique bien que dans ce dernier cas, le modele ne possede pas d'energie interne. Nous nous sommes attaches a essayer de quantifier les differents transferts d'eau en phase liquide et en phase vapeur qui se mettent en place lors de l'evaporation dans un sol. Pour cela, nous avons simule numeriquement des evaporations isothermes en geometrie simple, telle que un capillaire, et en geometrie plus complexe telle que celle d'un milieu poreux. Une etude microscopique du comportement d'un menisque pour differents etats de saturation d'un pore a ete egalement menee. Nous avons passe le modele liquide-gaz de deux a trois dimensions et nous presentons des resultats d'evaporation en milieu poreux realise avec ce dernier. Ces modeles mettent en evidence le role du flux de surface, c'est-a-dire des films mouillants. A l'aide du modele a trois dimensions, la pression de disjonction regnant a l'interieur de ces films a pu etre mesuree. Enfin, cette etude numerique a ete completee par une experience reelle d'evaporation dans un capillaire. Cette experience nouvelle s'attache a comprendre les mecanismes intimes de l'evaporation. Un suivi isotopique des differents compartiments (phase vapeur, phase liquide) permet une meilleure comprehension des mecanismes convectifs et diffusifs a l'origine des transferts d'eau. Les resultats obtenus nous encouragent a ameliorer le modele a trois dimensions en le rendant multi-phasique, de facon a modeliser la diffusion des differentes especes (eau, air, isotopes) et utiliser le comportement des isotopes de l'eau lors de l'evaporation pour quantifier les differents flux d'eau

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Benzadi, Mohamed. "Contribution à l'étude numérique et expérimentale de changement de phase en milieu poreux saturé : généralisation de la formulation enthalpique." Cergy-Pontoise, 1999. http://www.theses.fr/1999CERG0064.

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Abstract:

Cette these constitue une contribution a l'etude numerique et experimentale de changement de phase en milieu poreux sature, elle est consacree a l'etude des processus de fusion et de solidification, tant du point de vue de la connaissance de ces processus (modelisation macroscopique, simulation numerique, experience de laboratoire) que du point de vue de leur controle (identification de position du front dans un milieu poreux sature). Sur le plan theorique et numerique, nous avons expose dans cette etude la formulation mathematique macroscopique des equations de conservation pour decrire clairement le cheminement qui conduit a une modelisation des processus de changement de phase d'un fluide (eau) saturant un milieu poreux, nous avons developpe un modele enthalpique qui nous a permis de traiter explicitement le probleme de changement de phase dans un seul domaine poreux constitue de deux sous domaines, liquide equivalent et glace equivalent. Nous avons developpe un code numerique, en utilisant la methode des volumes finis, ce code a ete valide avec la solution du probleme de stefan adaptee a un milieu poreux sature. Un modele analytique pour les problemes de changement de phase dans un domaine borne, inspire du probleme de stefan a ete developpe. Les resultats experimentaux obtenus permettent de mieux decrire la cinetique des transferts de changement de phase et de verifier la precision des resultats obtenus par simulation numerique. Par ailleurs, pour atteindre une precision significative des mesures de temperature, nous avons developpe une methode acoustique mieux appropriee a l'analyse du front de changement de phase, utilisant un algorithme developpe appele analyse de correlation des temps courts.

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Trinquet, François. "Elaboration et caractérisation thermophysique d'un matériau à changement de phase pour la distribution de froid par fluide frigoporteur diphasique." Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077071.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'étudier les caractéristiques thermophysiques d'un Matériau à Changement de Phase (M. C. P. ) pour la distribution de froid par fluide frigoporteur diphasique. L'avantage de travailler avec ce type de fluide consiste à utiliser comme moyen d'échange énergétique non seulement la chaleur sensible du fluide frigoporteur mais également l'énergie stockée ou cédée lors de la transition de phase du M. C. P. (solide- liquide dans notre cas). Le M. C. P. Proposé par cette étude est composé d'un élément à changement de phase, une paraffine issue de la famille des n-alcanes, avec un point de fusion de l'ordre de 7°C et d'une matrice à base de copolymère tribloc. Le compromis répondant le mieux aux besoins du point de vue énergétique et de la résistance mécanique nous entraîne à réaliser un M. C. P. Comportant 75% de paraffine et 25% de copolymère tribloc. Ce M. C. P. Ainsi constitué et immergé dans son fluide porteur, de l'eau, permet d'obtenir, pour des concentrations massiques de l'ordre de 30% en M. C. P. , des gains en terme de densité énergétique supérieurs à 50% par rapport au fluide porteur seul. Cette étude s'intéresse également à la qualité des échanges d'un tel fluide, que nous appelons coulis de paraffine stabilisée : le coefficient d'échange par convection de ce coulis peut s'avérer être supérieur à celui du fluide porteur seul suivant le fluide porteur considéré. Des études complémentaires ont été réalisées afin de déterminer des temps de fusion de ce type de M. C. P. En cuve agitée en vue d'être développées pour dimensionner des réseaux de distribution de froid utilisant notre coulis de paraffine stabilisée The aim of this thesis is to study the thermophysical characteristics of a Phase Change Material (P. C. M. ), for the cold distribution, by a two phase secondary refrigerant. The advantage of working with this type of fluid is to use, as a means of exchanging energy, not only heat sensitive refrigerant fluid, but also the energy stored or disposed of during the transition phase of P. C. M. (solid-liquid in our case). The P. C. M. Proposed in this study is composed of a phase change element - a paraffin from the family of n-alkanes - with a melting point 01 about 7°C and a matrix based on a copolymer triblock. The compromise that best meets the needs from the energy point of view and the solidity, led us to achieve an P. C. M. With paraffin 75% and 25% of copolymer triblock. This P. C. M. Thus formed and immersed in its fluid-carrying, water, can get for mass concentrations on the order of 30% in P. C. M. , gains in terms of energy density greater than 50% compared to only fluid bearer. The study also examines the quality of exchanges of such a fluid, which we call stabilised paraffin slurry the exchange ratio by convection of the grout can be higher than fluid bearer only after the fluid bearer considered. Additional studies were conducted to determine the melting time of such P. C. M. In an agitated tank in order to be developed to scale cold distribution networks using our stabilised paraffin slurry

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Samai, Mustapha. "Etude de méthodes inverses pour des problèmes de conduction thermique avec changement de phase. Algorithmes numériques et validation expérimentale." Nantes, 1992. http://www.theses.fr/1992NANT2032.

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Abstract:

L'objet de ce travail est l'étude de problèmes inverses de conduction thermique associes a un processus de changement de phase liquide-solide de matériaux purs. Les problèmes sont considérés dans la phase solide uniquement. La formulation retenue consiste a introduire une fonctionnelle qu'on cherche à optimiser. Les problèmes traités sont successivement: 1) l'identification de l'évolution d'un front de solidification en géométrie 1d en utilisant une mesure de température à l'intérieur du domaine solide; 2) le contrôle de l'évolution d'un front de solidification en géométrie 1d; dans de ce problème on considère que le flux pénétrant dans le solide a la frontière mobile est prescrit par une évolution désirée de ce front; 3) l'identification de la forme d'un front de solidification en géométrie 2d en régime stationnaire. Comme dans le cas 1d on utilise des mesures de température dans le domaine solide. Ces problèmes sont résolus numériquement par une méthode de gradient. Le gradient des fonctionnelles a optimiser est calcule de façon exacte en introduisant une équation adjointe. Vu le caractère mal posé de ces problèmes inverses, une méthode de régularisation est nécessaire pour traiter les cas ou les données sont bruitées. On utilise les algorithmes mis au point pour résoudre en situation réelle, les trois problèmes étudiés. Deux installations expérimentales à configuration 1d et 2d sont utilisées. Les données sont collectées lors de la solidification de paraffines. Les résultats obtenus par des méthodes inverses sont compares aux valeurs relevées expérimentalement

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Mathis, Damien. "Développement de nouveaux matériaux de haute inertie thermique à base de bois et matériaux à changement de phase biosourcés." Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/33718.

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Abstract:

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019. Les Matériaux à Changement de Phase (MCP), par stockage de chaleur latente, peuvent améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments. En saison froide, ils peuvent emmagasiner de la chaleur durant le jour pour qu’elle soit relâchée durant la nuit, réduisant le besoin en chauffage. En saison chaude, ils peuvent permettre, moyennant une ventilation nocturne adaptée, de réduire la surchauffe des bâtiments. Afin d’optimiser le bénéfice énergétique, l’intégration de MCP doit être minutieusement réfléchie. Ce travail de thèse présente trois grands axes dédiés à l’étude de matériaux hybrides bois/MCP. Le premier axe traite de la mise en forme et de la caractérisation de panneaux décoratifs intérieurs de haute inertie thermique. Le second axe a pour objectif d’évaluer la performance de ces panneaux à l’aide de deux maisonnettes expérimentales instrumentées et placées sur le campus de l’Université LAVAL. Le troisième axe étudie l’imprégnation de la couche de surface d’une Lame de Plancher d’Ingénierie (LPI) avec des microcapsules de MCP. Dans le premier axe, des panneaux intérieurs décoratifs ont été mis en oeuvre. Ils sont constitués de MDF (Medium Density Fiberboard), HDF (High Density Fiberboard) et de différents MCP biosourcés. Les MCP ont été macroencapsulés dans des sachets de polyéthylène avant d’être placés dans les panneaux. Leur stockage de chaleur latente a été mesuré avec un débitmètre thermique selon la méthode Dynamic Heat Flux Meter Apparatus (DHFMA). Les panneaux stockent une chaleur latente maximale de 57.1 J/g, ce qui est comparable à des solutions existantes de panneaux embarquant des MCP. Leur comportement thermique a été comparé au comportement des MCP purs testés par DSC (Differential Scanning Calorimetry) et des différences significatives ont été observées. Le comportement hygromécanique des panneaux a été évalué et s’est révélé être une question d’importance en vue d’une d’industrialisation. Dans le deuxième axe, deux maisonnettes expérimentales en ossature légère de bois ont été conçues puis placées sur le campus de l’Université LAVAL. Une maisonnette a été équipée de panneaux en bois standards tandis que l’autre contenait les panneaux bois/MCP. Grâce à l’instrumentation embarquée, la performance insitu des panneaux formulés dans le premier axe a pu être étudiée. Les résultats montrent, en saison de chauffe, une réduction de la consommation en chauffage pour la maisonnette équipée de MCP. Cette réduction atteint un maximum de 41 % pour le mois de mai. Pour le confort d’été, les panneaux permettent généralement d’améliorer le confort thermique, en réduisant la surchauffe. Leur efficacité a cependant été révélée limitée par la solidification limitée du MCP pendant la nuit. Malgré une ventilation importante, lors des nuits les plus chaudes, le matériau n’était pas en mesure de se solidifier. Dans le troisième axe, des couches de surface de Lames de Planchers d’Ingénierie (LPI) ont été imprégnés avec des microcapsules de MCP biosourcés. De l’eau distillée a été utilisée comme solvant. Deux essences de bois ont été choisies : le chêne rouge et l’érable à sucre. Le gain de masse thermique s’est révélé significatif pour le chêne rouge mais négligeable pour l’érable à sucre. Pour le chêne rouge, un bénéfice de masse thermique de 77% a été mesuré. Les microcapsules ont été observées dans le bois par microscopie réflective. Elles se sont révélées être principalement présentes, formant des amas, dans les larges vaisseaux du bois initial pour le chêne rouge. Des microcapsules étaient également présentes dans les vaisseaux de l’érable à sucre, en plus petite quantité. Des tests d’adhésion ont été menés sur des lames de planchers vernis et ces tests n’ont révélé aucune influence significative de l’imprégnation sur la tenue d’un vernis. Phase Change Materials (PCMs) are able to store a high amount of latent heat, which can improve buildings energy efficiency. During the heating season, solar energy can be stored during the day to be released at night, reducing the heating needs. During summer, daily maximum peak temperature can be reduced. In order to maximize the energy benefits, PCMs have to be implemented carefully. This thesis presents three major axes of research about wood/PCMs hybrid materials. The first axis is about manufacturing and characterizing woodbased decorative panels of high thermal mass. The second axis aims to evaluate the performance of such panels with two instrumented wood-frame test huts placed on LAVAL University Campus. The third axis is about impregnating the lamella of Engineering Wood Flooring (EWF) with PCM microcapsules. For the first axis, interior wood-based decorative panels containing PCMs were manufactured. Medium Density Fiberboard (MDF), was used as the main component and High Density Fiberboard (HDF) was used for the inner side of the panel. Several bio-based PCMs were chosen to load the panels. A macroencapsulation of the PCMs was achieved using polyethylene bags. The latent heat storage of the panels was assessed with a thermal flow meter using a Dynamic Heat Flux Meter Apparatus (DHFMA) method. A maximum latent heat storage of 57.1 J/g has been measured, which is comparable to existing panels containing PCMs. Thermal behavior of pure PCMs has been assessed by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and then compared to the panels behavior. Significant differences have been revealed. Hygromechanical behavior of the panels has been evaluated, compared to a reference, and has been revealed of importance in case of industrialization. For the second axis, two experimental timber-frame test-huts have been implemented and were placed on the LAVAL University campus. One hut was equipped with standard wood panels whereas the other one was equipped with wood-based panels containing PCMs such as manufactured in the first axis. The in-situ performance of the panels was assessed over several seasons. In winter, the panels induced a reduction of the heating consumption. This reduction reached a maximum of 41% in May. During summer, the panels are generally able to reduce the daily peak temperature. However, their performance was found limited by the solidification of the PCM, which was hard to achieve during hottest nights. For the third axis, lamellas of Engineered Wood Flooring (EWF) have been impregnated with bio-based PCM microcapsules, using water as a solvent. Two wood species were chosen: red oak and sugar. A significant thermal mass enhancement of 77% was measured for the red oak. Impregnation of sugar maple was found harder to achieve and thus its thermal mass enhancement was lower. Reflective microscopy allowed to observe the microcapsules filling red oak initial wood big vessels, forming aggregates. Some microcapsules were also observed in the sugar maple vessels but in lower quantity. Red oak was varnished with a 100 % UV solid wood coating and submitted to pull-off adhesion tests. These tests did not reveal any significant effect of an impregnation on the varnish adherence.

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Mathis, Hélène. "Etude théorique et numérique des écoulements avec transition de phase." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00516683.

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Abstract:

On s'intéresse dans ce travail à la simulation et l'approximation d'écoulements diphasiques avec transition de phase. Il s'agit de modéliser la dynamique d'une bulle de cavitation. Le modèle repose sur les équations d'Euler en coordonnées sphériques, l'interface gaz-liquide étant indiquée par une fonction de couleur. Dans une première partie, aucun transfert de masse n'est supposé. Un schéma Lagrange-projection est d'abord proposé : seule l'interface est déplacée à la vitesse du fluide. La projection repose sur un algorithme de suppression-découpage qui assure que les volumes ne deviennent pas négatifs. Le second chapitre traite du terme source géométrique. On construit un schéma équilibre articulé autour du schéma VFRoe-ncv pour lequel on propose une correction entropique non paramétrique. Un méthode d'ordre élevé de type Galerkin discontinu est ensuite étudiée dans le cadre de la magnétohydrodynamique. L'intégration en temps est réalisée par une méthode de type Adams-Bashforth, qui s'avère bien adaptée aux algorithmes de pas de temps local. La deuxième partie de la thèse traite de la modélisation du changement de phase liquide-vapeur. L'inf-convolution et la transformée de Legendre définissent une structure naturelle pour la construction de loi de pression de mélange. En particulier on montre que la construction de Maxwell est équivalente à la construction de l'enveloppe convexe de l'énergie de van der Waals. Un algorithme de transformée de Legendre rapide, adapté à la prise en compte correcte des bords du domaine de calcul de loi d'état, est développé. La méthode est appliquée à la construction de lois de pression tabulées de mélanges binaires miscibles ou immiscibles de gaz raides.

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Ait-Haj-Kaddour, Mostafa. "Absorption infrarouge et brisure de symétrie au changement de phase dans les cristaux moléculaires application à la thiourée et au 2-2 diméthylbutane." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb375954936.

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Souayfane, Farah. "Modèle simplifié de changement de phase en présence de convection et rayonnement : application à un mur translucide associant superisolation et stockage d'énergie thermiques." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018AZUR4043/document.

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Abstract:

Cette thèse vise à étudier l'exploitation du rayonnement solaire grâce à un nouveau concept de mur capteur passif. Dans ce contexte, le comportement thermique d’un mur solaire semi-transparent a été étudié. Le mur fournit un éclairage naturel et est composé d’une couche d’aérogel de silice assurant une isolation thermique et acoustique, et d’un MCP. Ce dernier est contenu dans des briques de verre assurant l’absorption, le stockage et la restitution de chaleur. Ce mur a été caractérisé expérimentalement au centre PERSEE à Sophia. Il a été remarqué que la performance thermique du mur est élevée en hiver, tandis qu’une surchauffe estivale a été rencontrée. Un modèle numérique simplifié a été développé pour modéliser la convection naturelle et le rayonnement pendant la fusion du MCP. Ce modèle est validé à l’aide d’un modèle CFD, et des résultats de Benchmark. Pour optimiser la performance du mur en été, un modèle numérique du transfert de chaleur à travers le mur a été développé sous MATLAB. Ce modèle a été couplé à TRNSYS afin d’évaluer la performance thermique de l'ensemble du bâtiment. Le modèle couplé a été validé expérimentalement. Le comportement thermique du mur est testé dans des différents climats, et des solutions passives sont proposées pour assurer le confort thermique. Enfin, ce modèle a permis d'étudier le comportement thermique annuel d’un bâtiment intégrant un mur MCP- aérogel dans son enveloppe et une étude économique a été réalisée. Ces études ont confirmé l'intérêt du mur vis-à-vis de l'amélioration des performances énergétiques du bâtiment. La faisabilité économique de l'application du mur dépend du climat, du coût d’énergie, et du coût d'investissement This thesis aims to study the exploitation of solar radiation thanks to a new concept of passive sensor wall. In this context, the thermal behavior of a novel semi-transparent solar wall has been studied. The wall is composed of glazing, silica aerogel (TIM) and glass bricks filled with fatty acids (PCM). This wall provides storage and restitution of heat, thermal-acoustic insulation and daylighting. The thermal performance of the TIM-PCM wall is tested in a full-sized test cell located in Sophia, PERSEE center. In winter, particularly in sunny cold days, the PCM absorbs solar radiation, melts, and then releases the stored heat to the building at night. During summer, overheating is encountered, the PCM remains in its liquid state and is unable to release the stored heat. A simplified model for PCM melting in presence of natural convection and radiation is developed and validated using a CFD model, and benchmark solutions. Then, a numerical model describing the heat transfer mechanisms through the wall is developed. This model is linked to TRNSYS to assess the thermal performance of the whole building. The MATLAB-TRNSYS model is then validated experimentally. The thermal behavior of the wall is tested under different climates, and passive solutions are proposed to ensure thermal comfort in summer. Finally, the validated model is used to study the annual thermal behavior of a building integrating TIM-PCM wall and an economic study is conducted. These studies confirm the interest of the wall vis-à-vis the improvement of energy performance of the building. The economic feasibility of applying the TIM-PCM wall depends mainly on climate, energy costs, and investment cost

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Dissertations / Theses on the topic 'Hydrodynamique et changement de phase'

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