Dissertations / Theses: 'Résistance à l'avancement (hydrodynamique)'

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Doutreleau, Yann. "Étude mathématique et numérique du problème de résistance de vagues." Palaiseau, École polytechnique, 1997. http://www.theses.fr/1997EPXX0004.

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Abstract:

L'objet de ce travail est de determiner l'ecoulement autour d'un corps se deplacant d'un mouvement rectiligne uniforme dans une eau initialement au repos. Dans un cadre d'ecoulement irrotationnel de fluide parfait, ce probleme est connu sous le nom de probleme de resistance de vagues. Les methodes usuelles de la theorie potentielle en domaine borne mettent en evidence deux situations tres differentes suivant que le corps est immerge sous la surface de l'eau ou perce cette derniere. Dans le premier cas, nous montrons par des techniques variationnelles que le probleme est toujours bien pose sauf peut-etre pour un nombre discret de valeurs de la vitesse du corps eventuellement complexes, appelees resonances. Des calculs numeriques de resistance de vagues illustrent ces resultats. Dans la seconde situation, des questions theoriques et numeriques tres difficiles apparaissent. On s'est essentiellement consacre a la mise au point d'une technique de discretisation originale permettant en theorie d'obtenir des resultats numeriques pour le cas du corps percant la surface de l'eau. Dans la pratique, cette methode ne permet de contourner qu'une partie, certes importante, des difficultes et necessite le recours a une methode spectrale complementaire

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Kulmatova, Dilafruz. "Turbulent drag reduction by additives." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066480.

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Abstract:

The addition of a minute amount of polymer or surfactant additive to a turbulent fluid flow can result in a large reduction in the frictional drag in pipes and channels. Over the past decades, numerous studies have been carried out on drag reducing additives (DRA). DRA have been successfully applied for potential benefits in various industrial processes, including oil well operations, heating and cooling water circuits, marine and biomedical systems. The use of additives to enhance flow in petroleum pipelines has received the greatest attention due to its great commercial success in reducting cost and energy consumption. Although this effect has been known for almost half a century, the detailed mechanism of drag reduction have still not been clearly identified and is still a subject of ongoing controversy. The aim of this thesis is to develop an understanding of the role of drag reducing agents and to explain the nature of drag reduction mechanism. This could have an impact on the design of efficient pumping systems, the design of drag-reducing agent that are more stable over time, and the modeling of mixing processes that could be an important consideration in designing practical systems L'ajout d'une quantité infime d'un polymère ou d'un additif tensioactif à un flux turbulent de fluide peut causer une forte diminution de la friction dans les tuyaux et les canalisations. Ces dix dernières années, de nombreuses études ont été réalisées sur les agents réducteurs de friction (ARF). Les ARF sont utilisés pour leurs effets bénéfiques dans de nombreux procédés industriels, tels que l'extraction de pétrole, le chauffage et le refroidissement de circuits de circulation d'eau ainsi que dans des systèmes marins et biomédicaux. L'utilisation d'additifs pour améliorer l'écoulement dans les canalisations de pétrole a été particulièrement étudiée, en raison de son succès commercial en terme de réductions de couts et de consommation d'énergie. Bien que l'action de ces additifs est connue depuis presque cinquante ans, le mécanisme détaillé de la réduction des frictions n'a pas été clairement identifié et est encore sujet à controverses. Le but de cette étude est d'apporter une explication au rôle de ces agents en matière de réduction des frictions, et d'expliquer la nature ce mécanisme. Les résultats présentés ici peuvent influencer significativement la conception des systèmes de pompes, le développement d'agent réducteurs de friction plus stables ainsi que la modélisation de procédés mixtes qui pourraient devenir une considération majeure dans le design de systèmes réels

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Diebold, Louis. "Etude du problème de tenue à la mer avec vitesse d'avance." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2281.

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Adoua, Saturnin Richard. "Hydrodynamique d'une bulle déformée dans un écoulement cisaillé." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2007. http://oatao.univ-toulouse.fr/7567/1/adoua.pdf.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude par simulation numérique directe du comportement d'une bulle ellipsoïdale plongée dans un écoulement linéairement cisaillé. Les équations complètes tridimensionnelles de Navier-Stokes sont pour cela résolues en coordonnées curvilignes orthogonales par une méthode de volumes finis. La bulle a un rapport de forme variant entre 1 et 2.7, tandis que le nombre de Reynolds et le cisaillement adimensionnel basés sur le grand axe de la bulle varient respectivement de 50 à 2000 et de 0 à 1.2. Les résultats numériques montrent que le cisaillement a pour effet d'imposer le plan de symétrie du sillage qui reste invariant quel que soit les paramètres de l'écoulement. L'analyse de la vorticité longitudinale révèle que le sillage s'organise sous forme de deux tubes antisymétriques par rapport au plan de symétrie dont le signe change en fonction de l'importance de deux mécanismes en compétition (mécanisme de Lighthill et mécanisme lié à l'instabilité du sillage). L'étude de la force de portance montre que, quel que soit le rapport de forme de la bulle, le coefficient de portance tend à partir d'un nombre de Reynolds suffisamment grand vers la solution de fluide parfait. La force de portance est alors dirigée dans le même sens que pour une bulle sphérique. Nous avons retrouvé pour des nombres de Reynolds de l'ordre de la centaine l'inversion de la force de portance comme observée expérimentalement. Cette inversion de la portance qui apparaît pour un aplatissement supérieur à 2.225, est directement liée à la vorticité longitudinale dans le sillage qui propulse la bulle dans des directions opposées en fonction de son sens de rotation. Le comportement de la traînée ne révèle pas d'effet significatif induit par la structure du sillage ; le coefficient de traînée varie de manière quadratique avec le cisaillement. Enfin, l'étude du couple montre que le sens de rotation de la bulle s'inverse dans les mêmes conditions d'écoulement que celles conduisant à une inversion du signe de la force de portance indiquant, ainsi la même origine liée à l'organisation de la vorticité longitudinale. En faisant varier l'orientation de la bulle dans l'écoulement, nous avons montré l'existence d'une position d'équilibre stable pour une faible inclinaison du petit axe avec la direction de l'écoulement.

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Taïar, Redha. "Vers une nouvelle approche de modélisation de la performance en papillon : évaluation de la résistance à l'avancement au cours du cycle." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO10021.

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Goossens, Thomas. "Etude expérimentale et numérique du sillage turbulent et des forces instationnaires sur un obstacle bi-dimensionnel non profilé." Orléans, 2005. http://www.theses.fr/2005ORLE2051.

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Abstract:

Nous analysons ici les efforts exercés par un écoulement uniforme sur un cylindre à section carrée. Une des motivations principales est d'examiner la façon dont les fluctuations d'efforts se construisent, qu'elles soient de natures incohérente ou cohérente à partir de la dynamique de l'écoulement. Le problème est alors abordé sous deux angles : le calcul numérique par simulation LES (code Trio_U développé par le C. E. A. , Grenoble) et les mesures en soufflerie avec en particulier le développement d'une balance instationnaire. L'étude de l'écoulement par la confrontation permanente des résultats numériques et expérimentaux à permis de valider la simulation LES, d'enrichir la banque de données relative à cet écoulement par l'étude de la PIV-2C. De plus, les fréquences des deux instabilités de la couche cisaillée (instabilité absolue du sillage et instabilité convective de Kelvin-Helmholtz) ont été analysées. Une analyse des grandes échelles de la dynamique des efforts est proposée à partir de la pression pariétale. Le rôle dominant des corrélations spatiales de pression dans les fluctuations des grandeurs globales est mis en évidence. L'influence de la turbulence sur la dynamique des efforts est aussi discutée. Enfin, nous exposons une technique de détection dans le sillage des tourbillons contribuant aux efforts globaux. La traînée et la portance sont exprimées à l'aide de la vitesse de l'écoulement et de ses dérivées. L'évolution temporelle des efforts est ainsi reconstituée. Cette étude ouvre alors des perspectives pour le contrôle actif des écoulements décollés instationnaires par l'identification des régions de l'écoulement jouant un rôle majeur à la production des forces.

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Ponizy, Barbara. "Calcul rapide de l'écoulement non symétrique autour de navires à l'aide de singularités de Kelvin ; application au cas des voiliers." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2300.

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Abstract:

Ce travail concerne la prediction de l'ecoulement stationnaire et non symetrique autour d'un navire. Cela consiste a calculer le potentiel des vitesses satisfaisant l'equation de laplace dans le domaine de fluide exterieur au corps et limite par la surface libre. Sur le corps le potentiel des vitesses doit satisfaire la condition de glissement. La methode utilisee se base sur les singularites de kelvin, qui satisfont la condition linearisee de surface libre de kelvin. A partir de la seconde formule de green on obtient une formulation integrale qui exprime le potentiel des vitesses de perturbation en fonction de la distribution de ce potentiel sur le corps, sur la ligne de flottaison et sur le sillage et de la fonction de green du probleme. Cette formulation est completee par une forme non lineaire de la condition de kutta-joukowski au bord de fuite. Une methode efficace d'evaluation et d'integration de cette fonction de green et de son gradient ainsi qu'une methode de resolution numerique du probleme ont ete mises aux point. La methode a ete testee dans le cas d'un ellipsoide immerge, d'une aile en incidence coupant la surface libre ainsi que dans le cas de la carene de wigley et du voilier antiope. Les tests ont demontre que cette methode peut constituer le premier outil d'evaluation des caracteristiques de l'ecoulement stationnaire autour d'un navire, mais pour evaluer avec une bonne precision la resistance de vagues un nombre tres important de facettes pour representer le corps est necessaire

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Massol, Alexandre. "Simulations numériques d'écoulements à travers des réseaux fixes de sphères monodisperses et bidisperses, pour des nombres de Reynolds modérés." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2004. http://oatao.univ-toulouse.fr/7343/1/massol.pdf.

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Abstract:

L'utilisation des modèles moyennés à deux fluides pour la simulation d'écoulements diphasiques industriels complexes nécessite le développement de modèles adéquats pour la force de traînée exercée sur les inclusions et le transfert thermique interfacial. Cette tâche devient problématique pour des fractions volumiques élevées de la phase dispersée. La qualité de la simulation dépend fortement des termes de transfert interfacial, en commençant par la force de traînée stationnaire. Par exemple, une modélisation précise de la force de traînée est un point crucial pour simuler l'expansion d'un lit fluidiste dense. La majorité des modèles utilisés pour étudier les termes d'échange entre les particules et le fluide sont basés sur l'interaction entre une particule isolée et le gaz environnant. Ces modèles sont clairement inadaptés aux cas pour lesquels la fraction volumique de particules augmente et les interactions particules-particules deviennent importantes. L'étude de tels cas est complexe du fait des multiples configurations possibles. Alors que l'interaction entre une sphère isolée et un gaz dépend uniquement de la taille de la particule et de la vitesse de glissement entre le gaz et la particule, l'interaction entre un nuage de particules et un gaz dépend de beaucoup plus de paramètres : les distributions de taille et de vitesse des particules, les positions relatives des particules. Même si les positions relatives des particules restent fixes, il existe un nombre infini de combinaisons pour construire un tel réseau.

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Massol, Alexandre. "Simulations numériques d'écoulements à travers des réseaux fixes de sphères monodisperses et bidisperses, pour des nombres de Reynolds modérés." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2004. https://hal.science/tel-04603578.

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Abstract:

L'objectif de cette étude est de réaliser des simulations stationnaires et instationnaires d'écoulements à travers des réseaux réguliers de particules fines (monodisperses et bidisperses) afin d'analyser l'influence de la taille et de la distribution des sphères sur la force de traînée et le transfert. Pour commencer, les forces de traînée stationnaire exercée sur les sphères de réseaux cubique faces centrées, cubique et tétragonal sont évaluées. Ceci permet d'analyser l'influence de la distribution des sphères et de la fraction volumique de solide sur le coefficient de traînée. Ensuite, l'influence du nombre de Reynolds et de la fraction volumique de solide sur le transfert thermique entre les sphères d'un réseau cubique faces centrées et le gaz environnant est étudiée. Finalement, les effets d'histoire sur la force totale exercée par le fluide sur les inclusions et sur le transfert thermique entre les inclusions et le fluide environnant sont étudiés.

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Duez, Cyril. "Effets du mouillage en hydrodynamique macroscopique : traînée, impacts et ruissellement." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00396584.

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Abstract:

L'influence des propriétés de surfaces sur un écoulement liquide microscopique au voisinage d'une paroi a été mise en évidence au cours des dernières années. On entend ici par propriétés de surface l'affinité des solides avec les liquides mis en œuvre, caractérisée par l'angle de mouillage formé par une goutte liquide déposée sur la paroi solide. L'usage de surfaces superhydrophobes a permis notamment d'observer un glissement important du liquide sur la paroi solide pour des écoulements de microfluidique. On peut se demander si les propriétés de mouillage ont également une influence dans des situations hydrodynamiques de plus grande échelle, et c'est à cette problématique que l'on tente d'apporter des réponses dans cette thèse. Dans un premier temps, des mesures de forces réalisées sur des solides immergés dans un écoulement montrent que l'application d'un revêtement superhydrophobe ne permet pas d'obtenir la réduction radicale espérée de la traînée hydrodynamique. Par la suite, nous nous intéressons à des situations d'impact solide-liquide, mettant en œuvre des lignes de contact triples : impacts de sphères solides sur une interface liquide-gaz, puis impacts d'un jet liquide sur des impacteurs solides, conduisant à la formation de cloches liquides. Nous mettons en évidence et rationalisons dans ces deux cas le couplage fort qui relie les propriétés des surfaces à l'hydrodynamique macroscopique.

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Robert, Marie. "Modélisation numérique du comportement hydroélastique des navires sur houle non linéaire." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0047.

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Abstract:

Avec l’accroissement de la taille des navires marchands de type porte-conteneurs, les interactions entre la réponse de tenue à la mer classique et la réponse structurelle sont de plus en plus présentes. Les fréquences propres de réponse structurelle de la poutre navire se rapprochent des fréquences de houle océaniques. La modélisation des interactions houlestructure devient un enjeu clé dans les étapes de design par les architectes et de validation par les sociétés de classification. Dans ce contexte, on se propose de développer un nouvel outil d’interaction fluide-structure associant une modélisation RANSE de l’écoulement en différences finies sous ICARE-SWENSE, code développé conjointement par le LHEEA et la société HydrOcéan, et un modèle de poutre analytique, le tout dans le cadre d’une approche modale. Grâce à l’emploi d’une formulation simple pour le traitement de la structure, l’outil de couplage hydroélastique sur houle hérite des propriétés de tolérance aux grands pas de temps d’ICARE-SWENSE, tout en prenant en compte les effets hydrodynamiques non linéaires. Les résultats présentés sur des cas de barge en diffraction et en radiation suivant les modes de déformation élastique permettent de valider les premières étapes de la mise en place du couplage. Une attention particulière est portée sur les seuils d’apparition des non linéarités de l’écoulement et leur impact sur la réponse structurelle. Une première implémentation est proposée pour la résolution du modèle libre des modes élastiques. Des études paramétriques de résistance ajoutée sur houle régulière et bichromatique viennent compléter les travaux dans la perspective de futurs calculs sur houle irrégulière The increase of large ships dimensions shifts their structural natural frequencies towards common wave frequencies, inducing more interactions between the classic seakeeping response and the structural response. Accurate modeling of wavestructure interactions becomes a key issue for architects and classification societies during the design of a ship. In this respect, a new numerical tool for fluidstructure interaction is developed, combining a finite difference RANSE description of the fluid domain with ICARE-SWENSE and an analytic beam model, within a modal approach. Thanks to the use of a simple formulation for the structure part, the tool inherits ICARE-SWENSE tolerance properties with regard to large time steps, while still taking into account hydrodynamic nonlinear effects. Results presented for a flexible barge in diffraction and radiation according to flexible modes validate the first steps of the coupling procedure. Special consideration is given to hydrodynamic non linearities threshold and their impact on the structural response. A first implementation is shown for the resolution of the equation of motion for the elastic degrees of freedom. Parametric studies on ship resistance in both regular and bichromatic waves are included as a stepping stone towards future simulations of ship hydroelasticity in irregular waves

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Caplier, Clément. "Étude expérimentale des effets de hauteur d'eau finie, de confinement latéral et de courant sur les sillages et la résistance à l'avancement des navires." Thesis, Poitiers, 2015. http://www.theses.fr/2015POIT2315/document.

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Abstract:

Ce mémoire présente une étude expérimentale des effets de confinement de la voie d'eau et de courant sur les sillages et la résistance à l'avancement des navires. Deux formes de carènes génériques et représentatives de navires maritimes et fluviaux ont fait l'objet de mesures dans le bassin des carènes de l'Institut Pprime dans différentes configurations bathymétriques. Des méthodes de mesure de déformée de surface libre par moyens optiques stéréoscopiques ont été mises en place pour caractériser les sillages générés. L'étendue spatiale et la résolution des mesures optiques permet de mener une analyse fine du sillage dans l'espace spectral, afin de le décomposer en une composante hydrodynamique dans le champ proche de la carène et une composante ondulatoire dans le champ lointain. Les résultats obtenus dans une configuration de voie d'eau profonde mettent en évidence la non-linéarité des sillages. Les résultats obtenus dans une configuration de voie d'eau peu profonde mettent en avant une modification de la forme des sillages et une répartition différente de l'énergie entre les différents systèmes de vagues. L'influence de la forme et de la vitesse des navires sur l'amplitude de la réponse hydrodynamique et du courant de retour est mise en avant. Des mesures en présence de contre-courant montrent une augmentation de l'amplitude des vagues du sillage et un élargissement de la zone de réflexion au niveau des parois du canal. Des mesures de forces de traînée avec un dynamomètre donnent accès aux courbes de résistance dans chaque configuration. L'augmentation de la résistance à l'avancement en eau peu profonde est mise en parallèle avec l'augmentation de l'amplitude et de la longueur d'onde des ondes transverses This thesis presents an experimental study of the effects of the waterway confinement and the current on ships wakes and drag. Two generic hulls representative of maritime and river ships have been studied in several bathymetric configurations in the towing tank of the Institut Pprime. Optical measurement methods based on a stereovision principle have been set up to measure the free surface deformations. The spatial extent and the resolution permits to lead a fine analysis of the wakes in the spectral space in order to decompose them into a hydrodynamic component and an undulatory component, respectively in the near-field and the far-field of the ship hull. The results obtained in a deep waterway configuration highlight the non-linearity of the ship wakes, which results in a modification of the shape of the envelop of the wave field in the real space. The results obtained in a shallow waterway configuration show a modification of the shape of the ship wakes and a different distribution of the energy between the wave systems. The influence of the shape and the speed of the ships on the amplitude of the hydrodynamic response and the return current is also identified. The comparison of the measurements in the presence of a counter-current with the results in calm water show an increase of the amplitude of the waves and an enlargement of the wash zone on the walls of the canal. Drag forces measurements with a multicomponent dynamometer give access to resistance curves for each configuration. The increase of the ship resistance in shallow water is put in parallel with the increase of the amplitude and the wavelength of the transverse waves

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Huang, Zhaoyuan. "Ship-waves modelling and their interactions with inland waterways." Electronic Thesis or Diss., Compiègne, 2022. http://www.theses.fr/2022COMP2686.

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Abstract:

Le sujet de thèse concerne la Modélisation de l’impact de la navigation fluviale sur la voie navigable par les méthodes CFD, en utilisant OpenFoam. Dans la première partie de la thèse, l’hydrodynamique des navires en milieux confinées a été étudiée. Elle consiste en la caractérisation de l’écoulement autour du navire et la génération des vagues de batillage en fonction des caractéristiques géométriques et cinématiques du bateau et également des caractéristiques géométriques du chenal de navigation. Pour cela, une étape de modélisation numérique adaptée à la navigation en milieux confinés, qui concerne le choix du type de maillage, de schéma numérique, etc.., a été élaborée. La deuxième partie est consacrée (i) tout d’abord à la validation et la comparaison des résultats numériques avec les mesures expérimentales en laboratoire du CNR (Compagnie Nationale du Rhône) (ii) ensuite à l’examen de la résistance à l’avancement du bateau suivant différentes configurations géométriques du canal de navigation (largeur, profondeur d’eau, etc.…) (iii) enfin, à la modélisation des processus du Sinkage et du Trim du bateau et à leur influence sur la résistance à l’avancement du bateau. Outre les dimensions géométriques du canal de navigation, l’enfoncement, le tirant d’eau, et la vitesse du bateau ont été également pris en compte pour étudier leur influence sur la résistance à l’avancement. La troisième partie de la thèse est consacrée à l’étude de l’influence des vagues d’étrave et des ondes de batillage générées par le déplacement des bateaux sur les berges des voies navigables et notamment sur la stabilité des blocs de protection des berges. Les blocs forment ici un milieu discret et sont considérés comme des corps rigides susceptibles d’entrer en collision les uns avec les autres et avec les berges. Ainsi, dans cette partie, un modèle de corps rigides à 6 Degrés de Liberté (6DoF), qui tient compte de la forme des blocs, a été utilisé pour (i) tenir compte des processus de contact et de collision solide-solide et solide-bords rigides et pour (ii) étudier la stabilité de la berge, en se basant sur la moyenne des mouvements des blocs The subject of this thesis concerns the investigation of ship hydrodynamics, shipinduced wave modeling, and wave-bank interactions in restricted waterways by CFD approaches based on OpenFOAM. The first part of this thesis is focused on the study of the hydrodynamics of ships in a restricted environment. This consists of the characterization of the flow around the ship and the generation of waves according to the geometric and kinematic characteristics of the ship and also the geometric characteristics of the waterway channel. To this end, the steps of numerical modeling adapted to navigation in a confined environment, which concern the preference of meshgeneration, numerical schemes, etc., was developed. The second part is devoted (1) first to the validation and comparison of the numerical results with the experimental measurements from the laboratory of the CNR (Compagnie Nationale du Rhône) are carried out; (2) next to the examination of the ship’s forward resistance according to different geometric configurations of the waterway channel (width, water depth, slope, etc.) (3) finally, to the implementation of a six-degree-of-freedom model (6DoF) to assist in the modeling of the sinkage and trim processes of ships in restricted waterways. Meanwhile, the critical effects of ships under different speed conditions in restricted environments were also researched and analyzed. The third part of the thesis deals with the study of the influence of waves induced by ships on the banks of inland waterways and in particular on the stability of the bank protection blocks. The erosion effect caused by the impact and shear of ship-induced waves on the exposed river bank was studied. The armor protection layer on the river bank is composed of discrete blocks and these blocks are regarded as rigid bodies that can collide with each other and with the banks. Thus, in this part, a CFD-DEM solver, SediFoam, was applied to (1) take into account the solid-solid and solid-boundary of domain rigid contact and collision processes and (2) investigate the stability of the rocky layer of banks, based on the average of the movements of the blocks

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Soeiro, Pereira Anselmo. "Transient aspects of the polymer induced drag reduction phenomenon." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10138/document.

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Abstract:

La dilution en faible concentration de chaînes polymériques longues dans un fluide newtonien peut réduire la traînée turbulente, phénomène nommé ici DR (drag reduction). Les polymères s’étirent et s’enroulent successivement, en interaction avec les structures turbulentes, imposant à DR un comportement transitoire. Il en résulte que la DR traverse trois stades. Lors du premier, la DR démarre à zéro et descend à des valeurs négatives en raison d’un étirement considérable du polymère au début du processus, ce qui exige de l’énergie de l’écoulement. Une fois atteint le niveau minimal de réduction de la traînée, les polymères commencent leur cycle d’étirement-enroulement et la DR augmente en réponse au développement de structures turbulentes, pour en arriver à une valeur maximale, menant au début du deuxième stade. Cependant, les polymères peuvent subir une dégradation mécanique à la suite d’un étirement polymérique intense. Lorsque la dégradation polymérique devient assez prononcée, la DR redescend pour atteindre une valeur finale qui indique que la dégradation s’est arrêtée. Le processus de dégradation polymérique caractérise le troisième stade. Dans le présent travail, ces trois stades sont examinés à l’aide de simulations numériques directes d’écoulements turbulents viscoélastiques FENE-P en géométries du type Poiseuille plan et Couette plan, sur un large éventail de nombres de Reynolds, de nombres de Weissenberg et d’extension maximale de la chaîne polymérique. Les deux premiers stades sont étudiés à partir des analyses tensorielle, énergétique et spectrale. Un nouveau modèle de dégradation polymérique est proposé afin de reproduire numériquement le stade final The addition of a small amount of polymers of high molecular weight can lead to a pressure drop decrease in turbulent flows. The polymers successively stretch and coil by interacting with the turbulent structures, which imposes a transient behaviour on the drag reduction (DR). As a result, DR undergoes three stages over time: A, B, and C. In stage A, DR departs from zero and assumes negative values due to a significant polymer stretching at the beginning of the process, which requires energy from the flow. After the minimum DR is reached, the polymers start their coil-stretch cycle and DR increases in response to the development of turbulent structures, achieving a maximum value, which makes for the beginning of stage B. However, during their coil-stretch cycle, polymers can be mechanically degraded as a result of an intense polymer stretching, which reduces their ability to act as energy exchange agents. Hence, when polymer degradation becomes pronounced, DR decreases until achieving a final value. The polymer degradation process characterizes the stage C. In the present work, numerical analyses are conducted aiming to investigate the stages A, B and C. The transient aspects of the polymer induced drag reduction phenomenon are explored with the aid of direct numerical simulations of turbulent plane Poiseulle and Couette flows of viscoelastic FENE-P fluids taking into account a large range of Reynolds number, Weissenberg number and maximum polymer molecule extensibility. Stages A and B are carefully studied from tensor, energy budget and spectral perspectives. A polymer scission model is developed in order to numerically reproduce the stage C

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Talantikite, Malika. "Etude structurale, rhéologique et électrochimique de fluides complexes réducteurs potentiels de traînée." Thesis, Le Mans, 2017. http://www.theses.fr/2017LEMA1012/document.

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Abstract:

En termes d’économie d’énergie, la réduction de trainée revêt un intérêt indéniable. Dans certains cas, ce phénomène obtenu grâce à l’ajout dans le milieu de faibles quantités d’additifs peut atteindre une réduction du frottement à la paroi, en régime turbulent, allant jusqu’à 80% comparé au fluide seul. On le retrouve dans divers domaines d’applications telles quele transport des hydrocarbures et dans les circuits d’eau de chauffage et de refroidissement.Trois systèmes qui ont la capacité de s’autoorganiser en milieux aqueux ou organique ont été étudiés dans le but de vérifier leur possible aptitude à réduire le frottement hydrodynamique.On s’est intéressé à un polysavon (80C12) composé d’un squelette polystyrène auquel sont liées des amines tertiaires portant des chaines alkyles de 12 carbones. Ce composé forme des micelles dans l’eau dont la forme cylindrique a été mise en évidence par diffusion de la lumière et Cryo-MET. L’étude du transfert de masse sur une électrode à disque tournant et les résultats rhéologiques ont mis en évidence le caractère viscoélastique qui est responsable duphénomène de réduction de frottement hydrodynamique recherché.Des études rhéologiques réalisés sur les systèmes lécithine/décane et ionomère/toluène ont permis de mettre en évidence le caractère viscoélastique des associations anisotropes de ces composés In terms of energy saving, drag reduction hasan undeniable interest. In some cases drag reduction with additives can reach 80% compared to pure solvent. This phenomenon has applications in many fields suchas transportation of hydrocarbons and cooling and heating systems. Three systems which have the capacity to selforganizein aqueous or organic media have been studied in order to check their possible ability to reduce hydrodynamic friction.We worked on a polysoap (80C12) based on polystyrene skeleton to which tertiary amines bearing alkyls chains of 12 carbons. This compound formsmicelles in water whose cylindrical shape has been demonstrated by light scattering and Cryo-TEM. The studies of the mass transfer on a rotating disk electrode and the rheological results have showed for the 80C12solutions several characteristics attributed to the dragreducing additives.Rheological studies on the systems lecithin/decane and ionomers/toluene, highlight the viscoelastic properties of the anisotropic associations of these compounds

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Martins, Ramon Silva. "Numerical simulation of turbulent viscoelastic fluid flows : flow classification and preservation of positive-definiteness of the conformation tensor." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10127/document.

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Abstract:

Le but de ce travail est de fournir une amélioration de la connaissance sur le phénomène de la réduction de la traînée induite par polymère en considérant certains aspects de sa simulation numérique et les changements qui se produisent dans la cinématique de l’écoulement. Dans un premier temps, les transformations du type racine carrée et kernel racine-k pour le tenseur de conformation du modèle FENE-P ont été implémentées afin d’assurer la positivité du tenseur de conformation. Cependant, ces approches divergent en raison du caractère non-borné du tenseur de conformation. Cette contrainte n’a pas été respectée, même avec l’inclusion de diffusion artificielle. L’effet d’amortissement de la diffusion artificielle a permis d’assurer la stabilité numérique, mais il aboutit à une réduction de la traînée relative de 22% à 42% plus faible que prévue par les approches standards. Dans un second temps, les modes hyperboliques, paraboliques et elliptiques des écoulements turbulents viscoélastiques ont été évalués en utilisant de différents critères de classification d’écoulements. Certains avantages concernant les critères objectifs ont été discutés. On a observé que les domaines hyperboliques contribuent de manière significative à la cinématique de l’écoulement. Enfin, on a observé une tendance des domaines elliptiques et hyperboliques à devenir paraboliques et que cette tendance augmente avec l’élasticité The purpose of this work is to provide an enhancement of the knowledge about the polymer-induced drag reduction phenomenon by considering some aspects of its numerical simulation and the changes that occur in the flow kinematics. In the first part, the square root and kernel root-k formulations for the conformation tensor in the FENE-P model were implemented and showed to preserve the positiveness of the conformation tensor. However, they led to numerical divergence due to the loss of boundedness of the conformation tensor. This constraint was violated even with the inclusion of artificial diffusion. The damping effect of artificial diffusion helped to ensure numerical stability, but led to relative drag reduction from 22% to 42% lower than expected from traditional methods. In the second part, the hyperbolic, parabolic and elliptic modes of turbulent viscoelastic flows were evaluated by means of different flow classification criteria. Some advantages of considering objective criteria were discussed. It was shown that the hyperbolic domains significantly contribute to the flow kinematics. Finally, a tendency of both elliptic and hyperbolic domains to become parabolic was observed and found to increase with the elasticity

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Ouchene, Rafik. "Dispersion de particules non-sphériques en écoulement turbulent." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0275/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse fait partie intégrante de l’ANR PLAYER (début janvier 2012), projet visant à étendre les simulations d'écoulements gaz-particules à des particules non-sphériques ayant une inertie couvrant une large gamme. Les avancées de cette ANR portent notamment sur la détermination des forces et couples élémentaires sur de tels objets avec la question du nombre de degrés de liberté supplémentaires à prendre en compte, l'impact de la forme et de l’effet d'inertie ainsi que l’influence d’une force extérieure telle que la gravité sur les interactions particule-turbulence. Dans ce cadre, l’objectif de ce travail de thèse est d'étudier finement la dispersion de particules non-sphériques rigides dans un écoulement turbulent à l’échelle mésocospique (il est supposé que les particules sont des points matériels). Pour ce faire, un suivi lagrangien de particules ellipsoïdales couplé à un code de simulation numérique directe d’un écoulement turbulent de canal a été utilisé. Cette méthode nécessite alors une bonne estimation des forces et couples hydrodynamiques agissant sur ce type de particules, ainsi qu’un couplage des équations du mouvement de translation et de rotation. En se basant sur les résultats obtenus par une simulation numérique directe résolue à l’échelle de la particule (Ansys Fluent, body-fitted method), nous avons établi, dans un premier temps, des corrélations pour les coefficients hydrodynamiques (traînée, portance, couple de tangage) dépendant du nombre de Reynolds particulaire, de la forme, et de l'orientation des particules. L’originalité de ce travail réside en la validité de ces corrélations pour des gammes étendues de facteurs de forme (rapport entre la longueur et la largeur de la particule w ∈ [0,2-32] et de Reynolds particulaires Rep ∈ [1-240]. Ces corrélations ainsi que les équations du mouvement de rotation ont été ensuite intégrées dans le code « maison » de simulation numérique directe d’un écoulement turbulent gaz-solide à l’échelle mésocospique. Après avoir validé ce code à travers différents cas tests, nous avons étudié la dispersion de différentes particules ellipsoïdales dans un écoulement de canal turbulent pour un nombre de Reynolds modéré. Trois principaux effets sont à l’étude : l’effet de forme, l'effet d'inertie et l'effet du croisement de trajectoires The present work is a part of a program research ANR PLAYER (started from January 2012), the aim of the project is to extend the simulations of gaz-particles flow to the non-spherical particles with a large range of inertia. The main objectives of this project consist, firstly, on the founding of hydrodynamic forces and torques occurring on these non-spherical particles. As results, we focus on the additional degrees of freedom that must be considered, shape effects and effects of inertia. Secondly, we are interested on the study of particle-turbulence interaction and particle-particle interaction. The aim of this Phd thesis consists on the studying of the dispersion of solide non-spherical particles in turbulent channel flow at mesoscopic scale. In order to achieve this work, we considered a one way coupling and we used a technique of Particles Lagrangian Tracking coupled with a Direct Numerical Simulation of the turbulent channel flow (DNS/PLT). This technique requires a well prediction of hydrodynamic forces and torques occurring on each particle. In addition, this technique requires a coupling of translational and rotational motions. Firstly, a Direct Numerical Simulation is used with a body-fitted method in CFD code Ansys-Fluent to simulate flow around ellipsoids. Based on the obtained results, models of correlation for hydrodynamic coeffients (drag, lift and torque) are proposed. The major results of this part is the accuracy models for a large ranges of particles Reynolds number, aspect ratio and orientations. Indeed these models take the particle Reynolds number Rep ∈ [1-240], the shape (aspect ratio w ∈ [0.2-32]) and the orientation of the particle into account. Secondly, these models of correlation as well as translational and rotational motions are implemented in the in-house DNS code. After a rigorous validation of the code using a different test cases, simulations of dispersion of ellipsoidals particles in a tubulent channel flow is performed for a moderate Reynolds number. Three main effects are investigated in this study: shape effect, inertial effect and the “effect of crossing trajectories”

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Adoua, Saturnin Richard Legendre Dominique Magnaudet Jacques. "Hydrodynamique d'une bulle déformée dans un écoulement cisaillé." Toulouse : INP Toulouse, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000458.

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Massol, Alexandre Simonin Olivier. "Simulations numériques d'écoulements à travers des réseaux fixes de sphères monodisperses et bidisperses, pour des nombres de Reynolds modérés." Toulouse : INP Toulouse, 2004. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000006.

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Paradot, Nicolas. "Etude numérique et expérimentale de la résistance à l'avancement d'un train à grande vitesse." Poitiers, 2001. http://www.theses.fr/2001POIT2315.

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Boucinha, Vincent. "Etude de l'écoulement induit par une décharge à barrière diélectrique surfacique : contribution au contrôle des écoulements subsoniques par actionneurs plasmas." Phd thesis, Université d'Orléans, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00501829.

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Abstract:

La réduction de la résistance à l'avancement par des techniques de contrôle active sera une nécessité d'importance croissante dans les années à venir pour le secteur des transports. Cette thèse fait partie d'une nouvelle voie de recherche consistant à utiliser des décharges plasmas à pression atmosphérique pour modifier les écoulements en vue d'améliorer les performances aérodynamiques (diminution de la traînée et augmentation de la portance). L'actionneur retenu est une décharge à barrière diélectrique surfacique avec un diélectrique composé d'une combinaison de deux matériaux polymères souples. L'écoulement induit par l'actionneur plasma, appelé vent ionique, est d'abord étudié expérimentalement dans l'air au repos en fonction du régime de la décharge. Une loi empirique liant la vitesse du vent ionique à la tension et à la fréquence de l'alimentation est proposée. De cette loi se dégagent une vitesse et une longueur caractéristiques utilisées pour prédire les principales propriétés du jet de paroi induit en aval de la décharge (lois d'échelle). L'efficacité de l'actionneur est ensuite testée en soufflerie subsonique pour trois configurations aérodynamiques de complexité croissante : couche limite laminaire non décollée (plaque plane), couche limite turbulente décollée (profil épais) et couche limite décollée 3D (corps de Ahmed, lunette inclinée à 25°). Des résultats significatifs tant sur le plan de la modification de la topologie de l'écoulement que de l'amélioration des efforts aérodynamiques sont obtenus pour des nombres de Reynolds jusqu'à 1,7.106 (35 m/s).

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Quenez, Jean-Marc. "Étude des résonances pour les problèmes de tenue à la mer et de résistance de vagues." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1995. http://www.theses.fr/1995EPXX0001.

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Abstract:

Dans la premiere partie, nous etudions la perturbation des resonances du probleme de tenue a la mer. Il s'agit du probleme linearise du corps flottant soumis a une houle incidente de frequence donnee au regime periodique etabli. Le probleme est etendu aux frequences complexes. Les resonances sont les valeurs complexes de la frequence pour lesquelles le probleme est mal pose. Dans un premier temps, nous etudions des perturbations regulieres. Un exemple consiste a distordre continument ou analytiquement la carene. Les resonances dependent alors continument ou analytiquement d'une puissance rationnelle du parametre de perturbation. De plus, le nombre de resonances est localement conserve. Dans un deuxieme temps, nous considerons une perturbation singuliere: le cas du resonateur. C'est le cas d'un bassin relie a la mer par un petit canal. Nous obtenons encore la continuite et la conservation des resonances. Dans l'annexe, un resultat independant est obtenu: le developpement asymptotique a tout ordre de la fonction de green. Dans la deuxieme partie, nous nous interessons au probleme linearise de resistance de vagues. Dans un premier temps, le probleme est celui du navire avancant a vitesse constante en eau calme. Les equations classiques sont completees par des equations supplementaires, le long de la ligne de flottaison, traduisant une hypothese de conservation de debit. Puis, nous montrons que le probleme bidimensionnel ainsi pose admet une extension aux vitesses complexes. Les resonances sont definies comme les valeurs complexes de la vitesse pour lesquelles le probleme est mal pose. Dans un deuxieme temps, nous etablissons un theoreme d'unicite pour le probleme bidimensionnel de l'ecoulement dans un canal a fond presque plat. Le probleme est bien pose pour des bosses assez petites (reposant sur le fond du canal) et des froudes f inferieurs a un nombre donne r, lui meme etant inferieur a un (f<r<1)

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Linde, Florian. "3D modelling of ship resistance in restricted waterways and application to an inland eco-driving prototype." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2389/document.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse ont pour but de développer un prototype d’éco-pilote, nommé EcoNav, permettant d’optimiser la vitesse d’un bateau afin de réduire sa consommation de carburant. EcoNav est composé de plusieurs modules dont : un modèle hydraulique 2D simulant l’écoulement hydrodynamique (vitesse du courant et hauteur d’eau) le long du trajet du bateau; - un modèle de résistance à l’avancement servant à alimenter un modèle de prédiction de la consommation de carburant; - un algorithme d’optimisation permettant de trouver le profil optimal de vitesse. Afin de pouvoir estimer la consommation de carburant, un modèle numérique de la résistance à l’avancement en milieu confiné a été développé durant la première partie de cette thèse. Ce modèle numérique 3D simule l’écoulement du fluide autour du bateau et permet de calculer les forces agissant sur sa coque. La résolution des équations RANS est couplée avec un algorithme de quasi-Newton afin de trouver la position d’équilibre du bateau et calculer son enfoncement. Cette méthode est validée en comparant les résultats numériques avec des résultats expérimentaux issus d’essais en bassin de traction. L’influence de l’enfoncement sur la résistance à l’avancement et la précision de la méthode est étudiée en comparant les résultats numériques obtenus avec et sans enfoncement. La précision des modèles empiriques de prédiction de la résistance à l’avancement est également comparée à celle du modèle numérique. Enfin, le modèle numérique est utilisé afin de déterminer si le confinement en largeur ou en profondeur ont une influence identique sur l’augmentation de résistance à l’avancement. Les résultats de cette étude permettent d’établir si le confinement de la voie d’eau peut être caractérisé à l’aide d’un paramètre unique (coefficient de blocage par exemple) ou bien deux paramètres permettant de distinguer le confinement latéral et vertical. Dans la seconde partie de cette thèse, les méthodes numériques utilisées pour le modèle d’éco-pilote sont décrites et comparées afin de sélectionner celles qui sont le plus adaptées à chaque module. EcoNav est ensuite utilisé afin de modéliser un cas réel : celui du bateau automoteur Oural navigant sur la Seine entre Chatou et Poses (153 km). La consommation optimisée est comparée à la consommation non optimisée, calculée à partir des vitesses AIS observées sur le tronçon étudié. L’influence de la trajectoire du bateau et de son temps de parcours sur sa consommation sont également étudiés. Les résultats de ces investigations ont montré qu’optimiser la vitesse du bateau permet d’obtenir une réduction de la consommation de carburant de l’ordre de 8 % et qu’optimiser la trajectoire du bateau ainsi que prendre en compte des informations en temps réel (disponibilité des écluses, trafic sur le fleuve) peuvent permettre de réaliser des économies de carburant supplémentaires An eco-driving prototype, named EcoNav, is developed with the aim of optimizing a vessel speed in order to reduce fuel consumption for a given itinerary. EcoNav is organized in several modules : - a 2D hydraulic model simulating the flow conditions (current speed and water depth) along the itinerary; - a ship resistance model calculating the thrust necessary to counteract the hydrodynamic forces ; - a fuel consumption model calculating the fuel consumption corresponding to the thrust input; - a non linear optimization algorithm calculating the optimal speed profile. In order to evaluate the fuel consumption of an inland vessel, a ship resistance numerical model is developed in the first part of this PhD. This 3D numerical model simulates the flow around an inland self-propelled vessel and evaluates the hydrodynamic forces acting on the hull. A RANS solver is coupled with a quasi-Newton approach to find the equilibrium position and calculate ship sinkage. This method is validated by comparing the results of numerical simulations to towing tank tests. The numerical results with and without sinkage are also compared to study the influence of sinkage on ship resistance and on the accuracy of the method. Additionally, some empirical models are investigated and compared with the accuracy of the numerical method. Finally, the numerical model is used to determine if channel with and water depth restriction contribute to the same amount of ship resistance increase for the same level of restriction. The results of that investigation give insight to whether channel restriction can be characterized by a unique parameter (for instance the blockage ratio) or two parameters to distinguish water depth and channel with effects. In the second part of this PhD, the numerical methods used in the speed optimization model are described and validated. The speed optimization model is then used to simulate a real case: the itinerary of the self-propelled ship Oural on river Seine, between Chatou and Poses (153 km). The optimized fuel consumption is compared with the non-optimized fuel consumption, based on AIS speed profile retrieved on this itinerary. The effects of the ship trajectory and travel duration on fuel consumption are also investigated. The results of those investigations showed that optimizing the ship speed lead to an average fuel saving of 8 % and that using an optimal track and including real time information such as lock availability and river traffic can lead to additional fuel savings

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Randrianantenaina, Cyriaque Donat. "Contribution à l'étude expérimentale des écoulements confinés à surfaces libres : application à l'interaction fluide-structure dans un compartiment de JIG artisanal." Thesis, Le Havre, 2016. http://www.theses.fr/2016LEHA0033/document.

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Abstract:

Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse en co-tutelle concerne deux domaines d’étude de l'interaction fluide-structure. Le premier relevant du Génie Minier traite de l'interaction entre une grille mobile au sein d'un sluice et de l'écoulement confiné associé. Le second relevant de l'Hydrodynamique fondamentale porte sur l'interaction d'un cylindre monté sur appuis souples et un écoulement à surface libre en présence de fond. Notre travail contribue à l’étude des écoulements confinés à surface libre par une approche expérimentale. Nous avons couplé des techniques de visualisation par caméra CCD, de mesures de champs de vitesse par PIV et d'efforts hydrodynamiques pour qualifier la dynamique des objets en mouvement dans l'écoulement. Les méthodes et dispositifs expérimentaux sont alors appliqués à l'étude de l'écoulement autour de deux maquettes simplifiées d'un JIG à grille mobile puis à celui du cylindre vibrant sous l'effet de l'écoulement. L’acquisition par PIV suivi des traitements statistique multi-variables par POD nous a permis d'étudier l'évolution des zones de recirculation dans le compartiment ainsi que le champ de vitesse instationnaire. L’étude expérimentale a été complétée par une simulation numérique par ANSYS14.5 pour la maquette de JIG et par un modèle numérique d’oscillation du sillage pour le cylindre. Ces travaux nous ont permis de mettre en évidence une technique simple pour mettre en mouvement, dans un sluice, un filet attaché à un cylindre et d'étudier les effets du confinement sur un cylindre vibrant en présence de surface libre The work realized under this co-supervised thesis concerns two study areas of fluid-structure interaction. The first concerned the Mineral Engineering and deals with the interaction between a moving grate in a sluice and the confined flow associated. The second concerns the fundamental Hydrodynamics and deals with the interaction of a cylinder mounted on flexible supports and a free surface flow in presence of plane wall. Our work contributes to the study a confined free surface flow by experimental approach. We coupled techniques of CCD camera visualization, velocity fields measurements by PIV and hydrodynamic forces to qualify the dynamics of structure motion in the flow. Experimental methods and devices are applied to the study the flow around two simplified models of a moving JIG grate and then to study a vibrating cylinder due to flow. Treatments of PIV data acquisitions by multivariable statistical POD enabled us to describe evolution of recirculation zones in the compartment and unsteady velocity field. Experimental study was completed by a numerical simulation of Jig model by using ANSYS14.5 and a numerical wake oscillator model for the case of the cylinder. This work highlighted a simple technique to give motion, in a sluice, a attached net to a cylinder and to study effects of free surface flow confinement on a vibrating cylinder

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Guyot, Florent. "Etude expérimentale de la résistance ajoutée d'une maquette de navire soumise à des oscillations forcées harmoniques : étude du champ de vagues instationnaire associé." Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2286.

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Abstract:

On a developpe une methode experimentale pour determiner les coefficients (masses ajoutees, amortissements) des equations du mouvement d'un navire, le developpement des codes de tenue a la mer etant tres difficile a mettre en uvre. Les resultats obtenus pourront servir de banques de donnees pour la validation de ceux-ci. Le travail presente utilise la technique de mise en oscillations forcees d'une maquette de navire (pilonnement, rotation en tangage, purs ou couples). Apres mesure de la portance, de la trainee et du moment de tangage, l'analyse spectrale permet de determiner les differents spectres et en particulier la valeur moyenne, l'amplitude et le retard de phase par rapport au mouvement, de la composante de meme frequence que l'excitation. On a, en outre, etudie le champ de vagues instationnaires autour du navire (158 points de mesure). L'influence des divers parametres (nombre de froude, frequence d'oscillation, type et amplitude du mouvement) sur les resultats est analysee. Une attention particuliere a ete portee a l'etude de l'ecoulement autour du parametre adimensionnel = #. U/g = 1/4, correspondant aux singularites des fonctions de green. Elle met en evidence la disparition des vagues en amont pour > 0,25

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Benkhalifa, Mohamed Tai͏̈eb. "Ecoulement visqueux de diffusion binaire dans un pore : application à la détermination du coefficient de diffusion équivalent dans un milieu poreux." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2327.

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Abstract:

Le phenomene de transport de masse constitue par le mecanisme de la diffusion binaire visqueuse de gaz a ete analyse finement au niveau d'un pore microscopique. Le phenomene de recirculation d'air est quantifie numeriquement dans un pore cylindrique en tenant compte de l'influence du fond et des parois. Les forces de viscosite le long des parois freinent la diffusion et l'on montre l'ecart a la solution de reference dite de stefan sans viscosite avec un air stagnant. Les flux d'air qui descendent le long des parois du pore montrent la possibilite d'une oxydation des composes qui impregnent la structure, comme par exemple les tanins du bois. Un fluide, diffusant dans un milieu poreux, passe a travers des capillaires microscopiques et subit deux types de resistances a la diffusion: une resistance reguliere due aux frottements visqueux aux parois de ce capillaire et une resistance singuliere due aux changements de sections. Les resultats numeriques de l'evaluation de ces resistances au niveau du pore sont utilises pour predire le coefficient de diffusion equivalent d'un assemblage de pores reconstituant des milieux poreux periodiques. On constate un bon accord avec des experiences issues de la litterature. L'effet de la viscosite est loin d'etre toujours negligeable pour la diffusion gazeuse en milieu poreux

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Champmartin, Stéphane. "Matrice de résistance et description du mouvement d'une particule en interaction hydrodynamique et conséquences du confinement asymétrique sur les phénomènes de transfert." Phd thesis, Université d'Angers, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00102893.

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Abstract:

Les interactions hydrodynamiques sont souvent négligées dans le transport de particules à cause de leur complexité. Aux fortes concentrations, ces interactions se manifestent par une différence entre les cinématiques de ces particules et celle du fluide non perturbé contrairement aux hypothèses communément admises. Aujourd'hui, seuls de lourds calculs numériques (DNS) peuvent résoudre ces problèmes. Nous développons ici une méthode alternative, basée sur la matrice de résistance généralisée, appliquée au transport d'une particule cylindrique confinée. Pour la sédimentation, elle chute plus vite en position dissymétrique. En déterminant la cinématique de la particule en écoulement de Poiseuille nous montrons la non validité de l'hypothèse évoquée. Ensuite nous étudions les phénomènes de transferts sur le même cylindre. Selon la condition aux limites, on peut soit réduire, soit augmenter le flux sur le cylindre.

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Meheux, Mathilde Odile Anne. "Influence des additifs de lubrification sur la formation de tribofilms, le coefficient de frottement et la durée de vie en fatigue des roulements." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2009. http://www.theses.fr/2009ECDL0001.

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Abstract:

Dans les boîtes de vitesses manuelles, engrenages, roulements et synchroniseurs sont lubrifiées par une unique huile sélectionnée d'après les spécifications engrenages. Des endommagements de fatigue de contact relatifs à l'utilisation de lubrifiants ont été rapportés. Plusieurs explications peuvent être considérées, mais nous nous attarderons sur les effets liés à l'emploi des additifs de lubrification. Comme cela a été expliqué dans la bibliographie, le lubrifiant (huile de base et additifs) peut réagir à la surface des pièces comme sur les faces des fissures débouchant. La fragilisation par hydrogène est un phénomène connu, mais il n'a pas été clairement établi si la présence de tribofilms et/ou l'adsorption d'additifs pouvaient contribuer à l'initiation et/ou à la propagation des fissures de fatigue. L'influence de la formulation du lubrifiant a été évaluée à l'aide d'essais de fatigue accélérés (réalisés à l'aide d'une machine bidisque) effectués en conditions de roulement pur et de glissement. En roulement pur, le lubrifiant formulé à l'aide du détergent génère une réduction de la durée de vie par rapport aux autres lubrifiants testés. Le tribofilm formé à la surface des galets a été étudié à l'aide de techniques d'analyse de surface (EDX, AES). Des similitudes en terme de composition élémentaire et d'épaisseurs ont été constatées entre ces tribofilms et des tribofilms modèles générés dans un contact bille disque (Mini Traction Machine). Ce dernier fut employé pour l'étude de la formulation du lubrifiant sur la formation de tribofilms. Le détergent semble être un additif-clé nécessaire à la génération d'un tribofilm épais. En n, le contenu chimique d'une fissure a été analysé. La coupe transversale réalisée par usinage ionique (FIB) a autorisé l'analyse EDX de ses faces de la surface à la pointe. Des éléments d'additifs ont été détectés. Si la durée de vie en glissement n'a pas beaucoup varié d'une formulation à l'autre, la présence d'additifs dans la fissure permet de formuler l'hypothèse suivante : le contenu chimique d'un lubrifiant peut influencer la propagation des fissures Gears, rolling bearings and synchronizers are lubricated with a single oil, selected according to gear specifications in manual transmissions. Lubricant related Rolling Contact Fatigue (RCF) damage has been reported in bearings. Several explanations can be considered, but this work focuses on the effect of lubricant additives. As explained in the literature, the lubricant (base oil and additives) can react at the surface of the test pieces and/or on the fatigue crack faces open to the oil. Some effects like hydrogen embrittlement are known, but it has not been clearly established yet whether the presence of tribofilms and the adsorption of additives contribute to the initiation and/or propagation of fatigue cracks. The influence of lubricant formulation on fatigue life has been evaluated using accelerated fatigue tests (on a twin disc machine) performed under pure rolling and sliding conditions. Under pure rolling, the detergent containing oil generates a reduction of fatigue life compared with the other oils tested. The tribofilm formed at the surface of the discs was studied using surface analysis techniques (EDX, AES). It shows similarity in terms of elemental composition and thickness with model tribofilms generated in a ball on disc tribometer (Mini Traction Machine). The latter was used to evaluate the influence of lubricant formulation on tribofilm formation. The detergent seems to be a key additive generating a thick surface tribofilm. Finally, the chemical content of a crack was analysed. A FIB cross section allowed EDX analysis of the faces. Additive elements were found. Fatigue life did not vary much between the formulations tested under sliding conditions, but the presence of additives in the crack allows the following hypothesis : the chemical content of a lubricant can influence crack propagation

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Tcheukam, Toko Denis. "Étude de la couche limite générée par l'action de la houle et/ou du courant sur fond hydrauliquement lisse : application au transport sédimentaire." Le Havre, 1997. http://www.theses.fr/1997LEHA0001.

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Abstract:

Afin d'apporter une contribution à l'étude des problèmes liés au transport sédimentaire tels que l'envasement des ports, la pollution des plages, l'érosion des côtes, etc. Nous avons effectué une étude expérimentale portant sur la couche limite sur un fond hydrauliquement lisse générée par le courant seul, la houle seule, et l'interaction houle-courant (la houle et le courant se propageant dans le même sens). Une analyse bibliographique sur les études de couche limite est représentée dans le chapitre I. La description de la technique expérimentale est présentée dans le chapitre ii. Les chapitres III, IV & V représentent les résultats obtenus en courant seul, houle seule, et en houle combinée au courant, et leurs comparaisons avec les résultats analytiques et numériques. Pour finir, une analyse de ces résultats en application au transport de sédiments et une conclusion générale ont été représentées. La plateforme expérimentale est constituée d'un canal à houle/courant de 25 m de long et 0,8 m de large. La hauteur d'eau moyenne est de 0,27 m pour les différents essais effectues. Les mesures de vitesse sont faites par vélocimétrie doppler laser à deux composantes à la mi-distance des deux parois latérales. Après une première série d'essais sur plusieurs sections le long du canal, plusieurs autres essais ont été effectués à 11 m du filtre place dans la partie amont du canal. Les résultats obtenus sont en accord avec les résultats classiques analytiques, numériques, et expérimentaux. Ils mettent en évidence un modèle de longueur de mélange dans la couche limite générée par le courant seul, et montrent une présence de la turbulence et l'apparition des instabilités (à certaines phases) dans la couche limite générée par la houle seule sur fond lisse à de faibles nombres de Reynolds. On observe dans les cas houle combinée au courant, une décroissance de la rugosité hydraulique quand l'amplitude de la vague augmente. Ces résultats permettent enfin de justifier les implications que peuvent avoir la couche limite sur le transport de sédiments

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Souza, Eduardo de Cursi. "Amarrage par des fils sans raideur à comportement unilatéral." Montpellier 2, 1991. http://www.theses.fr/1991MON20054.

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Ce travail etudie certaines des difficultes caracteristiques des problemes d'amarrage, liees au caractere unilateral de la loi de comportement des amarres. La situation modele envisagee est celle ou un flotteur est attache par un cable a un obstacle (le fond). Le contact entre le cable et le fond est de nature unilaterale et a lieu avec frottement. On envisage d'abord la difficulte de la prise en compte du caractere unilateral du fil: on considere l'equilibre d'un seuil fil sans raideur en presence d'un obstacle regulier, le contact ayant lieu sans frottement. Dans cette situation, on etablit certains resultats theoriques fondamentaux et une methode pour la construction numerique des solutions. Les resultats sont alors etendus a la situation ou le contact a lieu avec frottement sec (on etudie deux situations d'interet: le probleme de petites perturbations autour d'un etat de reference et celui d'un obstacle plan). Enfin, on considere le mouvement d'un systeme forme d'un cable et d'un solide rigide. On neglige les quantites d'acceleration pour le fil mais non pas pour le solide. Les resultats precedents sont utilises pour etablir une methode constructive et stable pour la simulation du mouvement d'un tel systeme

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Aliouche, Djamel. "Contribution à l'étude des mécanismes de frottement des étoffes." Mulhouse, 1991. http://www.theses.fr/1991MULH0189.

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Après traitement de séchage sur tambour, ou par percussion d'air à grande vitesse, les étoffes prennent un mauvais toucher. Au contraire, le sèche-linge donne un excellent toucher. Nous avons essayé d'expliquer ce phénomène. Lorsque l'on comprime une étoffe, on a un phénomène qui a une allure hyperbolique puisque l'on a une pseudo asymptote. Mais, phénomène intéressant, cette asymptote traduit l'arrangement des filés. Ainsi, un tricot ou un non-tissé se comprime moins qu'un tissu qui a toujours une masse volumique inférieure à celle d'un film. La pente de la compression est une traduction de la pilosité, et, en particulier pour les très faibles pressions, cette pente est très différente d'un tissu à l'autre, selon la façon dont il est produit. La friction sous faible pression et à faible vitesse (friction du toucher) donne exactement les mêmes résultats que la compression et, de toute évidence, les résultats obtenus montrent une influence très marquée de la pilosité ; ainsi, sur non-tissé très léger, la friction est quasi proportionnelle à la masse surfacique. Lorsque l'on traite un tissu sur tambour, on écrase sa pilosité, au contraire, le tumbler exalte cette pilosité. Lorsque l'on sèche un textile, on croit qu'il devient plus rêche, et on a souvent attribué cette modification au module de flexion. Or, ce modèle ne change pas, alors que la pilosité semble être la seule caractéristique du tissu qui soit autre

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Zhao, Fei. "Study on mechanical properties of the in situ TiB/TiC reinforced titanium matrix composites." Troyes, 2010. http://www.theses.fr/2010TROY0030.

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Abstract:

Ces travaux de recherche ont pour objectif d’étudier les effets des renforts TiB et TiC dans les composites à matrice de titane sur les propriétés mécaniques, par analyse et caractérisation expérimentale et simulation numérique. Le comportement de traction, de frottement et de fatigue d'une série de composites renforcés par in situ TiB/TiC a été mis en évidence. La méthode des éléments finis permet également de simuler les effets des renforts. Les résultats obtenus montrent que les TiB/TiC peuvent jouer un rôle important de renforcement lors de sollicitations complexes. Les propriétés des composites (module élastique et de cisaillement) et la rigidité de ces matériaux dépendent du type, de la quantité, de la forme et de la distribution des renforts. Les renforts peuvent empêcher la propagation des fissures dans le cas statique. En dynamique, les renforts TiB réduisent la résistance à la fatigue des composites lorsque la sollicitation est importante, mais peuvent augmenter cette résistance lorsque la sollicitation est faible; par contre les renforts de TiC peuvent améliorer la résistance à la fatigue des composites. Dans la pratique, il faut aussi tenir compte des conditions de mise en forme et d’application des composites. Le contenu des renforts devrait être déterminé en tenant compte du coût de fabrication, de sorte que nous puissions optimiser les besoins d’application réelle, mais également de réduire les coûts The aim of this research is to study the effects of reinforcements TiB and TiC materials by experimental analyzing structures and mechanical testing of properties of in situ synthesize TiB/TiC reinforced titanium matrix composites. The tensile, friction and fatigue properties of in situ TiB/TiC reinforced composites structures were tested. Finite element analysis was also used to simulate the effect of the reinforcements. The results show that the reinforcements can play an important role in the composites properties. The elastic modulus and shear modulus have some relation with the type, the quantity, the shape and the distribution of the reinforcements in the composite materials. Some formulas about the modulus of the composites are suggested by modelling the composite behaviours with numerical method. The reinforcements can prevent the crack initiation and propagation in static load. For the fatigue properties, the reinforcement TiB reduces the fatigue life of the composites under high level of load, but increases it in low load conditions, while TiC reinforcements can improve the fatigue strength of the composites. So in practice, the applying conditions of the composites should be considered. The contents of the reinforcements should be determined by taking account of the manufacturing costs, so that we can to optimize the practical needs and to but reduce the costs

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Jagite, George. "Analysis of Slamming Induced Whipping Effects over the Ultimate Strength of Ships." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDN0018.

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Abstract:

La première partie de cette thèse est consacrée à l’étude numérique de la résistance ultime dynamique de différentes structures navales. Afin d’évaluer l’influence de l’inertie et de la vitesse de déformation, plusieurs cas de chargement sont considérés, des plus simples, de la forme d’une demie sinusoïde, aux plus réalistes, issus de vagues de design. La résistance ultime dynamique est définie comme le niveau maximal de chargement qui ne conduit pas à la ruine de la structure, et est calculée par un nouvel algorithme itératif. Enfin, la résistance ultime dynamique est comparée à la résistance ultime quasi-statique, ce qui permet de calculer des coefficients de chargements dynamiques, qui évaluent correctement l’influence de la dynamique sur la ruine. La deuxième partie de cette thèse porte sur le développement d’un nouvelle méthode pour le calcul de la réponse au fouettement, en prenant en compte le comportement élastoplastique de la structure. La structure est modélisé avec deux poutres non uniformes, reliées par une rotule non linéaire, dont le comportement est décrit par une relation entre le moment de flexion et la variation d’angle. Le problème hydrodynamique est traité par une méthode à éléments de frontière 3D. Le problème couplé hydro-élastoplastique est ensuite résolu dans le domaine temporel grâce à un logiciel de tenue à la mer. Les calculs sont réalisés sur une large gamme de navires, avec plusieurs cas de chargement réalistes. Ceci permet enfin de calculer un coefficient de résistance dynamique, par comparaison des réponses non-linéaires et linéaires The first part of this thesis is dedicated to the numerical investigations of dynamic ultimate strength for various ship structures. In order to analyze the influence of the inertia and strain rate effects, different load functions are used, starting from the simplest ones where the loads are defined as half-sine functions, to more realistic ones where the loads are induced by equivalent design waves. The dynamic ultimate strength is defined as the maximum load level that leads to a non-collapse scenario, and it is determined through a newly developed iterative algorithm. Finally, the dynamic ultimate strength is compared with the quasi-static ultimate strength, and the dynamic load factors are derived in order to obtain a proper estimator of the dynamic collapse effect. The second part of the thesis is dedicated to the development of a new method to calculate the non-linear whipping response, where the elastoplastic structural response is considered. The hull girder is modeled as two non-uniform beams, connected with a non-linear hinge, described by the non-linear relation between the internal bending moment and the relative rotation angle. The hydrodynamic problem is solved using the 3D boundary element method. Then, the fully coupled hydro-elastoplastic problem is solved within a partly non-linear time-domain seakeeping program. The calculations are perfomed on a broad range of ships on different realistic loading scenarios Finally, the non-linear and linear whipping resposnes are compared in order to derive the dynamic ultimate capacity factors

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Pastor, Marie. "Étude du potentiel des pFAR4, miniplasmides dépourvus de gène de résistance à un antibiotique, comme vecteurs pour la thérapie génique." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCB043.

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Abstract:

L’un des principaux défis de la thérapie génique est d’identifier un vecteur sûr capable d’assurer un transfert efficace et une expression soutenue d’un gène d’intérêt thérapeutique dans les cellules cibles. L’émergence de vecteurs plasmidiques de nouvelles générations a permis d’atteindre ces objectifs et de considérer la thérapie génique non virale comme une alternative prometteuse aux vecteurs viraux pour le traitement de maladies génétiques ou acquises. Appartenant à ces nouvelles générations, les dérivés du vecteur pFAR4 sont des miniplasmides dépourvus de gène de résistance à un antibiotique. Leur propagation dans les cellules d’Escherichia coli est basée sur la suppression d’une mutation non-sens de type ambre introduite dans un gène essentiel de la souche productrice, permettant ainsi d’éliminer les risques associés à l’utilisation de gène de résistance à un antibiotique tout en diminuant la taille du vecteur. Le but de cette thèse est d’étudier le potentiel de ces vecteurs dans deux contextes de thérapie génique non virale : Dans une première approche, le potentiel du vecteur pFAR4 a été évalué pour l’expression d’un gène thérapeutique dans le foie de souris. Pour ce faire, un dérivé de ce vecteur exprimant le gène Sgsh à partir d’un promoteur spécifique des hépatocytes et codant la protéine sulfamidase, protéine défectueuse chez les patients souffrant de la maladie de Sanfilippo de type A, a été administré par injection hydrodynamique à des souris. Nous avons montré que le vecteur pFAR4 promeut dans le foie une expression élevée et soutenue de la sulfamidase, qui décline rapidement lorsque le gène Sgsh est administré par un vecteur contenant un gène de résistance à la kanamycine. Dans le cadre de cette étude, il a été établi que le profil d’expression obtenu avec le vecteur pFAR4 n’est pas lié à son insertion dans le génome des hépatocytes mais résulte, de par sa taille réduite, d’une protection contre les phénomènes d’extinction de transgène couramment observés in vivo avec les vecteurs conventionnels. Dans une seconde approche, le vecteur pFAR4 a été combiné à la technologie Sleeping Beauty (SB), dont l’un des constituants majeurs est la transposase hyperactive SB100X qui promeut la transposition d’un transgène, en l’excisant du plasmide qui le porte et en l’insérant dans le génome des cellules hôtes. Cette combinaison a été étudiée in vitro dans des cellules HeLa, en utilisant un transposon contenant soit le gène de résistance à la néomycine soit le gène codant la protéine fluorescente Vénus. Nous avons ainsi montré que le plasmide pFAR4 constituait un vecteur efficace pour les composants du système SB et que la combinaison pFAR4/SB conduisait à un taux de transgénèse augmenté par rapport à une association avec des plasmides conventionnels. Cette efficacité élevée résulte d’un niveau de transfection et d’un taux d’excision augmentés, tous deux favorisés par la taille réduite du plasmide. La combinaison pFAR4/SB devrait prochainement être utilisée pour transférer le gène codant le facteur anti-angiogénique PEDF (Pigment Epithelium-Derived Factor) à des cellules primaires de l’épithélium pigmentaire de la rétine ou de l’iris dans deux essais cliniques (Phase I/II) de thérapie génique ex vivo pour le traitement de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) One of the main challenges in gene therapy is to identify safe vectors that promote an efficient gene delivery and a sustained therapeutic transgene expression level in targeted cells. The development of novel plasmid vectors allowed to reach these objectives and to consider non-viral gene therapy approaches as attractive alternatives to treat genetic and acquired disorders. The pFAR4 vector is a novel antibiotic-free mini-plasmid. In Escherichia coli, its propagation is based on the suppression of an amber nonsense mutation introduced into an essential gene, thus eliminating safety concerns classically attributed to antibiotic resistance markers present on conventional plasmid DNA vectors and allowing a reduction in plasmid size. The aim of this work was to investigate the potential of pFAR4 as a gene vector in two different non-viral gene therapy approaches. In a first approach, the potential of the pFAR4 vector was assessed for the expression of a therapeutic gene in mouse liver. To this end, a pFAR4 derivative expressing the Sgsh gene from a liver-specific promoter and coding the sulfamidase, an enzyme deficient in patients suffering from the Sanfilippo A disease, was tail vein hydrodynamically injected into mouse liver. We showed that the pFAR4 derivative promoted a high and prolonged sulfamidase expression which rapidly declined when the same expression cassette was delivered by a conventional plasmid containing a kanamycin resistance marker. It was established that the superior expression profile obtained with the pFAR4 derivative did not result from its integration in host genome but seemed to benefit from protection against transcriptional silencing. In a second approach, the pFAR4 vector was combined to the Sleeping Beauty transposon system that mediates transgene integration into host genomes, after its excision from a plasmid donor by the hyperactive SB100X transposase, in order to obtain a long-term expression in dividing cells. This combination was studied in vitro, delivering either the neomycin resistance gene or the fluorescent Venus protein-encoding gene into HeLa cells. We showed that the combination pFAR4/SB led to an increased transgenesis rate in comparison to the association of SB with conventional plasmids. The pFAR4/SB combination seemed to benefit from an elevated transfection efficiency and a higher excision rate, resulting from the reduced size of the pFAR4 vector. The two technologies should be soon used for the delivery of the anti-angiogenic pigment epithelium-derived factor (PEDF) gene into autologous primary pigment epithelial cells, in the context of two PhaseI/II clinical trials based on an ex vivo gene therapeutic approach for the treatment of neovascular age-related macular degeneration (nAMD)

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Peronne, Simon. "Modélisation expérimentale et analyse spatio-temporelle de l'hydrodynamique de la zone de déferlement à la zone de swash." Caen, 2010. http://www.theses.fr/2010CAEN2064.

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Abstract:

Une étude de la dynamique de la surface libre et de l'écoulement, de la zone de déferlement à la zone de swash, est proposée sur la base de résultats obtenus à partir d'une modélisation expérimentale en canaux à houles, d'un suivi lagrangien de la surface libre et de mesures eulériennes de l'écoulement interne. Après un rappel des résultats obtenus, une première partie est consacrée à la description des chaines de mesures, à la validation des outils de mesures dans cette zone et à la présentation des scénarios de houles envisagés. L'emploi d'outils algébriques et analytiques dans le traitement des données est décrit et justifié. Une méthode d'extraction de la célérité du bore en zone de surf à partir de mesures vidéo est également présentée. Le travail d'analyse s'articule en quatre étapes. Une analyse des caractéristiques du bore dans la zone de surf est proposée à partir des mesures vidéo. La génération et la libération éventuelle d'ondes secondaires (hautes ou basses fréquences) à partir de processus non-linéaires, par l'intermédiaire de différentes approches classiques et originales, est traitée. Un parallèle entre la génération d'ondes secondaires et la dissipation d'énergie potentielle est proposé, ainsi qu'une étude sur les appariements d'ondes. L'écoulement interne dans la zone de transition entre la zone de surf interne et la zone de swash est étudié afin de décrire les interactions entre les courants de retour générés durant la phase de backwash et le bore incident. Enfin, après avoir fait une analyse des conditions aux limites en zone de surf interne, une dernière partie est consacrée à l'étude de l'écoulement dans la zone de swash, des contraintes sur le fond et du coefficient de friction associé A study on the dynamics of the free surface and flow from the surf zone to the swash zone is proposed, based on results obtained from an experimental model in wave flumes, monitoring Lagrangian of the free surface and Eulerian measurements of the internal flow. After an inventory of results related to this area, a first part is devoted to the description of measuring systems, validation of measurement tools in this area and the presentation of the possible swells scenarios. Secondly, the use of algebraic and analytic tools in data processing is described and justified. A method for extracting the bore velocity from the surf zone from video measurements is also presented. The analytical work is divided into four stages. An analysis of the characteristics of the bore in the surf zone is proposed based on the video measurements. Then, the generation and eventual release of secondary waves (high or low frequencies) from non-linear processes, through different approaches classical and original, is treated. A comparison between the secondary wave generation and the dissipation of the potential energy is proposed and a study on wave pairing is also written. Thus, the internal flow in the transition zone between the inner surf zone and swash zone is studied to describe the interactions between offshore currents generated during the backwash phase and incident bore. Finally, after an analysis of boundary conditions in the inner surf zone, the last part is devoted to the study of the flow in the swash zone and the related bottom shear stress and friction factor

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Gerthoffert, Jonathan. "Prévision des performances de freinage des avions sur les pistes contaminées à partir des mesures de frottement." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0018.

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Abstract:

Les performances de freinage des avions sont fortement dépendantes de l’état de surface des pistes et la présence d’eau sur la piste peut sévèrement dégrader ces performances. Les exploitants d’aéroports ont alors l’obligation d’informer les pilotes sur l’état de surface de la piste afin que ces derniers puissent estimer leur distance d’atterrissage. Les appareils de mesure du frottement sont un outil largement utilisé pour caractériser l’état de surface de la piste. Cependant, les résultats de mesure de ces appareils sont dépendants de la vitesse, de la masse, des dimensions des pneumatiques et de leur pression de gonflage… L’effet d’échelle existant entre les appareils de mesure du frottement et les avions explique que le coefficient de frottement mesuré par ces appareils n’est pas représentatif des coefficients de freinage des avions. La démarche développée dans cette thèse consiste à construire une fonction de transfert entre l’appareil de mesure du frottement et l’avion à partir d’une modélisation des efforts dans l’aire de contact pneumatique/chaussée. Un modèle physique, le modèle Brosse, a été adapté au cas des pistes mouillées ou inondées. Un modèle spécifique a été développé pour décrire l’effet de l’eau sur la longueur de l’aire de contact et la répartition des efforts dans cette aire de contact. L’application de ce modèle à un appareil de mesure du frottement et à un avion a ensuite été expérimentalement validée. Finalement, l’ensemble de la démarche a été validée à partir des données du Joint Winter Runway Friction Measurement Program (JWRFMP) et de données acquises dans le cadre de cette thèse Aircraft braking performances depends strongly on runway surface conditions. Water on runway can severely degrade these performances. Airport operators have to inform aircraft crews about runway surface conditions to allow pilots performing landing distance calculations. Friction measuring devices are a widely used tool to characterize runway surface conditions. However, friction results are highly scale-dependent (in terms of mass, speed, tire dimension and pressure…), which are significantly different between ground friction device and aircraft. Ground friction measurements are therefore not representative of aircraft braking performances. The methodology developed in this thesis consists in the construction of a transfer function between the friction measuring device and the aircraft from a modeling of force within the tire/runway contact area. A physical model, the so-called Brush model, has been adapted to wet and flooded runways. A specific model has been developed to describe water effect ontire/runway contact area and force distribution within this contact area. The applicability of this model to a ground friction measuring device and one aircraft has been experimentally validated. Finally, the complete methodology has been validated using experimental data from the Joint Winter Runway Friction Measurement Program (JWRFMP) and data obtained in this thesis

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Toutiri, Corneille. "Modélisation dynamique et thermique d'une fibre de verre en cours d'étirage." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2261.

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Le probleme du fibrage de verre est modelise en partant des equations de base de la mecanique des fluides ecrites d'abord sous leur forme generale - 3d instationnaires - pour un fluide newtonien. Ces equations sont ensuite reduites a leur expression bidimensionnelle dans le cas d'une geometrie cylindrique axisymetrique. Les conditions aux limites en particulier celles a la surface de la fibre sont donnees dans le cas bidimensionnel en presence de tension superficielle. L'utilisation d'une methode integrale permet d'eliminer la dependance radiale apres integration de chaque equation sur une section de la fibre. Les hypotheses associees a cette demarche - grandeurs constantes dans chaque section, courbure negligeable dans le plan (r, z) sont introduites successivement pour aboutir a un modele monodimensionnel en espace. Ce probleme monodimensionnel est resolu numeriquement par differences finies. L'essentiel des resultats concerne le comportement de la fibre dans la phase de demarrage du procede, lorsque la vitesse d'etirage atteint progressivement sa vitesse nominale. Les cas de calcul choisis permettent d'evaluer la sensibilite de la solution par rapport a la prise en compte ou non du rayonnement, de la tension superficielle, de la dissipation visqueuse, de la pesanteur, du frottement hydrodynamique, et des termes de transport. L'etude de stabilite du probleme est envisagee en termes de sensibilite aux differents parametres caracterisant les echanges thermiques entre la fibre et son environnement.

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Van, Ruymbeke Bruno. "Etude expérimentale des régimes de coexistence toroïdal/spiral en écoulement de Taylor Couette diphasique avec injection de bulles Quantitative visualization of swirl and cloud bubbles in Taylor–Couette flow, in Journal of Visualization 20, 2017." Thesis, Brest, 2018. http://www.theses.fr/2018BRES0059.

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Abstract:

Notre étude, expérimentale, s’inscrit dans le contexte de la réduction de frottement de paroi par injection de bulles millimétriques. Elle fait suite aux travaux de Mehel (2006), et de Fokoua (2013). On s’intéresse à la modulation du frottement, aux caractéristiques des cellules de Taylor et à la structuration de la phase gazeuse, pour des régimes de coexistence (alternance de motifs toroïdal-spiral). La géométrie d’entrefer est caractérisée par un rapport des rayons de 0,9. Le Reynolds varie entre [1700-50000] et la fraction volumétrique d’air entre [0-0,1%]. Par visualisations haute fréquence et analyse des défauts (dislocations et fusions de cellules), on a caractérisé la transition entre les régimes de coexistence structurée, coexistence déstructurée et chaos développé. Par Stéréo-PIV (2D3C), on a caractérisé la phase liquide dans un plan méridien et discriminé les contributions respectives des mouvements aléatoire et cohérent à la turbulence. Les mesures en simultané du couple exercé sur le cylindre intérieur ont mis en évidence que différents mécanismes influencent le frottement de paroi : cisaillement turbulent dû au sillage des bulles, dû aux jets entre cellules et relaxation du gradient de vitesse azimutale. L’analyse en fonction des motifs et des régimes montre que le couple maximum est atteint pour le motif toroïdal en régime structuré. Les images haute fréquence des bulles ont été analysées en discriminant les bulles par leur position radiale dans l’entrefer. On obtient des lois de similitude pour le taux de vide et la vitesse axiale du gaz en fonction des nombres de Froude de rotation des cellules ou du cylindre intérieur. La fraction volumétrique d’air contrôle la vitesse ascensionnelle des cellules, la vitesse azimutale du gaz et la fréquence de l’onde azimutale This experimental study deals with wall friction reduction by injection of millimetric bubbles. This work is in the continuity of Mehel (2006) and Fokoua (2013) PHDs. We focus on the friction modulation, Taylor's cells characteristics and the gas phase structure, for coexistence regimes (alternance between toroidal-spiral patterns). The gap geometry is characterized by the ratio of radii (0,9). The Reynolds and the air volumetric fraction are varied in the ranges [1700-50000] and [0-0,1%] respectively. By high-frequency visualizations and defect (dislocations and cell fusions) analysis method, we characterized the transition between the regimes of structured coexistence, unstructured coexistence and developed chaos. By Stereo-PIV (2D3C) measurements, we characterized the liquid phase in a meridian plane and discriminated the contributions of random and coherent motions to the turbulence. Simultaneous measurements of the torque exerted on the inner cylinder evidence different mechanisms influencing the wall friction: turbulent shear either due to the bubbles wake or to the jets between cells and relaxation of the azimuthal velocity gradient. The analysis according to the patterns and regimes shows that the maximum torque is reached for the toroidal pattern and structured regime. The high frequency images of the bubbles were analyzed by discriminating their radial position in the gap. Self-similar laws with respect to the rotational Froude numbers either characterizing the cells or the inner cylinder are obtained for both void fraction and axial velocity of the gas phase. The air volumetric fraction controls the rising velocity of the cells, the azimuthal velocity of the gas and the frequency of the azimuthal wave

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Du, Peng. "Numerical modeling and prediction of ship maneuvering and hydrodynamics during inland waterway transport." Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2459.

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Abstract:

Dans cette thèse, l'hydrodynamique des navires lors du transport par voies navigables et des manœuvres sont étudiées à l'aide de la CFD (Computational Fluid Dynamics) basée sur OpenFoam. Des études de validation et de vérification sont réalisées pour la convergence de maillage, la convergence de pas de temps, la sensibilité aux modèles de turbulence et les techniques de maillage dynamique. Un solveur de mouvement 6DoF basé sur quaternion est mis en œuvre pour les prédictions d'assiette et d'enfoncement. Les effets environnementaux sur plusieurs bateaux de navigation intérieure (convoi 1, convoi 2, automoteur) sont étudiés à l'aide de modèles numériques validés. Trois aspects importants sont simulés: l'effet de confinement de la voie navigable, le croissement et l'interaction bateau-pile de pont. Les conditions d’essai couvrent un large éventail, y compris les différentes dimensions du canal, la profondeur de l’eau, le tirant d'eau et la vitesse. La résistance du navire, le type de vague, l’angle de Kelvin et l’élévation de la vague à des positions spécifiques sont étudiés en fonction de ces paramètres. La manœuvre des navires est étudiée à l’aide de tests de modèles captifs virtuels basés sur le modèle MMG (Mathematical Maneuvering Group). Un disque d'actionneur est implémenté pour remplacer l'hélice réelle. Les tests d'un modèle KVLCC2 sont effectués pour obtenir les coefficients hydrodynamiques de l'hélice, du gouvernail et de la coque du navire. En utilisant les coefficients obtenus, des simulations de manœuvre sont effectuées et validées. Ces études reproduisent des tests de navires réels et prouvent ainsi la validité de nos modèles numériques. En conséquence, le solveur numérique est prometteur dans les simulations d'hydrodynamique des navires et d'ingénierie marine In this thesis, the ship hydrodynamics during inland waterway transport and ship maneuvering are investigated using CFD (Computational Fluid Dynamics) based onOpenFoam. Validation and verification studies are carried out for the mesh convergence, time step convergence, sensitivity to turbulence models and dynamic mesh techniques. A quaternion-based 6DoF motion solver is implemented for the trim and sinkage predictions. Environmental effects on several inland vessels (convoy 1, convoy 2, tanker) are studied using the validated numerical models. Three important aspects, the confinement effect of the waterway, head-on encounter and ship-bridge pile interaction are simulated. The testing conditions cover a wide range, including various channel dimensions, water depths, ship draughts and speeds. The ship resistance, wave pattern, Kelvin angle and wave elevation at specific positions are investigated as functions of these parameters. Ship maneuvering is investigated using virtual captive model tests based on the MMG (Mathematical Maneuvering Group) model. An actuator disk is implemented to replace the real propeller. Open water test, rudder force test, OTT (Oblique Towing Tank test) and CMT (Circular Motion Test) of a KVLCC2 model are carried out to obtain the hydrodynamic coefficients of the propeller, rudder and ship hull. Using the obtained coefficients, system-based maneuvering simulations are carried out and validated using the free running test data. These studies reproduce real ship tests and thus prove the validity of our numerical models. As a result, the numerical solver is promising in ship hydrodynamics and marine engineering simulations

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Bonnaud, Patrick. "Thermodynamique et dynamique de l'eau, d'un électrolyte, donfinés dans des nanopores : application à l'hydrate cimentaire." Thesis, Aix-Marseille 2, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX22136/document.

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Abstract:

En dessous du point de gel de l’eau dans les pores du ciment, la cryosuccion est considérée comme responsable de sa détérioration. La thermodynamique et la dynamique de la couche électrolytique physisorbée à la surface des pores sont étudiées par simulation moléculaire pour comprendre sa structure, sa stabilité en température et son rôle dans la détérioration par cryo-succion. Trois modèles de nanopores hydrophiles sont considérés: silices hydroxylée ou à charge de surface compensée par des ions Ca2+ ainsi qu'un modèle de ciment réaliste. L'eau vicinale adsorbée est fortement perturbée indépendamment de la température (de 175 à 300 K) sur 2-3 couches moléculaires. Les ions sont proches des surfaces et ne s’organisent pas en une couche diffuse comme dans les théories colloïdales classiques (DLVO, …). La dynamique de l'eau et des ions est très ralentie. La chimie de surface influe sur cette dynamique lente incompatible avec le processus supposé de cryosuccion When the cement pores are saturated with water in freezing conditions, cement encounters mechanical damages due to cryosuction effects. The adsorbed electrolytic layer at the pore surface plays a critical role in the degradation process. Its thermodynamics and dynamics properties are studied using molecular simulations. Several nanopore models are considered to study the role of chemistry and surface roughness: silica (hydroxylated and with Ca charge-compensating ions) and cement. In all these hydrophilic systems, confined water is strongly perturbed close to the pore surface (over 2-3 molecular layers) independently of the temperature (175-300 K). Ions located close to the surfaces do not form the diffuse layer of the classical colloids theory (DLVO...). The dynamics of water and ionic species is found very slow. Surface chemistry and roughness have an impact of this slow dynamics that is incompatible with cryosuction

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Ihsan, Mohammad. "Analysis of the stability of slopes submitted to water infiltration using advanced models : coupled hydromechanical model and Nonlinear Dynamics Method." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10091/document.

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Ce travail de thèse porte sur l'analyse des glissements de terrain, qui constituent un risque naturel majeur responsable de pertes humaines élevées ainsi que de grands dommages aux structures, des infrastructures et de l'environnement naturel. Cette question revêt une importance particulière, en raison du changement climatique, qui augmente le risque de fortes pluies ainsi que la sécheresse, et par conséquent le risque d'instabilité des pentes due à l'environnement. Généralement, l'analyse de la stabilité des talus est réalisée en utilisant l’approche de l'équilibre limite. Comme cette théorie ne tient pas compte du processus de mobilisation du frottement, elle pourrait conduire à une surestimation du facteur de sécurité. Une analyse fiable de la stabilité des talus, en particulier dans les sols hétérogènes soumis à l'action de l'eau, nécessite l'utilisation de méthodes numériques avancées. Deux méthodes ont été utilisées dans cette recherche: la méthode de couplage hydromécanique et la méthode dynamique non linéaire This research concerns analysis of landslides, which constitute a major natural risk responsible for high human losses as well as large damages to structures, infrastructure and natural environment. This issue becomes particularly important, because of the climate change, which increases the risk of heavy rains as well as severe drought and consequently the risk of slope instability due to the environment change. Generally, analysis of slope stability is conducted using the limit equilibrium theory. As this theory does not take into consideration the process of mobilization of the friction, it could lead to an overestimation of the safety factor. A reliable analysis of the slope stability, in particular in heterogeneous soils submitted to the water action, requires the use of advanced numerical methods. Two methods were used in this research: the coupled hydro-mechanical method and the nonlinear dynamic method

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Mehal, Jean Elie. "Analyse de l'influence de rugosités organisées sur les écoulements cavitants instationnaires." Phd thesis, Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01062146.

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Il existe trop d'exemples autour de nous qui prouvent qu'en hydrodynamique une surface polie ne présente pas systématiquement les avantages hydrodynamiques escomptés sur une surface rugueuse. Les rugosités influent activement sur le développement des couches limites turbulentes et interagissent différemment en fonction de leurs caractéristiques physiques. Plongé dans un écoulement hydraulique à nombre de Reynolds élevé, les aubes ou pales d'hélices déclenchent localement un phénomène physique, appelé cavitation, qui correspond à l'apparition de bulles de gaz et de vapeur dans un liquide soumis à une dépression. Dans le cadre de cette thèse, les expérimentations sont menées dans un tunnel de cavitation, de plus des mesures par LDV ont été réalisées de sorte à définir le profil du vecteur vitesse de l'écoulement dans le sens longitudinal. Une caméra CCD à très grande vitesse permet la prise d'image sur la formation des poches et nuages de cavitation. Dans le cas de l'hydrofoil 2D, les expérimentations menées sur les différentes plaques partiellement rainurées ont mis en évidence le caractère hydrodynamique différent sur chacune d'entre elles, car la taille de poches cavitantes diffère en fonction des caractéristiques des indentations. Les résultats ont montré que la profondeur des indentations est un paramètre déterminant, alors que les plus petites profondeurs des rainures (plus petites que la hauteur de la sous-couche visqueuse) n'ont pas d'effet sur la longueur des poches cavitantes. Certaines plaques provoquent des variations sur les instabilités de cavitation pour lesquelles la longueur des poches cavitantes est réduite. L'étude de la fréquence d'expulsion des poches cavitantes, par le moyen de la caméra rapide a permis de mettre en évidence deux régimes de cavitation différents. Cette étude a démontré la faisabilité d'un contrôle passif de la cavitation sur un profil de venturi en modifiant l'état de surface par des indentations organisées dans le sens de l'écoulement.

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Ndongo, Fokoua Georges. "Etude expérimentale de la réduction de traînée par injection de bulles." Thesis, Brest, 2013. http://www.theses.fr/2013BRES0095/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’étude expérimentale de la réduction de traînée par injection de bulles. Le contexte de l’étude est lié à la propulsion navale. Les bulles peuvent, lorsqu’elles sont injectées dans la couche limite en développement le long des carènes de navires, contribuer à réduire significativement la résistance de frottement, en allégeant d’une part le fluide le long de la coque et d’autre part en interagissant avec les structures turbulentes de proche paroi. La configuration expérimentale retenue pour cette étude est l’écoulement de Taylor-Couette, avec cylindre extérieur fixe et injection de bulles calibrées. Nos investigations portent sur les régimes de transition, de turbulence naissante et turbulent avec persistance des cellules de Taylor (Re≤20.104). La taille des bulles varie avec le capillaire et le mélange utilisés, entre 0,05 et 0,12 fois la largeur de l’entrefer. Une méthode originale de suivi de la phase dispersée dans un plan méridien, couplée à des mesures de couple global appliqué au cylindre intérieur ont permis de mettre en évidence deux régimes de réduction de traînée et plusieurs types d’arrangements des bulles, en fonction de leur taille et du nombre de Reynolds. Les bulles peuvent avoir une trajectoire glissante, oscillante, être capturées par les cellules de Taylor ou en proche paroi du cylindre intérieur dans les zones de jets sortants. La caractérisation par PIV des vitesses de la phase liquide en monophasique et diphasique a permis d’étudier les modifications induites par les bulles sur la phase liquide et de discuter des mécanismes impliqués dans la modification du couple global par la présence des bulles. Il ressort de cette étude que pour les nombres de Reynolds en deçà de la capture, les bulles contribuent à stabiliser l’écoulement en accord avec une réduction du couple visqueux pouvant atteindre -30% pour des taux de vide très faible (< 1%). Pour des nombres de Reynolds plus élevés, la capture dans les cellules conduit à une réduction de la longueur d’onde axiale et une augmentation de la vorticité des cellules, associée à une augmentation des vitesses rms. Cette configuration est favorable à une augmentation du couple visqueux. A l’inverse, la capture des bulles dans le jet sortant conduit à une augmentation de la longueur d’onde axiale, associée à une diminution de la vorticité. Cette configuration est favorable à une réduction du couple visqueux, moins marquée qu’en absence de capture This work presents experimental study of drag reduction by injection of bubbles. Injection of bubbles into the developing boundary layer along the hulls of ships could help to reduce significantly the frictional resistance by lowering a fluid along the hull and interacting with the near-wall turbulent structures. We investigate the interactions between bubbles, the coherent motion and the viscous torque in a Taylor-Couette flow for outer cylinder at rest, while bubbles are injected constantly through a needle. The Reynolds number ranges up to Re≤20.104, for these values of the Reynolds number, Taylor vortices are persistent leading to an axial periodicity of the flow. Bubbles size varies between 0.05 and 0.12 times the width of the gap, depending on the needle and the liquid used. An original method for tracking bubbles in a meridian plane coupled with measures of overall torque applied to the inner cylinder helped to highlight two regimes of drag reduction and various types of arrangements of bubbles, depending on their size and Reynolds number. Bubbles could have a sliding motion, wavering, be captured by the Taylor cells or in the outflow areas near the inner cylinder. Characterization of the liquid velocity by PIV both in single phase and two-phase flow helped to study the modifications induced by the bubbles on the liquid phase and to discuss about the mechanisms involved in the changes induced by the bubbles in the overall torque. The study show that for the Reynolds number before the capture, bubbles could help to stabilize the flow in agreement to the reduction of the viscous torque up to -30% for lowest void fraction (<1%). For the Reynolds number after the capture, bubbles trapped by the Taylor cells lead to a reduction of the axial wavelength and increasing of the vorticity of the cells, associated to an increasing of the rms. This configuration leads to an increasing of the viscous torque. However, bubbles trapped in the outflow areas near the inner cylinder lead to an increasing of the axial wavelength, associated to a decreasing of the vorticity. The configuration supports a smaller reduction of the viscous torque than in the case without captured

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Dissertations / Theses on the topic 'Résistance à l'avancement (hydrodynamique)'

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