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Dissertations / Theses on the topic 'Transferts de matières couplés'
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Dalet, Corinne. "Gestion de l'eau dans un système pile à combustible pour traction automobile : transferts couplés dans un humidificateur membranaire." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10136/document.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente une synthèse des travaux dont l'objectif est de résoudre la problématique de la gestion de l'eau dans un système Pile à Combustible de type PEM en utilisant un humidificateur externe. Une analyse des différents organes de la ligne d'air du système, et plus spécifiquement de l'humidificateur membranaire, est réalisée afin d'en déterminer l'architecture la mieux adaptée aux conditions opératoires. Cette étude passe par la description et la compréhension des transferts de matière et de chaleur au sein de l'humidificateur, à travers des approches aussi bien numériques qu'expérimentales. Le volet numérique comporte un modèle fin de transferts couplés à travers une membrane en Nafion. Associé à une analyse thermodynamique du système d'humidification, il permet de définir deux paramètres caractérisant respectivement les échanges de matière et de chaleur aussi bien en fonction des conditions d'entrée des fluides qu'en fonction des caractéristiques géométriques de l'échangeur. Ces paramètres s'avèrent être des outils de dimensionnement intéressants. Le volet expérimental permet d'évaluer les interactions entre une pile à combustible, l'humidificateur membranaire et les autres organes de la ligne d'air. Outre l'analyse de la réponse de chaque composant à une variation du courant délivré par la pile, les investigations ont permis de vérifier que les conditions opératoires du système sont compatibles avec la technologie d'humidification choisie<br>This report presents a synthesis of works carried out in order to solve the water management problematic in a PEM fuel cell system. An analysis of the different components of the system air line, and more specifically the membrane humidifier, is realized in order to determine the architecture allowing the optimal moisture content of air upstream the fuel cell whatever the operating conditions. This study involves the description and the understanding of coupled heat and mass transfers within the humidifier, through numerical and experimental approaches. The numerical section contains a model of coupled transfer through a Nafion membrane. Associated with a thermodynamic analysis of the humidifier, it allows to define two parameters characterizing respectively the mass exchanges and the heat transfers, according to the inlet conditions of the fluids or as well as to the exchanger geometry. These parameters turn out to be useful design tools. The experimental section allows to estimate the interactions between a fuel cell, the humidifier and the other air line components. Besides the analysis of components response to a current intensity variation, the investigations allowed to demonstrate that the operating conditions of the system is compatible with the chosen humidification technology
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Briffaz, Aurélien. "Étude expérimentale et modélisation des transferts de matière couplés aux transitions thermiques de l'amidon au cours de la cuisson du riz." Thesis, Montpellier, SupAgro, 2013. http://www.theses.fr/2013NSAM0010.
Full textAbstract:
Le riz est l'aliment de base pour près de la moitié de la population mondiale. Le contrôle des propriétés texturales du grain de riz cuit (fermeté, collant) implique la maîtrise de ses propriétés physicochimiques qui varient en fonction des conditions de cuisson et qui résultent de processus de transport et de réactions. Pour cette maîtrise, la compréhension et la capacité à prédire les phénomènes mis en jeu lors de la cuisson du riz, sont des étapes essentielles. Dans ce cadre, deux démarches complémentaires ont été employées sur deux variétés de riz ronds Coréens Chil-bo et Chu-cheong blancs et bruns cuits en excès d'eau à 50, 75 et 95°C. Une première, expérimentale, avec la description complète des transitions thermiques de l'amidon du riz incluant la construction de lois permettant d'obtenir les degrés de gélatinisation τ et de fusion φ des complexes amylose-lipides en fonction de la teneur en eau et de la température (DSC), la création d'un diagramme d'état de l'amidon, et enfin l'établissement des cinétiques de fronts de gélatinisation à 75 et 95°C par microscopie. L'étude cinétique de l'absorption d'eau (gravimétrie) ainsi que de la fuite d'amylose soluble du grain de riz (colorimétrie) en cuisson a permis de mettre en évidence l'effet favorisant de ces transitions sur sa vitesse d'hydratation, sur sa capacité d'absorption d'eau, et sur la disponibilité en amylose soluble. À ce titre, une loi de prédiction de la teneur en eau du grain de riz à l'équilibre a été établie. Ces transitions thermiques de l'amidon se sont avérées avoir aussi un impact majeur sur la déstructuration du grain observée par microscopie, provoquant une érosion périphérique pour la première fois mise en évidence. Concernant le riz brun, une méthode de coloration au lugol a permis de mettre en évidence la rupture progressive du péricarpe au cours de sa cuisson à 75°C. Dans une seconde étape, une modélisation a permis de décrire et prédire le couplage de ces différents phénomènes. Deux modèles 1D couplant les transports de matière aux transitions thermiques de l'amidon et à la déformation du grain, y compris son érosion périphérique, ont été développés. Un concept original suppose l'existence de deux populations d'eau en fonction de l'état de l'amidon (natif ou qui gélatinise). Ces modèles ont été validés sur les cinétiques expérimentales d'hydratation, de fuite d'amylose, d'érosion de surface, et de front de gélatinisation pour les riz blanc et brun, prouvant leur robustesse. De plus, les profils prédits de teneur en eau et de gélatinisation ont su refléter correctement les propriétés de fermeté et de collant du riz cuit. Ce fait montre que ces modèles sont des outils potentiels pour un meilleur contrôle de la texture. Une adaptation 2D voire 3D permettrait d'améliorer la capacité de prédiction des modèles<br>Rice is the staple of over half the world's population. Controlling cooked rice texture attributes (firmness, stickiness) implies to master its physicochemical properties which vary with cooking conditions and are the result of transfers and reactions. To achieve this goal, the understanding and modelling of the phenomena involved in rice cooking are needed. In this context, two complementary approaches have been used on two round Korean rice Chil-bo and Chu-cheong cultivars (both white and brown) cooked in excess water at 50, 75 and 95°C. The first step aimed to fully describe rice starch thermal transitions. Laws were developed giving the level of starch gelatinization τ and of amylose-lipid complex fusion φ as a function of water content and temperature (DSC). A state diagram was also built, and gelatinization front kinetics was determined by microscopy for 75°C and 95°C cooking temperatures. The kinetic study of water uptake (gravimetry) as well as soluble amylose leaching (colorimetry) during rice cooking revealed the positive effect of these transitions on rice grain hydration speed, water absorption capacity, and soluble amylose availability. To integrate this property, a law was formulated to predict equilibrium water content in rice grain. These transitions had also a strong destabilizing effect on rice grain structure as observed by microscopy. This leads ultimately to rice peripheral erosion that was evidenced for the first time. In the case of brown rice, a lugol staining method allowed to observe the rice pericarp rupturing while being cooked at 75°C. The second step consisted of the modelling of theses phenomena being in interaction. Two 1D models coupling mass transport, starch thermal transitions and deformations (swelling and erosion) have been developed. An original concept considering two water populations according to starch state (native or gelatinized) was formulated. All the models were validated on experimental water uptake, soluble amylose, surface erosion and gelatinization front kinetics both for white and brown rice which shows their robustness. Moreover, predicted water content and gelatinization profiles reflected satisfactorily firmness and stickiness of cooked rice. This shows that the models can be potentially used for a better control of texture. A 2D or 3D modelling would improve model prediction capacity
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Touffet, Maxime. "Transferts et réactivité de l’huile au cours du procédé de friture." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLA019/document.
Full textAbstract:
La friture profonde de type batch a été étudiée dans le projet FUI Fry’In (Réf. AAP17, 2014-2018) dans le but de proposer des innovations de rupture pour des friteuses batch domestiques et professionnelles. La thèse a appuyé le projet sur la maîtrise de deux effets négatifs de la friture : i) la thermo-oxydation de l’huile responsable des mauvaises odeurs et produits de dégradation ainsi que ii) la prise d’huile généralement favorisée au détriment de son égouttage. L’étude a été réalisée en combinant des mesures directes (spectroscopie et imagerie infrarouges en mode ATR, photo-ionisation, mesures DSC, imagerie rapide…) et modélisation multi-échelle (écoulement de l’huile et égouttage lors du retrait, description lagrangienne des réactions en présence d’un écoulement, couplage avec les ciné-tiques de dissolution de l’oxygène). La complexité du processus de thermo-oxydation a été réduite en considérant les hydroperoxydes comme une forme de stockage organique de l’oxygène, qui propage l’oxydation dans des régions en anoxie. Leur décomposition produit de nombreux composés de scission, dont la nature est influencée par les conditions locales de température et de concentration en oxygène. La prise d’huile a été décrite comme le bilan net entre l’huile charriée au moment du retrait et l’huile égouttée. L’égouttage a été étudié sur des barreaux métalliques et des produits réels. Il se conduit à la formation de quatre à huit gouttes en quelques secondes. Les cinétiques de drainage anisothermes ont été prédites par un modèle mécanistique. Le mécanisme spécifique de prise d’huile en cours de friture a été aussi analysé ; il se produit uniquement dans le cas des produits préfrits congelés<br>Batch deep-frying has been investigated within the collaborative project FUI Fry’In (ref. AAP17, 2014-2018) with the aim of proposing breakthrough innovations for small and medium size appliances. The PhD thesis was part of the project and focused on two specific adverse effects of deep-frying on food products: oil thermo-oxidation responsible for break-down products and off-flavors, and oil pickup process usually favored relatively to oil dripping. The work was carried out by combing direct measurements (FTIR-ATR spectroscopy and imaging, photoionization, DSC measurements, fast imaging…) and multiscale modeling (oil flow and oil dripping during product re-moval, Lagrangian description of reactions in aniso-thermal flows, coupling with oxygen dissolution kinetics). The complex problem of thermo-oxidation was split into simpler mechanisms by noticing that hydroperoxides are a kind of long-lived form of or-ganic oxygen, which trigger propagation in deep re-gions under anoxia. Their decomposition lead to various scission products, which were shown to be in-fluenced by both local temperature and oxygen con-centration. Oil uptake was described as the net balance between the amount of dragged oil during product removal and oil dripping at the tips of the product. The dripping process studied on both metal-lic sticks and real products occurs in less than few seconds and leads to a formation of four to eight drop-lets. The detailed drainage kinetics in anisothermal conditions were captured and predicted with the pro-posed mechanistic models. The specific mechanism of oil uptake during the immersion stage was eluci-dated and was shown to occur only in parfried frozen products
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Zhu, Yan. "Rational design of plastic packaging for alcoholic beverages." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLA020.
Full textAbstract:
La perception des emballages alimentaires est passée d’utile à source majeure de contaminants dans les aliments et menace pour l’environnement. La substitution du verre par des con-tenants en plastiques recyclés ou biosourcés réduit l’impact environnemental des boissons embouteillées. La thèse a développé de nouveaux outils de simulation 3D et d’optimisation pour accélérer le prototypage des emballages éco-efficaces pour les boissons alcoolisées. La durée de conservation des boissons, la sécurité sanitaire des matériaux plastiques recyclés, les contraintes mécaniques, et la quantité de déchets sont considérées comme un seul problème d'optimisation multicritères. Les nouvelles bouteilles sont générées virtuellement et itérativement en trois étapes comprenant : i) une [E]valuation multiéchelle des transferts de masse couplés ; ii) une étape de [D]écision validant les contraintes techniques (forme, capacité, poids) et réglementaires (durée de conservation, migrations); iii) une étape globale de ré[S]olution recherchant des solutions de Pareto acceptables. La capacité de prédire la durée de vie des liqueurs dans des conditions réelles a été testée avec succès sur environ 500 miniatures en PET (polyéthylène téréphtalate) sur plusieurs mois. L’ensemble de l’approche a été conçu pour gérer tout transfert de matière couplé (perméation, sorption, migration). La sorption mutuelle est prise en compte via une formulation polynaire de Flory-Huggins. Une formulation gros grain de la théorie des volumes libres de Vrentas et Duda a été développée pour prédire les propriétés de diffusion dans les polymères vitreux de l’eau et des solutés organiques dans des polymères arbitraires (polyesters, polyamides, polyvinyles, polyoléfines). 409 diffusivités issues de la littérature ou mesurées ont été utilisée pour validation. La contribution de la relaxation du PET vitreux a été analysée par sorption différentielle (binaire et ternaire) de 25 à 50 °C. Une partie du code source sera partagé afin d'encourager l'intégration de davantage de paramètres affectant la durée de conservation des boissons et des produits alimentaires (cinétique d'oxydation, piégeage d'arômes)<br>The view of plastic food packaging turned from useful to a major source of contaminants in food and an environmental threat. Substituting glass by recycled or biosourced plastic containers reduces environmental impacts for bottled beverages. The thesis developed a 3D computational and optimization framework to accelerate the prototyping of eco-efficient packaging for alcoholic beverages. Shelf-life, food safety, mechanical constraints, and packaging wastes are considered into a single multicriteria optimization problem. New bottles are virtually generated within an iterative three steps process involving: i) a multiresolution [E]valuation of coupled mass transfer; ii) a [D]ecision step validating technical (shape, capacity, weight) and regulatory (shelf-life, migrations) constraints; iii) a global [Solving] step seeking acceptable Pareto solutions. The capacity to predict shelf-life of liquors in real conditions was tested successfully on ca. 500 hundred bottle min iatures in PET (polyethylene terephthalate) over several months. The entire approach has been designed to manage any coupled mass transfer (permeation, sorption, migration). Mutual sorption is considered via polynary Flory-Huggins formulation. A blob formulation of the free-volume theory of Vrentas and Duda was developed to predict the diffusion properties in glassy polymers of water and organic solutes in arbitrary polymers (polyesters, polyamides, polyvinyls, polyolefins). The validation set included 433 experimental diffusivities from literature and measured in this work. The contribution of polymer relaxation in glassy PET was analyzed in binary and ternary differential sorption using a cosorption microbalance from 25 to 50°C. Part of the framework will be released as an open-source project to encourage the integration of more factors affecting the shelf-life of beverages and food products (oxidation kinetics, aroma scalping)
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AUGUSTIN, JEAN-ROGER. "Modélisation des transferts radiatifs couplés aux transferts conductifs à la frontière d'une enceinte maillée en éléments finis." Poitiers, 1992. http://www.theses.fr/1992POIT2324.
Full textAbstract:
Ce travail est consacre a l'etude des transferts radiatifs aux frontieres d'une enceinte maillee en elements finis ainsi qu'au couplage du phenomene de rayonnement avec les autres modes de transferts (conduction, convection). Dans la premiere partie nous presentons une technique de calcul approchee des facteurs de forme geometriques qui permet d'obtenir des resultats satisfaisants tout en assurant des temps de calcul relativement reduits par rapport aux methodes classiques. La seconde partie est consacree au developpement d'un code de calcul des echanges radiatifs. Ce code, base sur la methode des radiosites, prend en compte les variations des proprietes physiques avec la temperature et la longueur d'onde. L'etude du couplage du phenomene radiatif avec les autres modes de transfert est ensuite entreprise. Nous considerons tout d'abord le cas du regime stationnaire. L'idee principale de la technique presentee consiste a tirer partie de la linearite du phenomene conductif en utilisant le principe de superposition des solutions afin de mettre en place une relation explicite pour la partie conductive. Dans la derniere partie, l'etude est etendue au cas du regime instationnaire. Nous montrons comment la technique mise en uvre peut permettre la representation reduite de systemes thermiques instationnaires et non lineaires, notamment ceux caracterises par une evolution temporelle lente. Ainsi, dans le cas de deux murs couples par rayonnement, nous passons d'un systeme complet de dimension 200 a un modele reduit de dimension 20
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Lock, Nancy. "Modélisation numérique par éléments finis des transferts couplés sur une frontière mobile." Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11015.
Full textAbstract:
Ce travail est consacre a la modelisation numerique, par la methode des elements finis, des ecoulements incompressibles de fluides separees par une interface mobile. Le modele developpe est base sur une description cinematique eulerienne. L'ecoulement et les transferts thermiques au sein du systeme sont regis respectivement par les equations de navier-stokes et l'equation de l'energie. Quant au suivi de l'interface au cours du temps, une technique de type pseudo-concentration est utilisee. L'interface est alors advectee par l'ecoulement au travers d'un maillage fixe. Afin de prendre en compte de maniere fine la discontinuite de matiere a l'interface, une technique d'adaptation locale et temporaire du maillage a ete developpee. Elle consiste a decouper les elements traverses par l'interface de facon a ce que les frontieres des elements generes coincident avec celle-ci. Un autre avantage de cette procedure est qu'elle permet de modeliser les phenomenes physiques interfaciaux tels que les effets mecanique et thermique de la tension superficielle ou encore les transferts de chaleur par rayonnement. Il suffit, pour cela, d'utiliser des elements de frontiere, specifiques a chaque phenomene physique, le long de l'interface.
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Coquard, Typhaine. "Transferts couplés de masse et de chaleur dans un élément d'évaporateur capillaire." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7519/1/coquard.pdf.
Full textAbstract:
Dans ce travail, on s'intéresse à une situation de vaporisation en milieu poreux en relation avec l'analyse des transferts couplés de chaleur et de masse dans les mèches poreuses des évaporateurs des boucles diphasiques à pompage capillaire. Cette situation est caractérisée par la formation d'une poche de vapeur au sein de la mèche et par l'existence d'un front de vaporisation interne formé par des ménisques stables. Dans un premier temps le problème de déplacement de ce front est analysé comme un problème de percolation en gradient dans lequel l'évolution du front résulte de la compétition entre une force stabilisante (viscosité) et une force déstabilisante (capillarité). On met en évidence qu'il est préférable d'éviter la situation où la croissance de la poche est dominée par la capillarité. Dans un second temps, un modèle numérique mixte combinant les équations de transport macroscopiques et la gestion des effets capillaires selon une approche réseau de pores est établi. Le bien-fondé de cette modélisation est validé à l'aide d'une expérience permettant la visualisation de la poche vapeur. L'exploitation du modèle permet d'étudier les performances de l'évaporateur en fonction de nombreux paramètres. En particulier, nous montrons qu'il est intéressant d'installer un verrou capillaire (couche de pores plus petits bloquant l'extension en profondeur de la poche vapeur) et un verrou thermique (couche isolante limitant fortement le flux parasite) pour optimiser les performances.
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Ouartassi, Bajil. "Etude numérique de la dynamique des transferts couplés au sein d'un milieu poreux." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10039/document.
Full textAbstract:
Le mémoire constitue un développement de méthodes numériques de résolution d’équations différentielles de bilans et d’optimisation de paramètres appliqué à des problèmes de transferts simultanés de matière et / ou de chaleur au sein d’un milieu poreux naturel, le bois. En dehors d’une présentation générale des méthodes numériques de résolution d’équations différentielles, d’équations aux dérivées partielles et d’optimisation à n paramètres, certaines de ces méthodes sont développées au niveau de deux procédés physico-chimiques étudiés expérimentalement au sein du LERMAB. La première application porte sur la dynamique du transfert isotherme de l’eau lors du séchage du bois dans son domaine hygroscopique. Les modélisations envisagées permettent de montrer que pour certaines essences de bois, les transferts diffusionnels de l’eau en phase gazeuse et en phase adsorbée ne se font pas nécessairement dans des conditions où l’équilibre thermodynamique entre les deux phases est assuré. La deuxième application porte sur la modélisation de la pyrolyse douce d’avivés du bois chauffés par conduction entre deux plaques dont les températures varient entre 150°C et 240°C. Les courbes donnant la température au sein de l’avivé et la perte de masse sont bien représentées à l’aide des modèles cinétiques et de transfert proposés. Toutefois cette application permet de mettre en évidence les limites des méthodes d’optimisation en présence d’un nombre élevé de paramètres à déterminer dont certains sont couplés<br>This thesis is a development of numerical methods for solving differential equations of balance sheets and optimization settings applied to problems of simultaneous transfers of mass and / or heat in a porous medium such as natural wood materiel. Based on the overview of numerical methods for solving differential equations, and partial differential equations for n parameters optimization, some of these methods are developed for two physical and chemical processes and examined for different practical experiments carried out in LERMAB laboratory. The first application focuses on the dynamics of isothermal transfer of water during the wood frying in the hygroscopic field. In this case the proposed modeling can show that for certain wood species, diffusionnels transfers of water in the gas phase and adsorbed phase are not necessarily realized under conditions where thermodynamic equilibrium between the two phases is provided. The second application focuses on modeling the slow pyrolysis of wood spices heated by conduction between two plates which temperatures varies between 150 ° C and 240 ° C. The curves giving the temperature in the heightened and the loss of mass are well represented by the proposed kinetic and transfer models. However, this application allows highlighting the limits of optimization methods in the presence of a large number of parameters to determine some of them are coupled
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Benbelkacem, Hassen. "Modélisation du transfert de matière couplé avec une réaction chimique en réacteur fermé." Toulouse, INSA, 2002. http://www.theses.fr/2002ISAT0024.
Full textAbstract:
L'étude a trait aux réactions gaz-liquide appliquées à l'ozonation d'eaux résiduaires. La première partie présente un modèle de description global d'un réacteur gaz-liquide semi-fermé où ont lieu transfert de matière et réactions chimiques irréversibles. Développé dans Matlab, il reprend la résolution du modèle du film et en intègre les résultats dans les bilans matière d'évolution des espèces. Une attention particulière est portée au régime intermédiaire. L'utilisation d'un facteur d'épuisement D associé au facteur d'accélération E permet de comparer l'importance de la réaction dans le film à celle au sein du liquide. La deuxième partie concerne le traitement d'eaux résiduaires par l'ozone. Les expériences sont effectuées en colonne à bulles sur les acides maléique et fumarique. En confrontant les profils expérimentaux et ceux du modèle, les constantes de vitesse d'ozonation sont déterminées. Les profils de E et D permettent de connaître la fraction d'ozone qui réagit dans le film<br>This work is related to ozone treatment of organic wastes, a gas-liquid reaction. In the first part, a model is proposed for the description of a semi-batch gas-liquid reactor. This model accounts for mass transfer and for irreversible chemical reactions. Using Matlab, the film model is solved and the results are included in the mass balances within the reactor. The 'intermediate regime' is specially studied by introducing a new parameter, the depletion factor D. Associated with the enhancement factor E, it allows the determination of the part of reaction occurring within the film. The second part of this work is specifically related to ozone treatment of organic wastes. Experiments on maleic acid and fumaric acid ozonation are conducted in a bubble column reactor. The rate constants are determined by a trial and error method which compares experimental and numerical results. The ozone fraction reacting within the film is also determined by following the variation of E and D with time
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Amraqui, Samir. "Modélisation des transferts thermiques couplés dans un capteur solaire thermique avec cellules anti-pertes." Aix-Marseille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX11033.
Full textAbstract:
Suite au constat des importants changements climatiques au niveau mondial, des actions sont menées en vue du développement des énergies renouvelables et en particulier de l’énergie solaire. Divers solutions technologiques ont été par là, introduites telles que les capteurs solaires thermiques munis de cellules anti-pertes dont le principe est de permettre l’amélioration du ratio « production de chaleur / investissement » par récupération de l’énergie thermique qu’ils dissipent à l’aide d’un fluide caloporteur. C’est dans ce cadre que s’inscrit ce travail de thèse qui s’appuie sur la modélisation numérique de la convection naturelle couplée au rayonnement thermique dans un capteur solaire équipé de partitions attachées à son vitrage. Trois cas des positions du capteur solaire ont été étudiés à savoir le cas où (a) le capteur est placé dans un champ de pesanteur dont la direction est perpendiculaire au gradient de température, (b) le capteur est placé perpendiculairement au champ de pesanteur, et (c) le capteur solaire est incliné de 45° par rapport à l’horizontal. Le fluide caloporteur considéré est de l’air sec (Pr = 0. 71) et ses propriétés physiques, à part sa densité, sont supposées constantes à la température moyenne T0. En plus, l'écoulement est considéré incompressible, laminaire, bidimensionnel et les surfaces radiatives sont supposées grises et isotropes en émission / réflexion. La méthodologie numérique utilisée pour la résolution des équations différentielles gouvernant le transfert de chaleur et l’écoulement dans les systèmes étudiés est de type volumes finis. Le couplage pression - vitesse est traité par l'algorithme SIMPLER et les systèmes algébriques obtenus sont résolus par la méthode des gradients conjugués. Au cours de cette thèse, l’écoulement convectif est régi par différents paramètres de contrôle, à savoir le nombre de Rayleigh Ra, longueur de partition LP, épaisseur de la partition tP, nombre de partitions NP, le rapport de forme du capteur solaire A et l’angle d’inclinaison par rapport à l’horizontal j. Concernant la validation du code de calcul, l’accord obtenu entre nos résultats et ceux disponibles dans la littérature s’est avéré excellent. L’influence des paramètres physiques et géométriques est examinée. Les résultats sont présentés en termes d’isothermes, de lignes de courant, de nombre de Nusselt moyen et de flux de chaleur adimensionnel convectif et radiatif<br>Following the report of the important climate changes worldwide, many actions are carried out for renewable energies development and in particular of solar energy. Various technological solutions have thus been introduced such as the solar collector equipped with cells decreasing losses whose principle is to allow the improvement of the ratio « production of heat / investment » by recuperation of the thermal energy that they dissipate using coolant. It is in this context that this thesis is carried out. This framework is based on the numerical simulation of the natural convection combined to the radiation heat transfer in a solar collector equipped with partitions attached to its glazing. Three different solar collector configurations were considered: case (A) the solar collector is placed in a gravity acceleration whose direction is perpendicular to the temperature gradient, (b) the solar collector is placed perpendicular to the gravity acceleration and (c) the solar collector is tilted of 45° from horizontal. The considered coolant is the dry air (Pr = 0. 71) and its physical properties are supposed constant at the average temperature T0, except its density. Moreover, it is assumed to be incompressible, laminar, two dimensional and radiative surfaces are supposed to be gray and isotropic in emission / reflection. The numerical methodology used for the resolution of the differential equations controlling the heat transfer and the flow in the studied systems is using the finite volume method. The coupling pressure - velocity problem is treated by the SIMPLER algorithm and the algebraic systems obtained are solved by a conjugate gradient method. In this thesis, the convective flow is governed by various control parameters, namely the Rayleigh number Ra, partition length LP, partition thickness tP, partitions number NP, aspect ratio A and the inclination angle compared to horizontal j. Concerning the computer code validation, the agreement obtained between our results and those available in the literature proved to be excellent. The effect of the physical and geometrical parameters is examined. The results are presented in terms of isotherms, streamlines, average Nusselt number and dimensionless convective and radiative heat flow
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Abahri, Kamilia. "Modélisation des transferts couplés de chaleur, d'air et d'humidité dans les matériaux poreux de construction." Thesis, La Rochelle, 2012. http://www.theses.fr/2012LAROS384.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse visent à étudier les transferts couplés de chaleur, de masse et d’air au sein des matériaux poreux. Sur le volet de la modélisation, il s’agit de prédire le comportement hygrothermique de ces matériaux, à l’aide d’un modèle macroscopique, qui intègre à la fois l’effet du phénomène de thermodiffusion et celui de la pression totale de l’air s’exerçant sur les parois du bâtiment. Ce modèle, dont les paramètres d’entrée sont évalués expérimentalement, utilise des moteurs de transfert continus, d’où la possibilité de traiter des problèmes de transferts dans les matériaux multicouches. Il présente aussi l’avantage d’admettre, dans certaines configurations, des solutions analytiques d’où la possibilité d’entreprendre des comparaisons avec des solutions numériques. De plus, une justification formelle des équations de bilan de ce modèle a été abordée, moyennant l’utilisation d’une approche à changement d’échelle « micro-macro ». Il s’agit d’affiner la modélisation des transferts hydriques du comportement macroscopique, en utilisant des informations issues de la microstructure. Le passage de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique a été réalisé à l’aide de la méthode d’homogénéisation par prise de moyenne. Une des difficultés de l’utilisation de ce modèle réside dans l’identification des nombreux paramètres caractérisant les propriétés hygrothermiques des matériaux. Une partie du travail a été consacrée à l’évaluation des principales propriétés intrinsèques des matériaux moyennant l’élaboration de différents prototypes expérimentaux au laboratoire. Par ailleurs, une approche expérimentale dédiée à l’évaluation du processus de la thermodiffusion dans les matériaux poreux a été entreprise. Pour cela, une expérimentation relative à la détermination de l’effet du gradient de température et de la dynamique du processus d’échange d’eau à l’intérieur des parois a été mise en place au laboratoire. L’utilisation de la plateforme expérimentale MegaCup du Technical University of Denmark a permis de collecter des données relatives à la sensibilité de l’effet de la thermodiffusion sur les transferts couplés de chaleur, d’air et d’humidité. Une comparaison des résultats expérimentaux et numériques a ensuite été effectuée. Peu d’écarts ont été relevés. Aussi, une investigation expérimentale portant sur la contribution des infiltrations massiques sur les transferts hydriques dans les matériaux de construction a été réalisée. Moyennant le développement d’un banc d’essai, une caractérisation expérimentale du coefficient d’infiltration d’humidité a été entreprise. Ce dernier est utilisé comme paramètre d’entrée des modèles de simulation numérique<br>The purpose of this thesis is to study coupled heat air and moisture transfer in porous building materials. Concerning the modeling part, the interest is to predict the hygrothermal behavior, with a macroscopic model, that incorporates simultaneously the effect of thermodiffusion phenomenon and that of total pressure on the building walls. The input parameters are evaluated experimentally using continuous driving potentials, where the ability to deal with problems of transfer in multilayer materials. In some configurations, it presents the advantage to undertake analytical solution that can be confronted with numerical solutions. Furthermore, a formal justification of balance equations of the developed model was addressed through the use of ascaling approach. Then, the modeling of macroscopic moisture transfer behavior, by implementing information from the microstructure can be refined. The transition of the microscopic to macroscopic scale was performed using the mean field homogenization. One of the difficulties with the use of this model lies in the identification of many parameters characterizing the hygrothermal properties of materials. Therefore, a part of the present work was devoted to the evaluation of the main properties of materials through the development of various experimental prototypes in the laboratory. More over, an experimental approach dedicated to the evaluation of the thermodiffusion process in porous materials has been undertaken. In this way, an experimentation concerning the determination of the temperature gradient and dynamics of water exchange process inside walls has been established. Furthermore, the use of the experimental platform MegaCup at theTechnical University of Denmark has collected data on the sensitivity of the thermodiffusion effect. Subsequently, a comparison of the experimental and the numerical results was performed. Few differences were observed. Otherwise, an experimental investigation on the contribution of the mass infiltration of water transfers in building materials was performed. A characterization of the moisture infiltration coefficient was performed through the development of the experimental test. This coefficient was used as an input parameter in the simulation models
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Ramousse, Julien. "Transferts couplés masse-charge-chaleur dans une cellule de pile à combustible à membrane polymère." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://www.theses.fr/2005INPL098N.
Full textAbstract:
La compréhension et la description des phénomènes couplés de transport de masse, de charge et de chaleur dans le cœur de pile sont primordiales pour l'analyse du comportement électrique du système. Le modèle présenté ici a pour objectif de décrire les performances électriques d'une pile PEMFC en fonction des conditions fluidiques et thermiques de fonctionnement. L'hydratation de la membrane et la répartition de l'eau dans la cellule sont estimées à l'aide de simulations couplées du transport de matière dans l'épaisseur de la cellule et dans les canaux d'alimentation internes aux plaques bipolaires. Un modèle microscopique de type Gas Diffusion Electrode a été mis en place pour décrire les phénomènes de transfert de charges aux électrodes. Complétée par l'étude du transfert de chaleur dans le cœur de pile, cette modélisation permet notamment de distinguer les conditions et les sites préférentiels de condensation de la vapeur d'eau. Une campagne de mesures de la conductivité thermique effective des feutres de carbone utilisés en pile en tant que diffuseur poreux a également été réalisée. La valeur de ce paramètre, bien qu'essentielle pour l'étude des transferts thermiques, est encore source de discussions du fait de la forte anisotropie thermique du milieu<br>Understanding and modelling of coupled mass, charges and heat transfers phenomena are fundamental to analyse the electrical behaviour of the system. The aim of the present model is to describe electrical performances of a PEFMC according to the fluidic and thermal operating conditions. The water content of the membrane and the water distribution in the single cell are estimated according to the coupled simulations of mass transport in the thickness of the single cell and in the feeding channels of the bipolar plates. A microscopic model of a Gas Diffusion Electrode is built up to describe charges transfer phenomena occurring at the electrodes. Completed by a study of heat transfer in the Membrane Electrode Assembly, conditions and preferential sites of water vapour condensation can be highlighted. A set of measurements of the effective thermal conductivity of carbon felts used in fuel cells as porous backing layers have also been performed. Although the value of this parameter is essential for the study of heat transfer, it is still under investigation because of the strong thermal anisotropy of the medium
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Kelanemer, Youcef. "Transferts couplés de masse et de chaleur dans les milieux poreux : modélisation et étude numérique." Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112060.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, on présente une étude des transferts couplés de masse et de chaleur dans le sol en dimension deux d'espace. Le modèle qui gouverne ces transferts est constitué par un système de deux équations à deux inconnues, H la pression de l'eau liquide et T la température du milieu poreux. La première équation de ce système est elliptique-parabolique et la seconde est parabolique de type convection-diffusion. On présente un résultat d'existence de solution du système avant de passer à l'étude numérique. Dans la partie numérique, on présente deux algorithmes pour la résolution de l'équation pour le transfert de masse et on procède à une comparaison entre ces algorithmes à travers différents cas tests. On s'intéresse dans la dernière partie à la résolution numérique du système des deux équations couplées de transferts de masse et de chaleur. On présente deux algorithmes; l'un utilise une méthode des éléments finis standard déduit de l'algorithme de l'équation de masse, en rajoutant un couplage entre les deux équations pour la pression et pour la température, tandis que l'autre utilise la méthode des éléments finis mixtes pour le calcul du flux de l'eau qui apparaît comme le coefficient essentiel dans le terme de convection de l'équation pour la température, et la méthode des caractéristiques modifiées pour le calcul de la température. Dans le cas où d'une part la perméabilité présente des variations brutales et d'autre part le terme de convection domine sur le terme de diffusion dans l'équation pour la température, cette dernière méthode est particulièrement bien adaptée à notre problème.
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Ferrani, Farid. "Calculs couplés de transferts thermiques et de réactions physico-chimiques : application à l'encrassement des échangeurs." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066110.
Full textAbstract:
Étude théorique de l'évolution de la température des gaz à l'intérieur des tubes en liaison avec d'éventuelles réactions chimiques ou physicochimique, utilisant les solutions des équations différentielles classiques des transferts thermiques, dont le second membre non nul prend précisément en compte les termes correspondant aux réactions en question (condensation principalement).
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Aghahadi, Mohammad. "Etude expérimentale et modélisation physique des transferts couplés chaleur-humidité dans un isolant bio-sourcé." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCA007/document.
Full textAbstract:
Le caractère fortement hydrophile des isolants thermiques bio-sourcés, a montré que les modèles classiques de transfert thermique ne sont pas suffisamment adaptés pour leur caractérisation thermique. Ce travail de thèse vise à répondre à cette problématique par des approches expérimentale et théorique des transferts couplés chaleur-humidité. Dans l’approche expérimentale, un isolant thermique en feutre de fibres de lin (FFL) a été développé puis caractérisé, dans différents états hygrométriques, au moyen d’un dispositif Plan Chaud asymétrique. Des isothermes d’adsorption de l’humidité corrélés aux modèles théoriques GAB, GDW et Park permettent une caractérisation hydrique de cet isolant. Dans l’approche théorique, un modèle physique, de transfert couplé chaleur-humidité au sein de l’isolant FFL humide, est proposé. Il est résolu numériquement, en configuration 3D transitoire, par la méthode de éléments finis sous COMSOL Multiphysics et par la méthode des différences finies, en configuration 1D transitoire, sous MATLAB. La méthode de Levenberg-Marquardt couplée avec le modèle direct 1D transitoire et les températures mesurées a permis d’estimer la conductivité thermique apparente de l'échantillon étudié avec une erreur relative inférieure à 6% par rapport aux mesures expérimentales, validant ainsi les modèles théoriques<br>The conventional heat transfer models are not sufficiently suitable for thermal characterization of bio-sourced thermal insulating materials due to their strongly hydrophilic nature. The proposed work in this PhD thesis aims to answer this problem with experimental and theoretical approaches of coupled heat-moisture transfers. In the experimental approach, a thermal insulating material based on Flax Fiber Felt (FFF) is developed and then characterized at different hygrometric conditions with an asymmetric hot plate device. The humidity diffusion characterization of the samples is done using the GAB, GDW and Park theoretical moisture adsorption isotherm models. In the theoretical approach, a physical model of heat and mass transfer is proposed. It is solved numerically, in transient 3D configuration, by the finite element method under COMSOL Multiphysics and, in transient 1D configuration, by the finite difference method under MATLAB. The Levenberg-Marquardt method coupled with the 1D transient direct model and the measured temperatures made it possible to estimate the apparent thermal conductivity of the studied sample with a relative error of less than 6% compared to the experimental measurements, thus validating the theoretical models
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Butaeye, Damien. "Hydrodynamique et transferts de matières dans le bassin versant de la Druance (Normandie, France)." Caen, 2001. http://www.theses.fr/2001CAEN2023.
Full textAbstract:
La Druance, affluent du Noireau (Calvados, Normandie) draine un bassin versant bocager de nature essentiellement silicatée. Les flux de matières particulaires et dissoutes ont été mesurées hebdomadairement entre mai 1998 et mai 1999 à l'exutoire de son bassin amont (90 km2). Le modèle empirique proposé calcule les débits moyens journaliers des trois réservoirs hydrologiques principaux (ruissellement superficiel, ruissellement hypodermique et nappes) en fonction de la pluviométrie, en particulier lors des crues. La bonne corrélation des débits mesurés et calculés montre que l'essentiel des pluies s'infiltre dans les formations superficielles et ruisselle à leur interface avec le substrat rocheux. Le calcul des charges solides moyennes journalières en suspension est ensuite intégré au modèle hydrologique. Les flux particulaires mesurés à l'exutoire sont de l'ordre de 500 kg/ha/an; indiquant un taux d'érosion deux fois moindre que celui enregistré dans la retenue de Pontécoulant pour les 35 dernières années. Cette diminution est attribuée à l'atténuation des effets de remembrement et à l'amélioration récente des pratiques culturales. Les flux dissous annuels de 10 éléments majeurs ont été mesurés. La détermination de la charge dissoute (Cd) des trois réservoirs hydrologiques permet, par l'intermédiaire d'un modèle de mélange, de calculer la Cd de la rivière. En comparant les résultats de ces calculs avec des mesures de terrain, les concepts des modèles de mélange ont été validés et l'effet de chasse dans les réservoirs a été mis en évidence. Les flux annuels dissous à l'exutoire sontcomposés à 30% des apports atmosphériques, à 30% des apports anthropiques et à 40% de l'altération du bassin. Du fait de l'action anthropique, l'ablation mécanique est deux fois plus forte que l'ablation chimique. Les pollutions diffuses pourraient être fortement atténuées par la diminution de 70 kg/ha/an (soit 300 kg de nitrates) des épandages d'azote sur les cultures.
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Jury, Vanessa. "Transferts couplés masse chaleur d'une matrice alvéolée : application à la décongélation-cuisson du pain précuit surgelé." Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2149.
Full textAbstract:
Cette thèse concerne l'étude des transferts couplés de masse et de chaleur au sein d'une matrice poreuse. Le pain précuit a été pris comme matrice d'étude avec comme objectif final une meilleure compréhension des phénomènes de transfert de masse et de chaleur prenant place lors de l'opération finale de décongélation – cuisson de ces produits. Les propriétés thermophysiques du pain précuit congelé ont été mesurées et modélisées. Un système de mesure de la conductivité thermique en continu lors de la décongélation-cuisson a été mis au point. La conductivité thermique a été modélisée avec un modèle parallèle prenant en compte le phénomène d'évaporation-condensation. L'étude des transferts de masse a pris en compte les transferts générés par un gradient de concentration (diffusivité) et ceux générés par un gradient de pression (perméabilité). Ces deux propriétés ont été reliées aux paramètres de structure (tortuosité, porosité et surface spécifique dynamique) de la matrice poreuse. Les résultats obtenus mettent en évidence la complexité des phénomènes physiques impliqués dans le transfert couplé de masse et de chaleur. La modélisation des transferts couplés masse-chaleur a été réalisée en géométrie cylindrique après avoir caractérisé l'activité de l'eau et mesuré le coefficient de convection. Le modèle prend en compte les phénomènes de transfert de masse liés au gradient de concentration mais aussi au gradient de pression. Les profils de température et de la teneur en eau ont été validés par comparaison avec l'expérience<br>This PhD dissertation concerns a study on coupled mass and heat transfer in porous media. Partially baked bread has been considered as a case study with the final objective a better understanding of the mass transfer and heat transfer phenomena taking place during the combined thawing – baking unit operation of such products. The thermophysical properties of partially baked bread have been measured an model has been used. An experimental set up has been designed to measure the thermal conductivity during the combined thawing baking operation. The thermal conductivity has been modelled with a parallel model taking into account the evaporation – condensation phenomenon. The study of the mass transfer has accommodated the mass transfer induced by a concentration gradient (mass diffusivity) and the mean related to structure parameters (tortuosity, porosity, specific surface) of the porous matrix. The results obtained stress out the complexity ot the phenomena involved in coupled heat and mass transfer. The modeling of the coupled heat and mass transfer has been done considering a cyclindrical geometry. Water activity and convective heat transfer have been determined previously. The model accommodates the mass transfer linked to the concentration gradient and also to the partial pressure gradient. Calculated temperature and water content profiles have been compared to experimental data
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Jimenez, Oswaldo. "Modélisation par éléments finis de la compaction et des transferts couplés dans les structures géologiques chevauchantes." Bordeaux 1, 1995. http://www.theses.fr/1995BOR1A514.
Full textAbstract:
La compaction est un phenomene participant fortement a la generation de surpressions dans les bassins sedimentaires. Ceci est le cas en particulier dans les zones geologiques faillees chevauchantes, importantes pour leur potentialite productive du point de vue petrolier. Dans ce travail, nous nous interessons aux effets de la compaction sur le regime d'ecoulement monophasique dans les zones geologiques faillees lors des chevauchements. Nous proposons un modele numerique 2d, base sur la methode des elements finis, dans lequel nous decouplons les deplacements horizontaux des structures (fournis par un modele de cinematique independant) des deformations par compaction (supposees n'etre que verticales). Le mouvement tectonique total des structures est donc discretise en un nombre fini de deplacements consideres comme etant instantanes, ce qui definit une serie de geometries, sur chacune desquelles on resout le systeme d'equations differentielles regissant les phenomenes de transferts (equations de conservation de la masse solide et fluide, loi de darcy, relation de terzaghi et une loi rheologique). Les discontinuites introduites par les deplacements horizontaux instantanes sont traitees par l'operateur de projection et par une simulation particuliere des failles. Une etude de sensibilite du modele a certains parametres a permis de mettre en evidence les cas ou la compaction est a l'origine de fortes surpressions. On a montre egalement les capacites du modele au traitement des cas complexes et a l'utilisation de differents modeles de cinematique
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Hasnaoui, Safae. "Transferts de chaleur et de masse couplés en milieux confinés engendrés par diffusion thermogravitationnelle : étude mésoscopique." Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2019. http://www.theses.fr/2019AMIE0002.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans cette thèse est une contribution à l'étude de la convection naturelle thermosolutale dans des configurations rectangulaires confinant des mélanges binaires. Des couplages de second ordre (effet Soret ou thermo-diffusion et effet Dufour ou diffusion-thermo), souvent négligés dans la littérature, ont été considérés en plus d'une génération volumique interne de la chaleur. Le recours à des méthodes numériques de simulation différentes des méthodes classiques faisait partie des objectifs de cette étude. Ainsi, on a adopté la méthode de lattice Boltzmann sur réseau qui est une approche mésoscopique avec une approximation à temps de relaxation simple (SRT) et multiple (MRT). L'étude a été focalisée sur l'effet des paramètres les moins étudiés dans la littérature (intensité de la génération interne de la chaleur, effet Soret et effet Dufour) pour des forces de volumes thermique et solutale de même intensité avec des effets opposés ou coopérants. Les résultats obtenus sont caractérisés par une richesse de phénomènes engendrés par les effets combinés des paramètres de contrôle et non reportées dans la littérature. Par exemple, la possibilité de purification/charge du milieu des/en espèces par effet Soret a été observée dépendamment des autres paramètres de contrôle. L'étude a permis également d'identifier des effets stabilisants et déstabilisants des paramètres de Soret et Dufour sur les gammes des intensités de la génération interne de la chaleur qui conduisent à des écoulements stationnaires et instationnaires en l'absence des effets de la thermo-diffusion et de la diffusion-thermo<br>The work presented in this thesis is a contribution to the study of natural thermosolutal convection in rectangular configurations confining binary mixtures. Couplings of second order (Soret effect or thermo-diffusion and Dufour effect or diffusion-thermo), often neglected in the literature, were considered in addition to an internal volumetric heat generation. The use of numerical simulation methods different from conventional methods was among the objectives of this study. Thus, we have adopted the lattice Boltzmann method which is a mesoscopic approach with a simple (SRT) and multiple (MRT) relaxation time approximations. The study was focused on the effect of the least studied parameters in the literature (intensity of internal heat generation, Soret effect and Dufour effect) in the case of thermal and solutal buoyancy forces with the same intensity and opposite or cooperating effects. The results obtained are characterized by a wealth of phenomena generated by the combined effects of the control parameters and not reported in the literature. For example, the possibility of purification/loading of the medium from/with species by Soret effect was observed depending on the other control parameters. The study has also allowed to identify the stabilizing and destabilizing effects of the Soret and Dufour parameters on the intensities ranges of the internal heat generation that lead to steady and unsteady flows in the absence of the effects of the thermo-diffusion and diffusion-thermo
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Monlouis-Bonnaire, Jean-Philippe. "Modélisation numérique des transferts couplés air-eau-sel dans les matériaux cimentaires et les terres cuites." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30135.
Full text
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Manias, Valérie. "Contribution à l'étude des transferts thermiques couplés à l'intérieur de panneaux émetteurs infrarouges : modélisation et expérimentation." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL010N.
Full textAbstract:
L'étude des échanges thermiques couples à l'intérieur de panneaux infrarouges de séchage du papier, nous a mené à définir une mécanique de couplage. Celle-ci consiste à développer chaque mode de transfert séparément, en fonction des conditions de surface, et a réaliser le couplage aux interfaces à l'aide d'un bilan énergétique. Les échanges par rayonnement sont traités par une méthode des radiosités généralement adaptée aux enceintes constituées de surfaces opaques et que nous généralisons aux parois semi-transparentes. En effet, les cassettes infrarouges contiennent des éléments semi-transparents solides tels que le quartz et la vitrocéramique. Ces matériaux constituent un intermédiaire entre la source de rayonnement et le récepteur et ont une influence importante sur le rendement du panneau. Afin d'évaluer avec précision les dissipations énergétiques dans ces milieux, nous traitons semi-analytiquement les échanges de chaleur combinés rayonnement-conduction dans la paroi semi-transparente. Cette méthode restreinte aux échanges monodimensionnels, s'applique aux milieux non gris soumis à des conditions d'échanges par rayonnement et convection. Deux modèles sont présentés, l'un basé sur des échanges par conduction et convection simplifies, l'autre s'appuyant sur des codes numériques de mécanique des fluides et de conduction. Tous deux sont couplé au modèle de rayonnement cité précédemment et ont été validés sur une maquette de laboratoire. Le dernier modèle simule en 3d un panneau industriel
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Leroy, Vincent. "Modélisation des couplages entre des transferts conductifs, convectifs et radiatifs en milieux poreux." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00825130.
Full textAbstract:
Cette thèse aborde la question de la modélisation des transferts thermiques dans les milieux poreux soumis à de hautes températures. Un modèle macroscopique hors équilibre thermique local entre phases est obtenu par changement d'échelle. Cette procédure tient compte à l'échelle locale du couplage entre rayonnement et autres modes de transfert. Le modèle de rayonnement repose sur l'équation de transfert radiatif généralisée (GRTE) et, à la limite courante d'un milieu macroscopiquement optiquement épais, sur la loi de Fourier radiative. L'originalité de cette procédure réside dans l'application de la méthode de prise de moyenne volumique (VAM) aux équations de bilan local, dans lesquelles les transferts radiatifs sont inclus. Cette homogénéisation couplée soulève trois difficultés : - les différents transferts sont de natures différentes. Le système matériel (site de transferts conductifs et convectifs) coexiste avec le champ des photons qui est homogénéisé par une méthode statistique reposant sur la caractérisation des propriétés radiatives au moyen de fonctions de distribution continûment définies sur le volume du milieu poreux. - les échelles de longueur mises en jeu dans la procédure de changement d'échelle doivent être compatibles entre elles. On établit que la séparation des échelles, requise par la prise de moyenne volumique, est compatible avec l'échelle de longueur caractéristique de l'homogénéisation statistique radiative, seulement limitée par la résolution d'une tomographie du milieu. - le phénomène d'émission dépend de la température de la matière. Cette température spécifique au calcul radiatif est obtenue en appliquant un opérateur de prise de moyenne à la température de la matière sur une échelle locale représentative. En pratique, c'est la résolution de cette prise de moyenne qui définit l'échelle des couplages locaux avec la méthode VAM. Le modèle macroscopique résultant est appliqué à la résolution d'un problème unidimensionnel et stationnaire. Dans ce cas simple, le rôle du couplage avec le rayonnement à l'échelle locale est mis en évidence.
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Andrade, Molenda Carlos Henrique de. "Influence des effets d'hysteresis sur les phénomènes de transferts couplés de chaleur et masse en milieux poreux." Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT066H.
Full textAbstract:
Un modele mathematique pour les transferts couples de chaleur et masse en milieux poreux non satures permettant la prise en compte des effets de l'hysteresis capillaire est utilise pour la simulation des processus de thermomigration dans un milieu sableux ferme et dans une paroi en beton cellulaire. Les resultats numeriques, obtenus a l'aide de la methode des volumes finis, sont compares avec les resultats experimentaux obtenus pour le premier cas. L'influence de l'hysteresis capillaire et les effets de temperature sont analyses
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Tancrez, Manuel. "Modélisation du rayonnement et transferts couplés dans des milieux poreux réactifs : application aux brûleurs radiants à gaz." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2002. http://www.theses.fr/2002ECAP0908.
Full textAbstract:
Après une présentation des contextes industriels et scientifiques de l'étude, une première partie est consacrée à un modèle réaliste de transfert radiatif adapté aux supports de combustion de gaz constitué de canaux parallèles et à des configurations technologiques précises. Un modèle de milieu continu équivalent au support a été établi, justifié et caractérisé en précision. Dans une deuxième partie, le modèle de transfert radiatif précédent a été intégré dans un outil de simulation monodimensionnel applicable à un milieu poreux homogénéisé. Il a été couplé avec les autres types de transfert (combustion, réactions catalytiques, transferts thermiques, transferts de masse,etc,). Une attention particulière a été apportée à l'étude des transferts thermiques et des transferts d'espèces par réaction catalytique à l'interface entre le fluide et le solide. Les résultats obtenus avec une combustion, soit volumique soit catalytique, ont été comparés avec des données expérimentales. Un accord qualitatif a été observé. La troisième partie de ce travail s'inscrit dans une démarche globale de caractérisation des propriétés radiatives de milieux poreux de type mousse. Le travail principal a porté sur la détermination des propriérés radiatives d'un milieu poreux par une méthode de type Monte Carlo à partir de sa morphologie numérisée. Cette méthode permet d'accéder aux coefficients d'absorption et de diffusion d'un milieu semi-transparent équivalent, dans les limites de validité de l'approche homogénéisée, typiquement pour une porosité supérieure à 0,65. L'intérêt majeur de cette méthode est de caractériser précisément la fonction de phase du milieu, à partir d'un calcul direct, sans en imposer la structure, dès lors que l'identification conduisant au coefficient de diffusion est validée. Un autre intérêt de cette méthode est de recourir à des approches directes exclusivement. Celles-ci sont alors susceptibles de remplacer ou de compléter les approches fondées sur des méthodes inverses, moins précises, habituellement utilisées pour les caractérisations des milieux poreux.
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Semhi, Khadija. "Erosion et transferts de matières sur le bassin versant de la Garonne. Influence de la sècheresse." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1996. http://www.theses.fr/1996STR13297.
Full textAbstract:
Cette étude consiste à établir les bilans d'altération mécanique et chimique et à déterminer les processus qui règlent l'altération dans le bassin versant de la Garonne au cours de la période 1989-1992. Elle utilise pour cela plusieurs approches complémentaires: 1) une approche géographique spatiale dans laquelle considère que la composition chimique des eaux à l'exutoire résulte du mélange entre les apports de la partie amont de la Garonne notamment les apports des Pyrénées, et les apports du massif central et de la molasse. 2) une approche géochimique dans laquelle on considère la contribution de différents réservoirs lithologiques. Cette approche utilise le modèle mega pour décomposer après correction des apports atmosphériques, les flux d'éléments dissous libérés par l'altération, en fonction de leur origine minéralogique. Cette approche permet aussi d'estimer le flux de co#2 consomme par l'altération chimique. 3) une approche isotopique dans laquelle on considère la contribution de différents réservoirs hydrologiques. Cette approche utilise le rapport #8#7sr/#8#6sr pour tracer de l'altération chimique. L'étude de transports de matières durant la période de crue de juin 1992 nous a permis d'estimer l'influence des phases adsorbées sur les phases argileuses, sur les bilans géochimiques et l'influence du strontium adsorbe sur le rapport isotopique #8#7sr/#8#6sr des phases particulaires. La période d'étude est une période sèche, nous avons pu apprécier son influence sur l'érosion et les transports fluviaux en comparant nos résultats avec ceux obtenus par d'autres auteurs au cours de période plus humides. Les éléments qui proviennent essentiellement de l'altération chimique (calcium, bicarbonates et silice) ont un indice de déficit (déficit de flux divise par le déficit de débit) supérieur à 1, contrairement aux éléments, dont la contribution de la pollution et la biomasse est plus importante (nitrates, chlorures, potassium et sodium).
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Muller, Jean-Damien. "Etude des changements de phase de polymère dans le procédé de rotomoulage : coalescence et cristallisation couplées à la thermique du procédé." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0069/these.pdf.
Full textAbstract:
Le rotomoulage est un procédé de mise en forme des matières plastiques qui permet de réaliser des objets creux et de grand volume sans ligne de soudure. Les changements de phase durant le procédé conditionnent la qualité finale de la pièce. Le manque de modélisation du procédé limite son développement. Cette thèse est composée de 2 parties : la première traite de la compréhension et de la modélisation de la coalescence des matériaux polymères ; la seconde partie présente les travaux concernant la compréhension des écoulements des poudres durant le rotomoulage et la modélisation thermique du procédé. Durant la phase de chauffe la coalescence est un phénomène prépondérant dont la cinétique dépend du matériau employé. Une étude avec des fluides modèles a permis de déterminer les paramètres prépondérants gouvernant les cinétiques de coalescence. L’influence de ces paramètres a également été testée avec des matériaux industriels. L’écoulement d’une poudre polymère durant le rotomoulage a été étudiée avec un moule dont une face est transparente. Il a été de plus possible d’observer les différentes phases se déroulant lors de la chauffe notamment (adhésion de la poudre et fusion progressive). Afin de comprendre et pouvoir modéliser les échanges thermiques lors du rotomoulage, une étude a été menée en collaboration avec le Laboratoire de Thermocinétique de Nantes. La mesure des températures en différents points du moule ainsi que le flux de chaleur a été réalisée in situ durant un cycle. L’évolution du profil de température durant la phase de refroidissement a pu être décrite en couplant les échanges thermiques et un modèle de cinétique de cristallisation<br>Rotomolding is a process of plastic forming which can produce hollow and high volume parts without weld line. Phase changements during the process determine the final quality of the part. The lack of modelling of the process limits its development. This thesis is divided in 2 parts: the first deals with understanding and modelling of the coalescence of polymer materials; the second part will present work on understanding the powder flow during the rotomolding and modelling thermal process. During the heat phase the coalescence is a perponderant phenomenon whose kinetics depend on the material used. A study with model materials, liquid at room temperature, made it possible to determine the parameters governing manily the sintering kinetics. The influence of these parameters was also tested with industrial materials. The powder flow of a polymer during the rotomolding has been studied with a mold with a transparent face. In addition it was possible to observe the different phases taking place in particular during the heating phase (the accession of powder and progressive fusion). To understand and be able to model the thermal exchanges during the rotomolding, a study was conducted in collaboration with the Laboratoire de Thermocinétique of Nantes. The measure temperatures at different points in the mould and the heat flow were carried out in situ during a cycle. The predicted temperature profile during the cooling phase has been described by coupling the heat and a model of crystallization kinetic
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Collin, Anthony. "Transferts de chaleur couplés rayonnement - conduction - convection : Application à des rideaux d'eau soumis à une intense source radiative." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00101144.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à la simulation des transferts couplés, rayonnement-conduction-convection dans un milieu gaz - gouttelettes, semi-transparent, non gris, absorbant et diffusant. L'application de ce travail porte sur l'étude des rideaux d'eau utilisés en protection contre les incendies. En vue d'une optimisation, une étude fine des interactions rayonnement - matière est menée.<br /><br />Le but est de contribuer à la compréhension des phénomènes d'interaction, ainsi qu'à la réalisation d'outils prédictifs fiables simulant le comportement de sprays anti-incendie.<br /> <br />La description des transferts couplés de masse, quantité de mouvement et d'énergie est faite à partir d'une simulation eulérienne lagrangienne. Le modèle de propagation du rayonnement associe la théorie de Mie, le modèle Ck et une évolution de la méthode de Monte Carlo, nommée MMC 2.2, qui permet de bien prendre en compte la propagation du rayonnement dans un milieu de propriétés radiatives hétérogènes. Cette nouvelle version est validée puis comparée avec les autres techniques de type MMC déjà existantes dans la littérature. Ce travail met ensuite en avant les problèmes de simulations numériques liés à la modélisation 3D du transfert radiatif dans un milieu où la fonction de phase est fortement anisotrope (caractéristique de gouttes d'eau).<br /><br />Une étude complète (dynamique, thermique et rayonnement) permet la validation du code de calcul avec des données expérimentales. Puis, plusieurs configurations sont testées en vue d'améliorer l'atténuation du rayonnement (rampes, doubles rampes, augmentation du débit, différentes granulométries, ...)
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Bahrani, Seyed Amir. "Modification des propriétés physico-chimiques de l'amidon par procédés hydrothermiques : Contribution à l'étude des transferts couplés chaleur-masse." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00823904.
Full textAbstract:
L'amidon, biopolymère de réserve, composant majeur des céréales et des plantes de grande culture, trouve de nombreuses applications industrielles après transformation hydrothermique. L'objectif de la thèse est d'étudier les modifications des propriétés structurales et fonctionnelles de l'amidon de maïs standard modifié par traitement physique, de type hydrothermique à l'aide de trois procédés. L'intensification des traitements, dans un contexte où le développement durable apparaît comme une priorité majeure, s'inscrit dans la large thématique de la valorisation des agro-ressources et du développement des procédés de transformation consacrés aux ressources carbonées renouvelables. La caractérisation des modifications des propriétés physicochimiques de l'amidon,générées par les traitements a été réalisée, dans l'objectif de relier les différences aux comportements thermique(transitions de phase, empesage) et rhéologique (comportement à l'écoulement et viscoélasticité) des amidons hydrotraités. Les traitements physiques appliqués aux amidons ont conduit à des modifications plus ou moins importantes de leurs structures. La maîtrise de l'utilisation de l'amidon nécessite la bonne connaissance des transitions de phase impliquées et des structures résultantes, fonction principalement de la teneur en eau et de la température. Dans cet objectif, une partie des travaux de thèse a été consacrée à la compréhension des phénomènes physiques à l'origine des transferts de matière et de chaleur dans le matériau amylacé pendant son hydrotraitement, ainsi que les équations régissant ces transferts. Un modèle phénomènologique de transfert couplé de masse et de chaleur a été développé, tenant compte des réactions biochimiques qui ont lieux simultanément dans le matériau, en présence d'eau et de chaleur. Les résultats de la modélisation numérique, à l'aide de la méthode des éléments finis, a permis de définir la répartition spatiale, des paramètres variables(température, teneur en eau,...), dont l'influence est déterminante sur la progression des réactions de fusion.
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Asli, Mounir. "Etude des transferts couplés de chaleur et de masse dans les matériaux bio-sourcés : approches numérique et expérimentale." Thesis, Artois, 2017. http://www.theses.fr/2017ARTO0210/document.
Full textAbstract:
Le travail développé dans cette thèse a pour but d’étudier le comportement hygrothermique de matériaux isolants bio-sourcés, et plus particulièrement les fibres de bois, le béton de chanvre, la laine de lin, la laine de mouton, le métisse® et les anas de lin. Ces matériaux, par essence naturels, présentent des spécificités liées à leur origine (animale ou végétale) et à leur structure (fibres, paille, matrice solide…). Leur porosité, très élevée, les rend réactifs aux variations d’humidité relative ambiante, ce qui peut impacter leurs performances thermiques et leur durabilité (comme pour tous les matériaux), mais également leur conférer des capacités de régulation. Dans un souci d’améliorer la connaissance de ces matériaux particuliers, nous proposons tout d’abord d’étudier l’impact causé par l’humidité sur leurs caractéristiques thermiques, principalement la conductivité thermique et la chaleur spécifique. Ensuite les caractéristiques hygrothermiques sont étudiées, ce qui permet de mieux comprendre les phénomènes dépendant des capacités d’adsorption, de désorption, de perméabilité ou de résistance à la vapeur d’eau. On se rend compte également de l’importance du gradient de température sur l’évolution des transferts hygriques au sein des matériaux. En plaçant les isolants bio-sourcés sous sollicitations aléatoires ou en conditions réelles d’utilisation, nous pouvons suivre leur comportement d’un point de vue expérimental. Le couplage à une approche numérique permet d’identifier les paramètres d’influence prépondérants, dans l’optique de la prédiction des transferts couplés chaleur/masse par une simulation dans des conditions particulières d’utilisation, comme la rénovation d’un habitat existant. On constate à partir de mesures in situ que ces matériaux ont une grande capacité d’adaptation à des environnements dont l’humidité relative est évolutive<br>The work developed in this thesis aims to study the hygrothermal behavior of bio-sourced insulating materials, and more particularly wood fibers, hemp concrete, linen wool, sheep wool, material made of textile recycling (metisse®) and flax shives. These materials, which are essentially natural, have specific characteristics linked to their origin (animal or vegetable) and their structure (fibers, straw, solid matrix, etc.). Their very high porosity makes them reactive to the relative humidity variations, which can affect their thermal performances and their durability (as for all materials), but also give them a regulation capacities. In order to improve the knowledge of these particular materials, first, we propose to study the impact caused by moisture on their thermal characteristics, mainly thermal conductivity and specific heat. Then the hygrothermal characteristics are studied, which makes it possible to better understand the phenomena depending on the capacities of adsorption, desorption, permeability or water vapor resistance. Also, we realize the importance of the temperature gradient impact on the evolution of the hygroscopic transfers within the materials. By placing the studied bio-sourced insulation materials under random loading or under real conditions, it will be possible to follow their hygrothermal behavior from an experimental point of view. The numerical approach makes it possible to identify the preponderant influence parameters, in the context of the prediction of coupled heat and mass transfers by simulation under particular conditions of use, such as the renovation of an existing habitat. On the basis of in situ measurements, it can be seen that these materials have a high adaptability to environments whose relative humidity is evolutionary
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Dubernard, Alexis. "Instrumentation pour la séparation des transferts thermiques couplés à la surface d'un paroi : application à la gestion d'ambiances." Artois, 2000. http://www.theses.fr/2000ARTO0202.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans le contexte expérimental de la séparation et de la mesure des transferts thermiques par rayonnement et par convection. Nous nous intéressons plus particulièrement aux interactions énergétiques entre une paroi de bâtiment, qu'elle soit intérieure ou extérieure, et son environnement micro-climatique. La solution envisagée pour traiter ce problème, repose sur l'utilisation d'une instrumentation originale permettant la mesure de flux thermiques. Un nouveau capteur sensible aux rayonnements thermiques a été caractérisé. Cela se passe par la conception d'un banc d'étalonnage, la recherche de la définition la mieux appropriée pour sa sensibilité, et l'étude de l'effet d'éventuelles perturbations sur sa réponse. La nécessité d'assurer au mieux le confort des occupants dans un local, tout en optimisant la gestion des énergies, imposent l'emploi de dispositifs fiables et de mise en oeuvre aisée. Notre travail propose ensuite l'utilisation des capteurs fluxmétriques, et notamment du capteur radiatif, pour le contrôle optimal des ambiances. Des résultats expérimentaux en gestions d'ambiances thermiques de confort, basés sur la notion de température résultante, sont présentés et comparés à une régulation classique par température d'air. Ils montrent les avantages du concept de flux appliqué à la régulation. Enfin, le problème de la séparation des échanges thermiques superficiels entre une paroi extérieure et son environnement micro-climatique a été abordé dans le cadre d'une première approche essentiellement expérimentale. Nous montrons que, par l'utilisation de mesures fluxmétriques, la détermination des coefficients d'échanges et la décomposition des apports solaires sont rendues possibles à la surface d'une paroi de bâtiment<br>This work is within the framework of the experimental context of the separation and the measurement of the thermal transfers by radiation and convection. More particularly, we are interested in the energy interactions between a building wall, whether it is interior or an external one, and its micro-climatic environment. The solution planned to deal with this problem, rests on the use of an original instrumentation allowing the measurement of heat fluxes. A new sensor sensitive to the thermal radiations was characterized. That imposes the design of a calibration bank, the search of the best adapted definition fot its sensitivity, and the study of the effect of possible disturbances on its answer. The needs as well as possible for ensuring the comfort of the occupants in a room, while optimizing the energy management, impose the use of reliable devices and easily brought into operation. Our work then proposes the use of fluxmetric sensors, and in particular of the radiative one, for the optimal control of environments. Experimental results in managements of thermal environments of comfort, based on the concept of resultant temperature, are presented, and compared with a traditional regulation by air temperature. They show the advantages of the concept of flow applied to the regulation. Lastly, the problem of the separation of surface heat exchange between an external wall and its micro-climatic environment was approched within the framework of a first approach primarily experimental. We show that, by, the use of fluxmetric measurements, the determination of the exchanges coefficients and the decomposition of the solar contributions are made possible on the surface of a building wall
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Villière, Maxime. "Analyse des transferts de chaleur couplés à la saturation pendant l’imprégnation d’un renfort fibreux : application aux procédés LCM." Nantes, 2013. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=30bc4fa5-7b2e-407e-a4eb-83977ffd0527.
Full textAbstract:
Les industries du transport, en particulier les industries automobile et aéronautique, font face plus que jamais à une problématique d’économie d’énergie, qui passe nécessairement par un allègement des structures. Dans ce contexte, les matériaux composites semblent être des candidats idéaux, en raison de l’exceptionnel compromis masse/performance qu’ils présentent. Les procédés LCM (Liquid Composite Molding) et plus particulièrement RTM (Resin Transfer Molding) sont très utilisés pour produire des pièces structurelles complexes de hautes performances. La qualité des pièces ainsi produites dépend fortement de la phase d’imprégnation des renforts fibreux, durant laquelle l’écoulement de la résine induit la création d’une zone non-saturée, provoquant par conséquent la formation de porosités qui affectent les propriétés mécaniques. Les travaux présentés dans cette thèse s’attachent à détecter et à quantifier la saturation du renfort par le biais d’une analyse des transferts de chaleur. Dans un premier temps, le tenseur de conductivité thermique d’un matériau modèle a été caractérisé à l’aide d’un large panel de dispositifs expérimentaux. Une méthode d’homogénéisation a été mise en place afin de prédire les propriétés thermiques du composite en fonction de la nature des vides rencontrés. Par la suite, un banc expérimental doté d’une métrologie thermique adaptée est conçu, permettant l’imprégnation d’un renfort par un fluide modèle. L’identification de la saturation est rendue possible par un modèle simplifié d’écoulement. Enfin, une approche par modélisation diphasique est proposée, démontrant la faisabilité de l’identification des perméabilités relatives de chacune des phases par la thermique<br>Transportation industries, especially aeronautics and automotive industries, are facing more than ever energy-saving issues, which imply weight reduction of structures. Within this context, composite materials appear to be appropriate candidates, due to their outstanding “strength to weight” ratio. Liquid Composite Molding (LCM) and particularly Resin Transfer Molding (RTM) are becoming increasingly important for a wide range of industrial applications involving complex structural parts. The quality of LCM products strongly depends on the impregnation of the fiber preform during the mold-filling stage. During this step, a partially saturated zone emerges in the flow, and induces consequently the formation of porosities, which drastically affect mechanical performances. This study presents an original approach in which heat transfers are used to quantify the saturation profile. In a first step, the effective thermal conductivity of a model composite material have been measured by several methods. A homogenization methodology based on asymptotic expansion has been performed at dual-scale in order to predict the thermal properties of the composite as a function of saturation. Several heat flux sensors and thermocouples were integrated in an experimental bench, which allows the injection of a model fluid into a textile preform. Finally, an alternative numerical approach is proposed by modeling a multi-phase flow, proving the feasibility of identifying the relative permeabilities of each phase through thermal analysis
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Taly, Antoine. "Transferts couplés d'électrons et de protons dans les centres réactionels bactériens : Approches combinées expérimentales et par modélisation moléculaire." Paris 11, 2003. http://www.theses.fr/2003PA112030.
Full textAbstract:
Les transferts d'électrons sont des évènements clefs dans le fonctionnement des organismes vivants, en particulier pour la photosynthèse et la respiration. Pour étudier les processus de transferts d'électrons dans les. Centres réactionnels (CR) de Rhodobacter sphaeroides, nous avons utilisé une approche multidisciplinaire. Nous avons modifiés des facteurs environnementaux (membrane, pH, fixation d'ions de métaux de transitions) dans le but de suivre les modifications structurales et fonctionnelles associées. Ces modifications ont été étudiées en parallèle par spectroscopie de changement d'absorption et par modélisation moléculaire. Ce travail a conduit aux résultats suivants: - Influence du pH sur la position de Qs. Dans la littérature, la quinone secondaire (QB) est observée par cristallographie aux rayons X principalement dans deux positions. Il a été proposé que l'équilibre entre ces deux positions dépend de l'état redox de QB. En utilisant des calculs d'électrostatique de continuum, nous avons montré que cet équilibre conformationnel dépend non seulement de l'état redox de QB mais aussi du pH de la solution. - Influence de l'environnement membranaire sur les propriétés de transfert d'électron. Des CR ont été incorporés dans des liposomes de dimyristoylphosphatidylcholine. Nous avons montré que la transition de phase lipidique affecte différemment le premier et le second transfert d'électron entre la quinone primaire (QA) et QB. Cette observation confirme la différence de nature des étapes limitant ces deux transferts d'électrons. - Effet de la fixation de cadmium. Il existe dans la littérature un débat pour déterminer si l'effet des ions de métaux de transition sur le CR est local, sur les résidus qui participent à la fixation, ou plus délocalisé. Notre étude du KD pour le Cd2+, en combinant des méthodes expérimentales et théoriques, suggère que le Cd2+ interagit de manière électrostatique avec un domaine large de la protéine (interaction délocalisée)<br>Electron transfer reactions are key events in the. Functioning of living cells, in particular in photosynthesis and respiration. To study the electron transfer processes in proteins, we used a multi- disciplinary approach on the photosynthetic reaction center (RC) from Rhodobacter sphaeroides. We have modified some environmemal factors (membrane, pH, binding of transition metal ions) with the aim of following the induced structural and functional changes. These modifications were studied in parai lei by photoinduced absorption change spectroscopy and by molecular modeling. This work leads to the following results: - Effect of the pH on the Position of QB. Ln the literature, the secondary quinone (QB) is described using X-ray crystallography to occupy mainly two positions. The equilibrium between these two positions has been proposed to depend on the redox state of QB. Using electrostatics-based calculations, we have shown that the conformational equilibrium of QB does not solely depend on the' redox state OfQB, but also on the pH value of the solution. - Effect of the Membrane Environment on the Electron Transfer Properties. Experimentally, RC were incorporated in dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) liposomes. We have shown that the DMPC lipid phase transition influences differently the first and second electron transfer. The second electron transfer being sensitive to the lipid phase transition whereas the first electron transfer is not. This observation confirms the different nature of the rate limiting steps involved in the two electron transfer processes. - Effect of Cadmium Binding. There is a debate in the literature to determine if the effect of transition metal ion on the RC is either local, on the first shell of residues that bind it, or rather more delocalized. Our study of the Ko value of Cd2+, combining experimental and theoretical methods, suggest that the Cd2+ interacts electrostatically with a large domain of the protein (delocalized interaction)
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Challansonnex, Arnaud. "Transferts couplés chaleur/masse dans les matériaux de construction biosourcés : investigation expérimentale et théorique du non-équilibre local." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC022/document.
Full textAbstract:
L’intérêt croissant pour les matériaux biosourcés dans le domaine de la construction se heurte à des difficultés quant à la simulation de leur comportement hygrothermique. En particulier, les matériaux isolants tels que les panneaux de fibres concentrent toutes les difficultés car ils sont peu conducteurs thermiquement, très hygroscopiques et très diffusifs à la vapeur d’eau. Conséquemment, en régime transitoire le couplage chaleur masse est exacerbé et les phases de l’eau ne sont pas à l’équilibre localement.Afin de mettre en évidence ce second phénomène, un nouveau dispositif expérimental a été développé. Il permet de soumettre un échantillon de quelques centimètres d’épaisseur à une perturbation de l’humidité relative sur sa face avant puis de mesurer simultanément l’évolution de l’humidité relative sur sa face arrière et de sa masse. En situation de non-équilibre, il existe un déphasage entre ces deux grandeurs que la formulation de transferts couplés classique n’arrive pas à prédire. Afin d’obtenir une prédiction correcte, une nouvelle formulation a été utilisée. Celle-ci se base sur l’emploi de fonctions mémoires caractérisant la diffusion microscopique. De manière à démontrer la capacité prédictive de la nouvelle formulation, ces fonctions ont été déterminées avec des essais gravimétriques réalisés sur de très petits échantillons à l’aide d’une balance à suspension magnétique. En parallèle, une analyse rigoureuse du couplage chaleur masse dans ces matériaux a permis de souligner l’impact sur leur caractérisation de différents paramètres macroscopiques.L’utilisation de la nouvelle formulation alimentée par les fonctions mémoires et les différents paramètres macroscopiques permet une excellente prédiction de l’humidité relative et de la masse. Cette nouvelle formulation validée expérimentalement est désormais utilisable dans des logiciels de simulation énergétique du bâtiment<br>The growing interest in biosourced materials in the construction sector is confronted with difficulties in simulating their hygrothermal behavior. Insulating materials such as fiberboard concentrate all the difficulties because they are not very thermally conductive, very hygroscopic and very diffusive to water vapor. Consequently, in transient state, heat and mass coupling is exacerbated, and the phases of water are not in equilibrium locally.In order to highlight this second phenomenon, a new experimental device has been developed. It allows to subject a sample a few centimeters thick to a disturbance of relative humidity on its front face and then to simultaneously measure the evolution of relative humidity on its back face and its mass. In a situation of non-equilibrium, there is a phase shift between these two quantities that the classic coupled transfer formulation cannot predict. In order to obtain a correct prediction, a new formulation was used. It is based on the use of memory functions characterizing microscopic diffusion. In order to demonstrate the predictive capacity of the new formulation, these functions have been determined with gravimetric tests performed on very small samples using a magnetic suspension balance. In parallel, a rigorous analysis of the heat and mass coupling in these materials made it possible to highlight the impact of different macroscopic parameters on their characterization.The use of the new formulation fed by the identified memory functions and the various macroscopic parameters allows an excellent prediction of relative humidity and mass. This new formulation, experimentally validated, can now be used in energy simulation of the building
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Sakay, Danilo. "Contribution à la caractérisation expérimentale des transferts couplés en écoulement turbulent en conduite horizontale avec ou sans condensation." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2014. http://www.theses.fr/2014ESMA0024.
Full textAbstract:
Ce travail expérimental concerne l'analyse du transfert de chaleur au sem d'un écoulementturbulent d'air humide en présence ou non d'un phénomène de condensation. Pour cela, une souffleriespécifique a été conçue au sein du laboratoire afi n de générer un écoulement d'air contrôlé en vitesse,en température et en teneur en humidité. Cet écoulement traverse un canal d'étude rectangulairehorizontal dont les parois inférieures sont maintenues à température constante. Une première partie destravaux permet de décrire l'écoulement au se in du canal par l'analyse des champs de vitesse PlVmoyenne et fluctuante pour différents nombres de Reynolds (Re = 10056 à Re = 55333) et dedétailler les régimes dynamiques obtenus. Dans la zone pleinement turbulente, une attentionparticulière a été portée sur la caractérisation de la sous-couche visqueuse par PlV à haute résolutionspatiale. L'analyse fine du profil de température d'air en proche paroi permet d'estimer avec précisionle transfert convectif local. Les résultats obtenus sans changement de phase ne montrent pasd'influence de la teneur en humidité sur le flux convectif. Au-delà des résu ltats en milieu non-saturé,le phénomène de condensation est abordé. La visualisation du dépôt de vapeur d'eau condenséepermet d' identifier macroscopiquement les différents régimes de condensation (film, gouttes oumixte). L' analyse fine à échelle locale permet de définir différentes étapes de la condensation:développement par grossissement et par fusion entre plusieurs gouttes, mouvements de frontièresaprès fusion. Cette étude a été menée pour des substrats de nature et de conditions de mouillabilitédifférentes, ainsi que pour des taux d'humidité absolue variables. Enfin, l' identification de ces étapesest complétée par la quantification de la condensation à partir des mesures de masse condensée.Celles-ci sont exploitées pour estimer les flux de chaleur latente et pour comparer le comportement surdifférents substrats<br>Heat transfer in a turbulent moist airflow field is under investigation with or without condensation phenomena. A dedicated experimental set-up was developed and with special attention was given to the control of mass flow rate, temperature and moisture content at inlet. Flow field then develops within a rectangular channel with thermal regulation at walls. Characteristic Reynolds number range studied is between 10 056 and 53 333 and average and fluctuating dynamic and thermal fields were depicted by PIV and thermocouple investigation respectively. In the turbulent region, a refined analysis was carried to characterize the sub-layer viscous region (from high-resolution PIV measurements) and temperature profiles at the very close vicinity of the wall allows one to locally estimate convective heat flux. Results underline that the degree of moisture of unsaturated humid air does not play any major role on the thermal flux exchanged. Beyond the saturation regime, condensation occurs and water vapor deposited along the flat horizontal wall is analyzed. Condensation is driven by several regimes (film-wise, dropwise and mixed) and within drop-wise condensation, size distribution as well as drop coalescence is detailed. Our analyses was carried on three substrates presenting different wettability conditions while moisture degree was considered as an additional parameter. Finally, the mass of condensed water was measured in time and latent heattransfer was estimated and compared between the different substrates
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Etchanchu, Didier. "Géochimie des eaux du bassin de la Garonne : transferts de matières dissoutes et particulaires vers l'Océan Atlantique." Toulouse 3, 1988. http://www.theses.fr/1988TOU30122.
Full textAbstract:
Cette etude porte sur les transferts de matieres dissoutes et particulaires par la garonne vers l'ocean atlantique. On etudie tout d'abord les mecanismes qui reglent les transferts dans l'espace et l'evolution dans le temps des elements liberes par l'erosion et apportes par les pollutions. On etablit ensuite un bilan des flux de matieres dissoutes et particulaires a l'exutoire du bassin de la garonne et de ses principaux affluents. On dresse enfin un bilan global de l'alteration chimique, des pollutions, et des apports atmospheriques pour l'ensemble du bassin de la garonne, en distinguant, pour les produits de l'alteration, les apports des differentes regions et des differentes formations geologiques du bassin
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Bennai, Fares. "Étude des mécanismes de transferts couplés de chaleur et d’humidité dans les matériaux poreux de construction en régime insaturé." Thesis, La Rochelle, 2017. http://www.theses.fr/2017LAROS013/document.
Full textAbstract:
Le présent travail a pour objectif de comprendre l’influence des paramètres géométriques des éco-matériaux d’enveloppe, tels que le béton de chanvre, sur les mécanismes de transferts couplés de chaleur, d'air et d’humidité afin de prédire le comportement du bâtiment dans le but de le piloter et de l’améliorer dans sa durabilité. Pour cela, une approche multi-échelle est mise en place. Elle consiste à maîtriser les phénomènes physiques dominants et leurs interactions à l’échelle microscopique. S’ensuit, une modélisation à double échelle, microscopique–macroscopique, des transferts couplés de chaleur, d’air et d’humidité qui prend en compte les propriétés intrinsèques et la topologie microstructurale du matériau moyennant le recours à la tomographie rayon X conjuguée à la corrélation d’images 2D et 3D. Pour cela, une campagne de caractérisation fine des propriétés physiques et hygrothermiques du béton de chanvre confectionné au laboratoire a été réalisée. Elle s’est focalisée sur l’étude de l’impact du vieillissement, l’état thermique et hydrique du matériau sur ses propriétés intrinsèques. Les résultats montrent une excellente capacité d'isolation thermique et de régulation naturelle d’humidité du béton de chanvre. Puis, une caractérisation microscopique par différentes techniques d’imagerie a été effectuée. Les reconstructions 3D du matériau réel scanné au tomographe aux rayons X à différentes résolutions montrent que le béton de chanvre possède plusieurs échelles de porosité, allant de la microporosité au sein du liant et des chènevottes à la macroporosité inter-particulaire. Le comportement hygro-morphique sous sollicitations hydriques a été ensuite étudié. Les résultats de la corrélation d’image numérique 2D et de la tomographie aux rayons X couplés à la corrélation d’images volumiques, montrent la nature du comportement du béton de chanvre soumis à des hygrométries différentes. En effet, la chènevotte subit des déformations plus importantes que le liant, causant ainsi des modifications de la microstructure du matériau. Sur le volet de la modélisation, moyennant la technique d’homogénéisation périodique un modèle des transferts couplés de chaleur, d’air et d’humidité dans les matériaux poreux de construction a été développé. Les tenseurs de diffusion et de conductivité thermique homogénéisés ont été calculés numériquement. Ensuite, une confrontation entre les résultats du calcul des coefficients de diffusion macroscopique et ceux expérimentaux obtenus au LaSIE a été réalisée. Elle met en évidence la qualité de la prédiction. De plus, la conductivité thermique de la phase solide a été ainsi déduite. Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail de thèse ont mis en exergue l’influence de l’état hydrique et thermique du béton de chanvre sur ces propriétés intrinsèques, et sa microstructure très hétérogène. Ils ont révélé aussi les limites des approches phénoménologiques basées sur l’établissement des bilans de masse, de quantité de mouvement et d’énergie<br>The aim of this work is to understand the influence of the geometric parameters of envelope eco-materials, such as hemp concrete, on the mechanisms of coupled heat, air and moisture transfers, in order to predict behavior of the building to control and improving it in its durability. For this a multi-scale approach is implemented. It consists of mastering the dominant physical phenomena and their interactions on the microscopic scale. Followed by a dual-scale modeling, microscopic-macroscopic, of coupled heat, air and moisture transfers that takes into account the intrinsic properties and microstructural topology of the material using X-ray tomography combined with the correlation of 2D and 3D images. A characterization campaign of physical and hydrothermal properties of the hemp concrete manufactured in the laboratory was carried. It focused on studying the impact of aging, thermal and hydric state of the material on these intrinsic properties. The results show an excellent thermal insulation and natural moisture regulation capacity of hemp concrete. Then, a microscopic characterization by different imaging techniques was performed. The 3D reconstructions of the real material scanned with X-ray tomography at different resolutions show that hemp concrete has several scales of porosity, ranging from micro-porosity within the binder and hemp shiv to the inter-particle macro-porosity. The hydromorphic behavior under hydric solicitations was studied. The results of the 2D digital image correlation and X-ray tomography coupled with the volumetric image correlation show the nature of the behavior of hemp concrete subjected to different relative humidities. In fact, the hemp shiv undergoes greater deformations than the binder, thus causing changes in the microstructure of the material. On the modeling part, a model of coupled heat, air and moisture transfer in porous building materials was developed using the periodic homogenization technique. The homogenized tensors of diffusion and thermal conductivity were determined numerically. Then, a confrontation between the results of the calculation of the macroscopic diffusion coefficients and the experimental results obtained at the LaSIE was carried out. It highlights the quality of the prediction. In addition, the thermal conductivity of the solid phase was thus deduced. The results obtained in the framework of this PhD thesis have highlighted the influence of the hydric and thermal state of the hemp concrete on these intrinsic properties and its very heterogeneous microstructure. They also revealed the limitations of phenomenological approaches based on the establishment of the balances of mass, amount of motion and energy
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Roussey, Claire. "Étude multi-échelle des transferts couplés de liquide et d’oxygène à travers la barrique en chêne et les douelles." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST037.
Full textAbstract:
L’élevage des vins et spiritueux en barrique en chêne modifie leurs qualités organoleptiques par deux phénomènes principaux. D’une part, le bois libère des composés volatiles et non volatiles qui enrichissent la boisson, et, d’autre part, les propriétés du bois permettent une légère oxydation tout au long du vieillissement. Dans ce dernier cas, les modes de transfert d’oxygène ainsi que les facteurs limitants sont aujourd’hui peu connus alors qu’ils sont d’une grande importance dans la qualité du produit final. Cette thèse vise à mieux comprendre la dynamique des transferts d'oxygène dans le chêne, et ce, en présence du front d'imbibition du liquide dû au contact entre le contenu et la surface interne de la barrique. À cette fin, plusieurs montages expérimentaux originaux ont été développés.Dans un premier temps, à l’échelle macroscopique, 4 barriques instrumentées dans un chai ont permis d’étudier ces transferts en conditions réelles. Il se produit une perte de liquide au cours de l’élevage du vin, ce qui génère une dépression interne. Ainsi, à la diffusion d’oxygène à travers la barrique, s’ajoute un phénomène de percolation de l’air vers l’intérieur de la barrique à partir d’un certain seuil de dépression. Ce seuil de percolation peut être atteint lors de variations des conditions en humidité relative et en température du chai, ce qui est expliqué par le changement dimensionnel de la barrique. On constate des apports d’oxygène entre 10 et 100 µg/L par événement de percolation. Ces apports ne sont pas négligeables par rapport à la quantité d’oxygène que le vin reçoit durant son élevage.Dans un second temps, à l’échelle microscopique, chaque mécanisme est traité de façon découplée : diffusion d’oxygène d’une part et suivi du front d’imbibition d’autre part. La diffusion d’oxygène est étudiée pour le chêne sessile (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) et le chêne pédonculé (Quercus robur L.) de largeurs de cerne différentes grâce à un dispositif expérimental innovant. Un modèle numérique fondé sur la méthode des volumes finis est employé pour identifier le coefficient de diffusion. On constate une bonne représentation de la diffusion via la simulation. Ensuite, le suivi du front d’imbibition est réalisé par un système d’imagerie à rayons X sur des échantillons de merrains en contact avec de l’eau et de l’éthanol. Un algorithme de corrélation d’images non supervisé est développé pour suivre l’avancée du front de liquide, et ce sur plusieurs mois.Enfin, l’étude des transferts simultanés est réalisée en combinant les deux dernières expériences. On observe alors une forte diminution de la diffusion de l’oxygène avec l’avancée du front d’imbibition dans le bois. Ces résultats nous permettent de mieux appréhender la complexité de la dynamique des transferts d'oxygène lors du vieillissement des vins et spiritueux en barrique en chêne<br>The aging of wines and spirits in oak barrels modifies their organoleptic qualities by two main phenomena. Firstly, the wood releases volatile and non-volatile compounds that enrich the beverage, and secondly, the wood properties allow a slight oxidation throughout the aging process. In the latter case, the modes of oxygen transfer as well as the limiting factors are little known today, although they are of great importance in the quality of the final product. This thesis aims to provide a better understanding of the dynamics of oxygen transfer in oak, in the presence of the liquid impregnation front due to the contact between the liquid and the internal surface of the barrel. To this end, several original experimental set-ups have been developed.Initially, at the barrel scale, 4 instrumented barrels were placed in a cellar to study the transfers in real conditions. The loss of liquid during aging generates an internal underpressure. Thus, in addition to the diffusion of oxygen through the wood thickness, there is a phenomenon of air percolation towards the inside of the barrel from a certain threshold of the pressure gap. This percolation threshold can be reached during variations in relative humidity and temperature conditions in the cellar, which provoke dimensional changes of the barrel. Oxygen inputs between 10 and 100 µg/L per percolation event are observed. These contributions are not negligible compared to the quantity of oxygen that the wine receives during its aging.Secondly, at the stave scale, each mechanism is treated in a decoupled way: diffusion of oxygen on the one hand and monitoring of the imbibition front on the other. Oxygen diffusion is studied for sessile oak (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) and pedunculate oak (Quercus robur L.) with various ring widths using an innovative experimental device. A numerical model based on the finite volume method is used to identify the diffusion coefficient. A good representation of the diffusion via simulation is observed. Next, the imbibition front is monitored by an X-ray imaging system on stave samples in contact with water and ethanol. An unsupervised image correlation algorithm is developed to monitor the progress of the liquid front over several months.Finally, the study of simultaneous transfers is carried out by combining the last two experiments. A strong decrease in oxygen diffusion is then observed with the advance of the imbibition front in the stave thickness. These results allowed us to better apprehend the complexity of the dynamics of oxygen transfer during the aging of wines and spirits in oak barrels
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Bertrand, Catherine. "Les forêts tropicales d'altitude de l'Himalaya central : phénologie, transferts de matières et d'éléments minéraux, prélèvements par la population." Grenoble 1, 1988. http://www.theses.fr/1988GRE10116.
Full text
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Belleudy, Clément. "Modélisation des transferts d’air et leur impact sur le comportement hygrothermique de l'enveloppe des bâtiments." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREA0002/document.
Full textAbstract:
Dans un contexte de durcissement des règlementations thermiques, la maîtrise de l'étanchéité à l'air des bâtiments est essentielle pour atteindre les objectifs de consommation énergétique. Les fuites d'air parasites à travers l'enveloppe, dues aux défauts de conception ou à une mauvaise mise en oeuvre, mènent à une surconsommation énergétique, mais aussi à des pathologies liées à l'humidité, mettant en péril la durabilité du bâti et la santé des occupants. Le risque lié à l'humidité est particulièrement présent dans les cas des enveloppes légères à ossature bois, sensibles aux transferts d'air.Il est donc nécessaire de mieux comprendre et de quantifier l'impact de ces transferts d'air sur le champ hygrothermique et sur le flux de chaleur au niveau d'un défaut d'étanchéité. Dans ce but, deux modèles numériques traitant les transferts couplés 'air-chaleur' et couplés 'air-chaleur-humidité' sont développés. Le second modèle est d'abord validé en 1D à l'aide de benchmarks numériques. Ensuite, des mesures de température dans un isolant en ouate de cellulose traversé par un flux d'air humide sont comparées avec les sorties des modèles. Une bonne concordance mesures-modèles est obtenue. Le modèle 'air-chaleur-humidité' s'avère plus précis pour prédire le champ de température que le modèle 'air-chaleur'.Suite à cette validation 2D du modèle couplé 'air-chaleur-humidité', celui-ci est appliqué à une géométrie de défaut complexe, mettant en jeu des isolants poreux perméables à l'air en contact avec des fines lames d'air. Ce défaut se veut réaliste, puisqu'il est issu de campagnes de mesures nationales qui ont permis d'identifier les points sensibles des enveloppes à ossature bois vis à vis des fuites d'air parasites. Des simulations sont réalisées avec des conditions aux limites variables en température et humidité sur des temps longs (quatre ans), en exfiltration et en infiltration d'air. Ces études permettent de dégager certaines tendances vis-à-vis des risques liés à l'humidité. Ainsi, l'exfiltration provoque une humidification significative de l'assemblage tandis que l'infiltration mène à un séchage. Une méthodologie pour évaluer les flux thermiques à l'échelle du défaut est également proposée.Dans une dernière partie, une approche simplifiée est proposée pour prendre en compte l'impact des défauts d'étanchéité à l'air sur la déperdition thermique à l'échelle bâtiment. La perte thermique supplémentaire générée par un défaut d'étanchéité peut être caractérisée par un coefficient de perte thermique propre au défaut, et le couplage du flux d'air avec l'enveloppe a une influence significative sur l'évaluation du flux déperditif total. Enfin, l'influence des transferts d'humidité sur les tendances observées est discutée<br>Within the context of more stringent buildings codes, mastering airtightness is of importance to achieve energy efficient buildings. Unintended air leakage through the building envelope, which is due to bad design and poor workmanship, not only increases energy consumption, but also leads to moisture disorders, affecting building durability and occupants health. This moisture risk is present in particular for lightweight structures such as timber frame buildings, which are sensitive to air leakage.It is therefore necessary to better understand and to assess the impact of unintented air transfers on the hygrothermal field and the heat flux in the vicinity of an airtightness defect. To this end, two numerical models are developped, dealing with Heat-Air (HA) and Heat-Air-Moisture (HAM) transfer respectively. The HAM model is firstly validated in 1D using numerical benchmarks from literature. Then, temperature measurements in a cellulose insulation layer subjected to moist air flow are compared with the models outputs, and good agreement is obtained. The HAM model provides a better prediction of the temperature field compared to the HA model.Following this 2D experimental validation of the HAM model, it is applied to a complex defect geometry, including porous insulation materials and thin air gaps. This defect is meant to be realistic, as it is drawn from a measurement campaign aiming to identify typical envelope leakage points encountered in timber frame buildings.Long term simulations are performed under transient temperature and humidity conditions, in case of air exfiltration and air infiltration. This study helps identifying tendencies towards moisture risk: infiltrating air flow dries the assembly whereas exfiltrating air flow humidifies it. A methodology to assess heat fluxes through the defect is presented.Finally, a simplified approach is derived from the detailed HAM-model, to take into account the contribution of airtightness defects on the total heat loss on the building scale. It is shown that the additional heat loss induced by an airtightness defect may be described by a specific heat loss coefficient. In addition, the coupling between air flow and envelope has a significant impact on total heat flux calculations. The influence of moisture transfers on observed tendencies is also discussed
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Khourchafi, Abdelhak. "Etude de l'approximation P1 pour les transferts radiatifs spectralement corrélés dans des gaz : application à l'étude des transferts couplés convection-rayonnement dans des échangeurs de chaleur à haute température." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1994. http://www.theses.fr/1994ECAP0346.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de modéliser les transferts couplés convection turbulente-rayonnement en vue de l'application au calcul des échangeurs de chaleur à haute température. Dans la première partie de cette étude, une modélisation des transferts radiatifs dans les gaz à l'aide de la méthode P1 couplée à un modèle spectral de type statistique à bandes étroites à loi inverse exponentielle est proposée. La technique de l'indicatrice de corrélation est utilisée afin de prendre en compte les corrélations spectrales liées à la structure fine du spectre d'absorption des gaz. Des résultats numériques sont présentés dans le cas de gaz de combustion actifs dans l'infrarouge (vapeur d'eau et dioxyde de carbone) en géométrie 1D et 2D. Une comparaison avec d'autres résultats de la littérature permet de valider le modèle de rayonnement. Dans la seconde partie de ce travail, on a procédé au couplage du modèle de rayonnement P1 spectralement non corrélé, au logiciel de thermohydraulique TRIO développé au CEA, utilisant un modèle de turbulence de type Ƙ-Ɛ, avec des lois universelles de raccordement à la paroi. Des calculs d'écoulements turbulents de gaz de combustion dans un canal rectangulaire ont été effectués et comparés avec des résultats expérimentaux. On montre que l'accord obtenu est satisfaisant, mais que d'autres tests sont nécessaires pour valider complètement le modèle de couplage convection-rayonnement
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Kedowide, Yannick-Ariel. "Analyses expérimentales et numériques du comportement hygrothermique d’une paroi composée de matériaux fortement hygroscopiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAA015/document.
Full textAbstract:
Les nouvelles réglementations thermiques, plus strictes, ont rendu nécessaire la prise en compte des transferts de masse dans les parois de bâtiment et leur interaction avec les transferts thermiques, particulièrement dans le cas de celles composées de matériaux poreux très hygroscopiques.Le dispositif expérimental est composé de deux parois montées et testées sur des cellules PASSYS orientables et à l'ambiance intérieure régulée, situées sur le site du CEA-INES au Bourget du Lac. Les parois, à ossature bois et à l'isolation en fibre de bois, ont été testées sous différentes conditions intérieures et extérieures, en fonction respectivement des consignes en température et en humidité, et de l'orientation. Les mesures expérimentales longues d'une année ont mis en évidence l'influence des fluctuations en humidité sur le comportement thermique des parois testées, et inversement de l'influence des températures sur l'humidité dans les parois.Un modèle numérique a été mis en oeuvre afin de simuler les phénomènes observés en conditions expérimentales. Le modèle, développé sur l'outil DYMOLA, a été validé par une comparaison avec d'autres modèles numériques existants, lors d'un benchmark sur des mesures expérimentales en conditions contrôlées. Il a ensuite été simulé les séquences expérimentales en conditions extérieures de ce travail. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux ont mis en évidence un concordance des mesures de température, mais une divergence pour les mesures en humidité. Des ajustements paramétriques ont mis en évidence une surestimation de l'inertie hygrique combinée à une sous-estimation de la perméabilité à la vapeur du modèle numérique en comparaison aux séquences expérimentales. Une inadéquation des propriétés des matériaux telles que prises en compte généralement dans les modèles numériques, avec les conditions expérimentales dans lesquelles elles sont relevées est soulignée<br>More stringent thermal regulations, made necessary the inclusion of mass transfer in building walls and their interaction with heat transfer, particularly for those composed of porous and highly hygroscopic materials.The experimental device consists of two walls mounted and tested on PASSYS orientable cells, with controlled indoor environment, located on the CEA-INES site in Le Bourget du Lac. The wood framed walls, with a wood fiber insulation were tested under different internal and external conditions, depending respectively on internal monitored temperature and humidity, or orientation. The one-year long experimental measurements have shown the influence of moisture fluctuations on the thermal behavior of the tested walls, and also the influence of temperature on the moisture in the walls.A numerical model was used to simulate the phenomena observed in experimental conditions. The model, developed on DYMOLA was firstly validated by a comparison with other existing numerical models, during a benchmark on experimental measurements under controlled conditions. It was then used to simulate experimental sequences on external conditions of this work. Comparing the numerical and experimental results have shown a correlation of the temperature measurements, but a difference for the moisture measurements. Parametric adjustments showed an overestimation of the Hygric inertia combined with an underestimation of the vapor permeability of the numerical model compared to experimental sequences. A mismatch of material properties such as reflected generally in the numerical models with the experimental conditions in which they are recorded is underlined
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Triché, Delphine. "Étude numérique et expérimentale des transferts couplés de masse et de chaleur dans l’absorbeur d’une machine à absorption ammoniac-eau." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI095/document.
Full textAbstract:
Les machines frigorifiques à absorption ammoniac-eau sont prometteuses dans les domaines de la climatisation solaire et de la valorisation des rejets thermiques pour l’industrie. Pour permettre à ces machines de devenir compétitives par rapport aux systèmes à compression mécanique de vapeur, l’amélioration de leur efficacité et la baisse de leur coût sont nécessaires. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse.L’étude se concentre sur l’absorbeur qui est un des composants les plus critiques de la machine à absorption en matière de taille, de coût et d’efficacité. L’objectif est d’étudier numériquement et expérimentalement les transferts couplés de masse et de chaleur dans l’absorbeur dans le but de prédire et d’améliorer ses performances.Deux absorbeurs à film tombant sont étudiés, dans lesquels la solution pauvre et la vapeur entrent en haut et le fluide caloporteur entre en bas. Le premier est un échangeur à plaques soudées et le deuxième est un échangeur à plaques et joints avec des dimensions et des profils de plaques différents.L’analyse expérimentale de ces deux absorbeurs est réalisée dans des conditions réelles de fonctionnement sur un prototype instrumenté de machine à absorption ammoniac-eau de 5 kW. Ce dispositif permet une analyse globale des débits de vapeur absorbés, des flux thermiques évacués et des efficacités d’absorption. Une analyse plus locale est aussi réalisée à l’aide de mesures de températures à l’intérieur des canaux de refroidissement dans l’absorbeur plaques et joints. Les résultats montrent une importante corrélation entre la puissance frigorifique produite par la machine à absorption et les performances de l’absorbeur. Mais ce prototype étant une machine réelle, les variables d’entrée de l’absorbeur ne peuvent pas être contrôlées. Un modèle numérique est donc nécessaire pour dissocier l’impact des différentes variables sur les performances de l’absorbeur.Un modèle 1D d’un absorbeur à film tombant est donc développé. Il est basé sur des bilans de masses, d’espèces et d’énergies, des équations de transferts de masse et de chaleur et des conditions d’équilibre à l’interface liquide-vapeur. Les résistances aux transferts de masse sont considérées dans les phases liquide et vapeur et des corrélations empiriques sont utilisées pour calculer les coefficients de transfert de masse et de chaleur.Ce modèle est validé expérimentalement avec les données globales aux bornes des deux absorbeurs et avec les mesures de températures le long des canaux du fluide de refroidissement puisqu’une différence maximale de 15% est observée. Il permet donc l’analyse détaillée des phénomènes de transferts de masse et de chaleur le long de l’absorbeur et facilite l’étude du procédé d’absorption.Enfin, une étude de sensibilité paramétrique est réalisée avec ce modèle pour discuter des résultats expérimentaux et pour identifier les pistes d’amélioration des performances de l’absorbeur et donc de la machine à absorption<br>Ammonia-water absorption chillers are promising both for solar air conditioning and for industry processes. To become competitive compared to electric compression chillers, their efficiency needs to be improved and their cost has to be decreased. This thesis study takes place in this context.The focus is put on the absorber, which is one of the most critical component of absorption chillers in terms of compactness, cost and efficiency. The purpose is to study numerically and experimentally coupled heat and mass transfers which occur in the absorber in order to predict and improve its overall performances.Two falling film absorbers are analysed. In both of them, the poor solution and the vapour enter at the top and the coolant fluid enters at the bottom of the absorber. The first absorber is a brazed plate heat exchanger and the second is a gasketed plate-and-frame heat exchanger with different geometric dimensions and plates corrugations.The experimental study of these two absorbers is performed in real working conditions on an instrumented ammonia-water absorption chiller prototype of 5 KW. Thanks to this device, a global analysis of vapour absorbed mass flow rates, absorbed heat fluxes and mass effectiveness is achieved. A local analysis is also performed thanks to temperature measures inside channels of coolant fluid in the gasketed plate-and-frame heat exchanger. Results show a strong correlation between the absorption chiller cooling capacity and the absorber performances. However, since this prototype is a real chiller, absorber inlet variables cannot be controlled. Thus, a numerical model is necessary to dissociate the impact of these variables on the absorber performances.A 1D numerical model of the absorber is developed. It is based on mass, species and enthalpy balances, mass and heat transfer equations and equilibrium conditions at the vapour/solution interface. Mass transfer resistances in both liquid and vapour phases are considered while heat and mass transfer coefficients are calculated using empirical correlations.This model is validated experimentally with global data at the inlet and the outlet of the absorber and temperature measures along the absorber coolant fluid channels. A maximal relative error of 15 % is observed. Therefore, a detailed analysis of combined heat and mass transfers along the absorber and the absorption process study is performed thanks to this model.A parametric study is also performed with this model to discuss experimental results and find ways to improve the absorber performances and thus the absorption chiller performances
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Aklouche, Leila. "Modélisation des transferts couplés masse-chaleur dans un matériau amylacé lors des hydrotraitements par haute pression : caractérisations physicochimiques et thermophysiques." Thesis, La Rochelle, 2019. http://www.theses.fr/2019LAROS025.
Full textAbstract:
Cette thèse vise d’une part à la compréhension des modifications physicochimiques engendrées dans la structure interne d’un matériau biopolymère lors des hydrotraitements par haute pression et d’autre part à la modélisation des transferts couplés chaleur-humidité. L’amidon de maïs standard a été choisi comme matériau modèle. Quatre procédés hydrothermiques ont été étudiés; DV-HMT (Direct Vapor-Heat Moisture Treatment), RP-HMT (Reduced Pressurized-HMT), IV-HMT (Intensive Vacuum-HMT) et FV-HMT (Final Vacuum-HMT). La prédiction de l’évolution de la température (T) et de la teneur en eau (W) au sein d’un matériau réactif est importante, vu que ces facteurs conditionnent la progression des réactions biochimiques et modifient les propriétés physiques et thermophysiques. L’analyse des transitions de phase et de la structure, liées aux principaux phénomènes impliqués (fusion des cristallites, formation des complexes amylose-lipides, rétrogradation) a été réalisée par calorimétrie, diffraction des rayons X et par spectroscopie (FTIR). La modélisation des transferts dans le matériau a été abordée par une approche expérimentale et théorique. Dans l’approche expérimentale, les paramètres physiques (masse volumique apparente, masse volumique réelle et porosité) et thermophysiques (chaleur spécifique, conductivité et diffusivité thermique) ont été mesurés, tenant compte de la variation de W, de T et de la fusion des cristallites. Des modèles empiriques traduisant ces propriétés ont été déterminés et les valeurs implémentées dans les équations de transfert. Dans l’approche théorique, les équations couplées du modèle de transfert ont été discrétisées par éléments finis et résolues par COMSOL Multiphysics®. La résolution numérique des équations a permis de prédire la répartition spatiale des paramètres variables (T, W, ξ, λ, Cp,…) en fonction du temps de traitement. Les courbes de ξ simulées numériquement par COMSOL® passent par toutes les valeurs expérimentales, validant ainsi les modèles théoriques<br>This thesis aims on the one hand to understand the physical changes generated in the internal structure of a biopolymer material submitted to high-pressure hydrotreatments and on the other hand to the modelling of coupled heat and mass transfers. In this work, standard maize starch was chosen as a model material and four processes were investigated; DV-HMT (Direct Vapor-Heat Moisture Treatment), RP-HMT (Reduced Pressurized-HMT), IV-HMT (Intensive Vacuum-HMT) et FV-HMT (Final Vacuum-HMT). As the progression of biochemical reactions is strongly affected by the temperature and water content that alter the physical and thermophysical properties of the reactive material, their prediction is very important. The analysis of phase transitions and structure, related to the involved phenomena (cristallites fusion, formation of amylose-lipids complexes, retrogradation) was performed by calorimetry, X-ray diffraction and by FTIR spectroscopy. The transfers modelling has been advanced by an experimental and theoretical approaches. In the experimental approach, the physical (apparent density, bulk density and porosity) and thermophysical properties (specific heat, conductivity ant thermal diffusivity) were measured by considering the variation of W, T and the crystallites fusion phenomenon. Empirical models expressing these properties have been determined and the values implemented in the transfer equations. In the theoretical approach, the coupled equations of the transfer model were discretised by the finite element method and resolved by COMSOL Multiphysics®. The numerical resolution allowed the prediction of the spatial repartition of variable parameters (T, W, ξ, λ, Cp,...) according to treatment time. The curves of ξ numerically simulated by COMSOL® go through all experimental values, thus validating the theoretical models
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Iacona, Estelle. "Application de l'interférométrie holographique à l'étude de transferts termiques couplés dans un gaz au sein d'une cavité : essai de modélisation." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2000. http://www.theses.fr/2000ECAP0666.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude expérimentale du couplage entre transferts radiatifs et convection naturelle laminaire, au sein d'un gaz semi-transparent, à température élevée (jusqu'à 700 K). Il concerne un écoulement en cavité présentant un obstacle interne. L'enceinte étanche mise au point est de grande dimension, régulée à haute température et munie de fenêtres permettant les visualisations. Les techniques optiques mises en œuvre pour déterminer, les champs thermiques autour de l'objet d'étude sont la déviation de faisceau laser et l'interférométrie holographique (faisceau objet de 15 cm de diamètre). Cette dernière est utilisée dans des conditions ou la déviation de faisceaux parasites, prise en compte en exploitation, est importante. L'ensemble de données expérimentales obtenu, concerne les transferts en convection naturelle pure (N 2 a différentes températures) comme les transferts couplés (CO 2 à température élevée). Les résultats expérimentaux comparés aux résultats d'un modèle classique de convection naturelle en champ libre sur une paroi verticale, permettent d'une part de valider les procédures expérimentales et d'autre part d'étudier expérimentalement l'effet du rayonnement. Le transfert radiatif au sein du gaz, couplé au transfert convectif laminaire affecte considérablement les profils de température et augmente le gradient de température à la paroi. Un modèle bidimensionnel de transferts couplés est appliqué à une géométrie de type de celle de l'étude expérimentale. Le modèle de rayonnement développé repose sur une méthode de lancer de rayon. Les propriétés radiatives des gaz sont modélisées par l'approche CK. La convection naturelle est traitée par le modèle développé par Laurent Foucher dans sa thèse. Les résultats du modèle de couplage sont commentés par rapport à une solution de convection naturelle. Si une confrontation entre modèle et expérience n'a pas été réalisée sous les mêmes conditions géométriques et thermiques, des tendances sont obtenues.
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Belharat, Slimane. "Étude numérique des transferts thermiques couplés dans des enceintes ventilées de grand allongement : application aux verrières de protection des vitraux." Amiens, 1999. http://www.theses.fr/1999AMIE0113.
Full text
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Legras, Benoit. "Adsorptions et désorptions compétitives sous irradiation micro-ondes : étude de la conversion d'énergie électromagnétique couplée aux transferts de matière et de chaleur." Phd thesis, INSA de Rouen, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00849965.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous nous sommes particulièrement intéressés au cas d'adsorptions compétitives sur des zéolithes, de molécules polaires en phase gaz, sous irradiation micro-ondes. Dans un premier temps, nous avons étudié de façon approfondie les mécanismes d'interactions onde-matière sur des systèmes adsorbant-adsorbant à l'aide de mesures de permittivités. Dans un second temps, des adsorptions ont été effectuées à l'échelle pilote et ont permis d'analyser les possibilités réelles, offertes par les micro-ondes. Le procédé de régénération adsorbant sous micro-ondes a été décrit à l'aide d'un modèle multi-physique et validé expérimentalement. Un procédé de purification d'un courant gazeux humide chargé en COV apolaire a été proposé. Ce procédé permet une récupération sélective et efficace des molécules d'eau et de toluène. Ce procédé s'appuie sur les différences de sélectivités d'adsorption de plusieurs zéolithes, ainsi que sur leurs pertes diélectriques contrastées.
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Legras, Benoit. "Adsorptions et désorptions compétitives sous irradiation micro-ondes : étude de la conversion d’énergie électromagnétique couplée aux transferts de matière et de chaleur." Thesis, Rouen, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAM0017/document.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, nous nous sommes particulièrement intéressés au cas d'adsorptions compétitives sur des zéolithes, de molécules polaires en phase gaz, sous irradiation micro-ondes. Dans un premier temps, nous avons étudié de façon approfondie les mécanismes d'interactions onde-matière sur des systèmes adsorbant-adsorbant à l'aide de mesures de permittivités. Dans un second temps, des adsorptions ont été effectuées à l'échelle pilote et ont permis d'analyser les possibilités réelles, offertes par les micro-ondes. Le procédé de régénération adsorbant sous micro-ondes a été décrit à l'aide d'un modèle multi-physique et validé expérimentalement. Un procédé de purification d'un courant gazeux humide chargé en COV apolaire a été proposé. Ce procédé permet une récupération sélective et efficace des molécules d'eau et de toluène. Ce procédé s'appuie sur les différences de sélectivités d'adsorption de plusieurs zéolithes, ainsi que sur leurs pertes diélectriques contrastées<br>In this thesis, we particularly focused on competitive sorption of polar/apolar gaseous mixtures on zeolites under microwave irradiations. In a first step, we precisely studied wave-material mechanisms occuring between an electromagnetic wave and an adsorbat-adsorbent couple by studying thier dieclectric properties. In a second step, co-sorptions under microwave on a bench test have been realised and analysed. They showed the real advantages that microwave can bring to tjis process. Then, a regeneration process have benn described with a pmutiphysic modelling and experimentally validated. A purification process of a humide gas flow loaded with an apolar VOC have been proposed. The case of toluene, as an apolar compound, has been experimentally treated. This process allows an efficient and selective recovery of water and toluene molecules. This process uses the sorption selectivity properties of several zeolites and their contrasted dielectric losses
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Guillemant, Philippe. "Modélisation numérique et analytique des transferts couplés rayonnement-conduction dans les milieux semi-transparents : identification expérimentale par la méthode de l'hémisphère." Aix-Marseille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992AIX11038.
Full textAbstract:
On presente dans ce memoire deux types de modelisations, numerique puis analytique, des transferts couples par rayonnement et par conduction dans les milieux semi-transparents. L'analyse est monodimensionnelle et prend en compte le cas de milieux non gris, absorbants, emissifs et diffusifs. Les interfaces sont grises, opaques ou transparentes, reflechissantes et soumises a des conditions de flux incluant des pertes par convection. Pour le modele analytique, elles sont supposees diffuses isotropes. Le modele numerique a ete elabore essentiellement dans un but de validation du modele analytique. Il utilise la methode des zones, et traite le probleme du calcul des facteurs de forme etendus indirects pour le cas d'une reflexion et d'une diffusion anisotropes. L'equation de l'energie est discretisee et resolue a l'aide d'un schema aux differences finies. Le modele analytique propose une simplification du formalisme des equations de base, a l'aide de parametres pertinents, caracteristiques du materiau, permettant d'acceder aux champs de temperature et de flux en fonction des conditions aux limites et ceci en faisant abstraction des proprietes locales (coefficient d'absorption, de diffusion, fonction de phase, etc. . . ) afin de satisfaire une preoccupation de metrologie industrielle. Ce modele est construit en introduisant progressivement des hypotheses de moins en moins contraignantes pour prendre en compte des milieux dont les proprietes sont de plus en plus realistes. La notion principale introduite est l'epaisseur optique equivalente moyenne, ou facteur d'attenuation du flux radiatif hemispherique, pour une epaisseur donnee, dont la valeur peut etre identifiee experimentalement. On verifie qu'avec ce parametre certains milieux non gris peuvent etre traites comme des corps gris. Un dispositif experimental est associe a une methodologie pour identifier la conductance phonique et l'epaisseur optique equivalente moyenne. On utilise pour cela la methode de l'hemisphere reflechissant (ou de la coupole)
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Soufiani, Anouar. "Études théoriques et expérimentales des transferts couplés par convection laminaire ou turbulente et rayonnement dans un milieu gazeux à température élevée." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112332.
Full textAbstract:
Les propriétés d'absorption à basse résolution du gaz carbonique et de l'eau sont correctement prédites par une représentation statistique des spectres à haute résolution. Modèle pour les écoulements fortement anisothermes à l'intérieur d'un canal. Mise au point d'une méthode de mesure de température basée sur l'inversion du profil spectral d'une raie d'absorption
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Veyssy, Eric. "Transferts de matières organiques des bassins versants aux estuaires de la Gironde et de l'Adour (Sud-Ouest de la France)." Bordeaux 1, 1998. http://www.theses.fr/1998BOR10529.
Full textAbstract:
A l'aide d'une strategie nouvelle et originale basee sur un classes eco-fleuves compose de 44 etablissements scolaires repartis sur l'ensemble du sud-ouest de la france, nous avons etudie la dynamique des transferts de matieres en suspension (mes) et de carbone organique particuliere (cop) et dissous (cod) des bassins versants aux estuaires de la gironde et de l'adour. Les bassins fluviaux etudies sont composes d'environnements varies. Les taux d'exportation et d'erosion theorique (utilisation d'un terme correcteur lie a la capacite des barrages) montrent des variations regionales nettes en relation avec l'intensite du drainage, les caracteristiques morpho-pedologiques, la couverture et l'occupation des sols sur les bassins versants et la capacite relative des retenues. Sur certains bassins (lot et dordogne), l'effet de neo-castorization semble avoir une effet majeur sur les budgets de mes et de cop exportes. A partir d'une banque de donnees de mes et de cop couvrant les vingt dernieres annees a la station de la reole (limite amont de la maree dynamique), l'etude des variations saisonnieres des exportations de cop par la garonne nous a permis de distinguer les contributions des trois sources majeures de cop : la production autochtone, les litieres et la matrice <<<>organo-minerale<>>> des sols. Du fleuve au plateau continental, une part des matieres organiques disparait graduellement au cours des differents transits. Nous proposons un lien entre l'origine et le devenir du cop une fois parvenu a l'interface continent-ocean : le cop autochtone et celui des litieres, soit 55% du flux entrant seraient mineralises dans l'estuaire, tandis le cop <<<>organo-mineral<>>> des sols, plus refractaire irait sedimenter sur le plateau continental.