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Dissertations / Theses on the topic 'Transferts radiatif'
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Baud, Germain. "Conception de récepteurs solaires à lit fluidisé sous flux radiatif concentré." Thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://www.theses.fr/2011INPT0106/document.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d’évaluer le positionnement et le potentiel des récepteurs à lit fluidisé à changement de section par rapport aux autres méthodes de chauffage de gaz à haute température par voie solaire. A cette fin, une connaissance approfondie des phénomènes thermiques et hydrodynamiques du récepteur est nécessaire. Pour acquérir cette connaissance, nous avons modélisé les transferts thermiques dans le récepteur en portant une attention particulière sur les transferts radiatifs en prenant en compte les diffusions multiples de la lumière dans le milieu particulaire, les effets de parois sur les transferts radiatifs et la directionnalité du rayonnement solaire concentré. La détermination précise de la distribution de particules dans le ciel du lit fluidisé s'est avérée un paramètre critique pour le calcul des transferts thermiques. Ces modèles, plus tard affinés par une confrontation avec des références expérimentales, nous ont permis d'explorer l'effet de la géométrie sur les transferts thermiques dans le récepteur. Il ont permis entre autres de mettre en évidence l'intérêt d'utiliser une colonne de fluidisation à changement de section et l'importance de l'optimisation du couple concentrateur solaire / récepteur afin d'éviter d'éventuelles surchauffes au niveau des parois du récepteur. De même, il semble que l'homogénéisation de la température dans le lit fluidisé contenu dans le récepteur soit favorable à son rendementThe aim of this work is to evaluate the position and the potential of solar fluidized bed receivers compared to other methods for the solar heating of gases at high temperature. To this end, a thorough knowledge of the heat transfer and hydrodynamic of the receiver is necessary. To acquire this knowledge, we modeled the heat transfer in the receiver with a focus on the radiative transfer by taking into account the multiple scattering of light in the particle medium, the effect of walls on radiative heat transfer and the directionality of the concentrated solar radiation. The accurate determination of the distribution of particles within the fluidized bed has been a critical parameter for the calculation of heat transfer. With these models, later refined by a confrontation with experimental references, we have studied the effect of geometry on heat transfer in the receiver. This study highlighted the necessity to use a switching section fluidization column and the importance to optimize the pair : solar concentrator / receiver to avoid any overheating at the walls of the receiver. Moreover, it appears that the homogenization of the temperature in the fluidized bed of the receiver increase its performance
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Benmansour, Jaouad. "Contribution a l'etude des mecanismes de transferts radiatif, thermique et massique dans un systeme plan multiphases semi-transparent." Poitiers, 1988. http://www.theses.fr/1988POIT2281.
Full textAbstract:
Etude des transferts de chaleur et de masse couples dans un film ruisselant et son domaine environnant. Resolution de l'equation locale de conservation de la luminance monochromatique pour le rayonnement couple aux autres equations locales de transfert d'enthalpie et de matiere
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Bédon, Nicolas. "Modélisation des transferts radiatifs dans des écoulements hyperrenthalpiques de rentrée atmosphérique." Aix-Marseille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX11071.
Full textAbstract:
Afin de dimensionner le bouclier thermique des engins spatiaux, il est nécessaire de connaître le flux de chaleur à la surface de l’engin. Pour les entrées dans une atmosphère planétaire, au flux de chaleur convectif peut s’ajouter une contribution radiative non négligeable, dûe au rayonnement des espèces chimiques composant l’atmosphère. Dans cette thèse, nous présentons le développement et la mise en oeuvre de modèles et d’outils numériques pour prédire le champ d’écoulement et le rayonnement du mélange gazeux de la couche de choc entourant un engin spatial, ainsi que les flux de chaleur convectif et radiatif à sa surface. Après une présentation des équations régissant un écoulement hypersonique et dissipatif et des méthodes numériques pour les résoudre – telles qu’implémentées dans le code aérodynamique PINENS – nous donnons une modélisation raie par raie du rayonnement du dioxyde de carbone et des espèces chimiques issues de sa dissociation. La modélisation du rayonnement ainsi proposée est la base du code spectral PASTIS utilisé dans cette étude. S’ensuit une présentation de l’équation de transfert radiatif, qui est résolue numériquement au moyen d’une méthode de lancers de rayons. Cette étude est ensuite appliquée au cas de l’entrée d’une sonde spatiale de forme conique émoussée, dans une atmosphère de type Martienne composée de dioxyde de carboneIn order to dimension the heat shield of spacecrafts, it is necessary to predict the heat flux to the surface of the vehicle. For entries in planetary atmospheres, a non-negligible radiative contribution is added to the convective heat flux, due to the radiation of the chemical species of the atmosphere. In the present thesis, we present the development and the implementation of models and numerical tools to predict the flow field and the radiation of gas mixture in the shock layer surrounding a space vehicle, as well as the convective and radiative heat fluxes to its surface. After presenting the equations modeling a hypersonic and dissipative flow and the numerical methods to solve them – as implemented in the aerodynamics code PINENS – we give a line-by-line model for radiation of the carbon dioxide and the chemical species resulting from its dissociation. The proposed radiation model is the basis of the spectral code PASTIS used in the present study. Follows a presentation of the radiative transfer equation, that is numerically solved by means of a ray tracing method. This study is then applied to the entry of a blunt conic space probe into a Mars-type atmosphere composed of pure carbon dioxide
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Chamont, David. "Architecture logicielle pour la simulation des transferts radiatifs." Nancy 1, 1997. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_1997_0254_CHAMONT.pdf.
Full textAbstract:
La synthèse d'images est fondée depuis quelques années sur des bases physiques et mathématiques plus rigoureuses, notamment la modélisation des propriétés radiatives des surfaces et la simulation par éléments finis des transferts radiatifs entre ces surfaces. Une telle évolution permet d'envisager de nouvelles applications industrielles, en particulier en ingénierie de l'éclairage. Ce mémoire présente une architecture logicielle à base d'objets, conçue pour soutenir la recherche dans les disciplines évoquées ci-dessus et faciliter le développement de prototypes industriels. Elle repose d'une part sur une bibliothèque de classes abstraites tirées de l'équation de transfert, d'autre part sur un système de fichiers et de programmes calqués sur les étapes et les taches d'une simulation. A travers différents projets de recherche et plusieurs applications, nous montrons comment notre architecture a été mise en œuvre avec succès, en particulier pour évaluer de nouveaux modèles d'émission ou de réflexion de la lumière. Nous discutons également ses lacunes dans la représentation des algorithmes et la mise en œuvre du paradigme objet.
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Zarrouati, Marie. "Modélisation des transferts radiatifs dans des milieux poreux non Beeriens au voisinage des parois : Application aux procédés de vaporeformage de méthane." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2015. http://www.theses.fr/2015ECAP0028/document.
Full textAbstract:
L'objectif industriel de cette thèse est de proposer un modèle de transfert radiatif dans un réacteur de reformage de méthane. Dans ce procédé, des gaz réactifs circulent dans le réacteur tubulaire rempli de pastilles catalytiques.L'empilement de pastilles constitue un milieu poreux où le rapport de la taille caractéristique des pores sur la dimension radiale du réacteur est grand (1=10 à 1=5). De plus, les très forts gradients de porosité dus à l'organisation des pastilles au voisinage des parois ont un impact important sur les transferts thermiques et en particulier les transferts radiatifs.L'objectif scientifique est de développer et valider un modèle de transfert radiatif applicable à des milieux poreux fortement hétérogènes et anisotropes ne suivant pas la loi de Beer. Dans un premier temps, les propriétés radiatives du milieu homogénéisé équivalent au milieu poreux réel sont complètement déterminées par la fonction de distribution cumulée d'extinction Gext, la fonction de phase p et la porosité Π. Ces fonctions, précédemment introduites pour des milieux homogènes éventuellement anisotropes, sont calculées avec une grande précision par une méthode de Monte Carlo. Elles ont été généralisées ici à des milieux hétérogènes. Il a été montré à partir d'un nouveau critère de validité adapté aux milieux hétérogènes que le milieu homogénéisé équivalent ne suit pas la loi de Beer, en particulier au voisinage des parois.De ce fait, l'équation de transfert radiatif généralisée (GRTE) doit prendre en compte l'émission par un milieu non Beerien fortement hétérogène même à la limite optiquement mince : un coefficient d'absorption n'y a pas de sens physique et des corrélations entre émission et transmission apparaissent dues au caractère non Beerien. Le principe de réciprocité et les propriétés des fonctions d'extinction Gext ont permis d'exprimer rigoureusement les termes sources d'émission dans ce type de milieux fortement hétérogènes non Beeriens. Un facteur de corrélation émission-transmission a été introduit. La GRTE, sous forme intégrale, a été résolue par une méthode de transfert de Monte Carlo. Le modèle complet a été appliqué après validation aux réacteurs de reformage de méthane de Air LiquideThe industrial goal of this work is to propose a radiative transfer model in a tubular reactor of steam methane reforming. During the reforming process, reactive gases are injected in the tubular reactor filled with catalytic pellets. The packed bed of pellets forms a porous medium, and a particular feature of it is that the characteristic pore size is large compared to the reactor inner dimension. In addition, the organization of the pellets in the near-wall region results in important porosity gradients which have a significant effect on the heat transfer, and more specifically on the radiative transfer.The scientific goal is to develop and validate a radiative transfer model applicable to strongly nonhomogeneous, anisotropic and non Beerian porous media.First, the radiative properties of the homogenised phase equivalent to the real porous medium are completely determined by the cumulated distribution function of extinction Gext, the phase function p, and the local porosity Π. These functions, previously introduced for statistically homogeneous and anisotropic porous media, are calculated very accurately by a Monte Carlo method. They have been extended to statistically non-homogeneous porous media. Similarly, the expression of the validity criterion of the Beer law is extended to statistically anisotropic and non-homogeneous porous media : it is proven that for the considered porous media the Beer law is not valid in the homogenised phase, in particular in the vicinity of the walls. As a result, the Generalized Radiative Transfer Equation (GRTE) is needed and the emission source terms must be determined in a strongly nonhomogeneous non Beerian even at the optically thin limit : an absorption coefficient doesn't have any physical meaning and correlations between emission and transmission appear due to the non-Beerian behavior.The reciprocity principle and the properties of the extinction functions Gext allow the emission source terms in this kind of strongly non-homogeneous and non-Beerian media to be accurately determined. A correlation factor emission-transmission has been introduced. The GRTE has been solved by a Monte Carlo method.The complete model is applied, after validation, to the steam methane reformers in use by Air Liquide
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Joseph, David Cuenot Bénédicte. "Modélisation des transferts radiatifs en combustion par méthode aux ordonnées discrètes sur des maillages non structurés tridimensionnels." Toulouse : INP Toulouse, 2004. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000016.
Full text
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Moukarzel, Camille. "Modélisation mathématique des transferts de masse et de chaleur dans des fours de verre plat." Paris, ENMP, 2003. http://www.theses.fr/2003ENMP1208.
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Draoui, Abdeslam. "Etudes numériques des transferts de chaleur couples rayonnement-conduction et rayonnement-convection dans un milieu semi-transparent bidimensionnel." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0012.
Full textAbstract:
Les travaux que nous présentons s'articulent autour d'approches numériques des transferts de chaleur couplés rayonnement-conduction et rayonnement-convection au sein de milieux semi-transparents (M. S. T) de géométrie bidimensionnelle. La première partie est réservée au rappel des équations du transfert radiatif et à la présentation de trois méthodes numériques (Pl, P3, ZONES de HOTTEL) permettant de résoudre ce problème dans un milieu bidimensionnel. Après avoir comparé ces trois méthodes dans le cas où le rayonnement est le seul mode de transfert, nous consacrons le deuxième chapitre à l'étude du couplage rayonnement-conduction. Nous introduisons alors une quatrième méthode adaptée à la résolution de ce problème. Les comparaisons menées sur ces diverses méthodes nous permettent de mettre en évidence l'intérêt des méthodes aux harmoniques sphériques. Dans la troisième partie, la méthode Pl est retenue pour sa simplicité de mise en œuvre, et nous permet d'aborder le couplage du transfert radiatif avec les équations de la convection laminaire dans une cavité bidimensionnelle thermiquement entraînée. Les résultats obtenus montrent une influence significative de la participation radiative du fluide sur les champs thermiques et dynamiques rencontrés dans ce type de problèmesThe works we present here are a numerical approach of heat transfer coupling radiation-conduction and radiation-convection within semi-transparent two-dimensional medium ; The first part deals with a view of equation of radiative transfer and introduces three numerical methods (P1, P2, Hottel's zone) which enable one to solve this problem in a two dimensional environment. After comparing the three methods in the case where radiation is the only mode of transfer, we introduce in the second chapter a study of the coupling of radiation with conduction. So, a fourth method is used to solve the problem. These comparisons lead us to various methods which enable us to show the interest of the spherical harmonics approximations. In the third part, the P1 approximations is kept because it is simple to use, moreover it enables us to introduce both the coupling of radiative transfers with laminar convective equations in a thermally driven two-dimensional cavity. The results show a significant influence of the radiative participation of the fluid on heat and dynamic transfer we met in this type of problem
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Abbassi, Mohamed Ammar. "Modélisation des transferts de chaleur par convention-rayonnement dans un four d'incinération des fumées de carbonisation du bois." Perpignan, 2009. http://www.theses.fr/2009PERP0938.
Full textAbstract:
Ce travail concerne une étude essentiellement théorique des transferts de chaleur et de masse par convection mixte couplés aux transferts radiatif et la cinétique chimique et dans l' incinérateur de fumées d'une unité pilote de carbonisation de bois avec récupération et incinération des fumées de pyrolyse. Un modèle thermochimique a été élaborée pour prédire les températures, les débits molaires (notamment le débit molaire responsable de l'emballement de la réaction d'incinération des fumées) et les concentrations en chaque zone de l'unité pilote. Les transferts radiatifs dans les fumées composées d'une phase gazeuse et de suies sont modélisés en appliquant le modèle de la somme pondérée des gaz gris. Nous avons appliqué la méthode des volumes finies et la procédure « blocked-off-region » pour modéliser les transferts radiatifs dans les fumées assimilées à un milieu semi-transparent. Les équations qui régissent les transferts par convection mixte couplés aux transferts radiatif et à la cinétique chimique sont résolues par la méthode des volumes finis, les algorithmes TDMA et SIMPLE. Nous avons analysé l'influence sur les transferts de l'’ombre causé par les chicanes, de l'épaisseur optique des fumées, du nombre de Boltzmann, du nombre de couplage conduction-rayonnement, des nombres de Reynolds et de Richardson. Ainsi, nous déterminé le meilleur emplacement des chicanes et montré notamment que l’augmentation de la fraction volumique des suies provoque une augmentation du flux radiatif et la présence de suies dans les fumées à une température différente de celle des fumées provoque un déséquilibre thermique radiatif. Le rapport entre les pressions partielles de H2O et CO2 n’influence pas le flux de chaleur au niveau des parois l'incinérateur. La quantité de chaleur engendrée par l'incinération des composants des fumées provoque une intensification et une homogénéisation des transferts d'autant plus importante que le mode de transfert prédominant est la convection forcée. Les résultats du modèle thermochimique sont en bon accord qualitatif et quantitatif avec nos résultats expérimentauxThis work deals with a theoretical study of heat and mass transfer by combined mixed convection, radiation and chemical kinetics in an incinerator of wood carbonization with recovery and incineration of the pyrolysis fumes. A thermochemical model was elaborated to predict the temperatures, molar flows (in particular molar flow responsible for the racing of the incineration reaction) and the concentrations in each zone of the pilot plant. The radiative transfers in the gas phase and soot are modelled by applying the weighted sum of the grey gases model. We applied the finite volume method and the "blocked-off-region" procedure to handle the complex geometries. The equations governing the transfers by combined mixed convection, radiation and the chemical kinetics are solved by the finite volume method, TDMA and the SIMPLE algorithms. We analyzed the shadow effect caused by the baffles, the fumes optical thickness, the Boltzmann number, the conduction-radiation parameter, Reynolds number and the Richardson number. We determined the best configuration of the baffles and shown that the increase in the soot volume fraction causes an increase in radiative heat flux and the presence of soot at a temperature different from that of the fume causes a radiative thermal non equilibrium. The partial pressure ratio of H2O and CO2 does not effect the radiative heat flux on the walls of the incinerator. The heat generated by the incineration of the fumes causes intensification and homogenisation of the transfers in a forced convection mode. The results of the thermochemical model are in qualitative and quantitative good agreement with the experimental results
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Duval, Rodolphe. "Transfert radiatif dans des chambres de combustion de propulseurs à propergol solide aluminisé." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2002. http://www.theses.fr/2002ECAP0893.
Full textAbstract:
Les transferts radiatifs dans des propulseurs à propergol solide aluminisé ont été étudiés afin d'évaluer les flux radiatifs entre les produits de combustion du propergol en écoulement diphasique et les parois. Une première étape a consisté à caractériser radiativement le milieu. La détermination des propriétés radiatives des espèces gazeuses s'est effectuée à partir d'un modèle statistique à bandes étroites. Quant à la caractérisation radiative des particules d'aluminium oxydées, leurs propriétés ont été déterminées à l'aide de la théorie de Mie et de leurs caractéristiques optiques et granulométriques. La deuxième étape de cette étude correspond à la modélisation du couplage entre le rayonnement et l'écoulement diphasique. Un modèle de transfert radiatif, localement monodimensonnel, tenant compte des fluctuations turbulentes de température et des déséquilibres thermiques entre les constituants du milieu est développé. Afin d'évaluer les grandeurs liées à la phase condensée, un modèle lagrangien de trajectoires prenant en compte les effets de turbulence en terme de dispersion particulaire ainsi que les échanges radiatifs entre les constituants du milieu est mis en oeuvre. Pour disposer des champs aérothermiques turbulents de l'écoulement gazeux, un modèle bas Reynolds à quatre équations supplémentaires est utilisé. Différents types de couplage entre l'écoulement et le rayonnement sont considérés. L'ensemble de ces modèles est appliqué à deux configurations du moteur MPS-P230. Dans l'ensemble arrière a été mis en évidence un blocage par les zones froides de la couche limite du rayonnement en provenance de zones externes plus chaudes, avec un rôle important pour les petites particules. Dans la zone col-divergent, la rétroaction de la phase dispersée sur la phase continue est prépondérante au niveau des couplages. Quant à la turbulence thermique, il est montré qu'elle peut affecter sensiblement le flux radiatif lorsque l'intensité de turbulence est élevéeRadiative transfer in combustion chamber of aluminised soli propellant rocket engines is investigated. A first step consisted on the determination of the radiative properties of gases such as H2O, CO2, CO and HC1. They are computed from a random statistical narrow-band model. For radiative properties of alumine produced during propellant burning, Mie theory is used with optical and granulometric characteristics. The second step concerns the modelling of interaction between radiation and two-phase flow. A radiative transfer model, locally one dimensional included temperature fluctuations and thermal non equilibrium between each component of the medium is developed. A lagrangian stochastic model taken into account turbulence effects and radiative source term in the heat-balance equation is used to determinate the alumine particles flow fields. A near-wall turbulence model is used to solve flow equations in a couped manner with the energy equation. Two types of configurations are studied for interaction between radiation and two-phase flow. In the rear area, radiation coming from external flow is blocked by cold zone of the boundary layer. It is shown that small particles paly a significant part in this process. In nozzle throat-divergent area, the interaction between dispersed and continue phases is found to be the most significant one. The effects of the thermal turbulence are all the more significant that thermal turbulence intensity is high
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Tessé, Lionel. "Modélisation des transferts radiatifs dans les flammes turbulentes par une méthode de Monte Carlo." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2001. http://www.theses.fr/2001ECAP0739.
Full textAbstract:
Un nouvel outil numérique, destiné au calcul des transferts radiatifs dans les chambres de combustion, a été développé. L'équation de transfert du rayonnement est résolue de façon stochastique par trois approches différentes de la méthode de Monte Carlo : une formulation classique et deux approches originales basées sur le principe de réciprocité, qui n'est pas considéré seulement du point de vue géométrique, mais aussi du point de vue énergétique. Afin de réduire la variance des résultats, l'absorption est calculée de façon déterministe. Les propriétés radiatives des gaz sont traitées de façon corrélée par un modèle CK. Des calculs de validation, en milieux diffusants ou non, ont montré que l'approche classique est plus adaptée aux milieux non optiquement épais caractérisés par de forts écarts de température, alors que les deux autres méthodes sont plus adaptées aux milieux optiquement épais ou quasi-isothermes. Les résultats des trois approches sont obtenus simultanément avec un seul calcul. Le temps de calcul est égal à celui nécessaire à l'obtention des résultats à partir d'une seule méthode. La solution optimale consiste à retenir, en chaque maille, le meilleur des trois résultats. La modélisation de l'interaction rayonnement/turbulence repose sur le découpage d'un chemin optique en une succession de structures turbulentes cohérentes indépendantes, supposées homogènes, isothermes et de tailles égales à l'échelle de longueur intégrale de la turbulence. Ce modèle a été appliqué à une flamme turbulente de diffusion contenant des suies. La prise en compte de l'interaction rayonnement/turbulence se traduit par une relative homogénéisation du champ de puissance radiative volumique et par une augmentation de 37% de la perte radiative totale de la flamme. La contribution des suies à cette perte est de 65%. La taille des structures turbulentes cohérentes et la constante du coefficient d'absorption des suies ont une influence importante sur cette perte.
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Brige, Xavier. "Transferts de chaleur couplés par conduction et rayonnement dans les milieux semi-transparents anisotropes et non gris : Etude et comparaison des modèles en 1D." Nancy 1, 2005. http://www.theses.fr/2005NAN10195.
Full text
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Depraz, Sebastien. "Etude expérimentale et modélisation des propriétés radiatives des mélanges gazeux de type CO2-N2 à très haute température en vue de l'application aux rentrées atmosphériques martiennes." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2011. http://www.theses.fr/2011ECAP0051/document.
Full textAbstract:
La modélisation du rayonnement du CO2 à plus de 2000 K reste un défi pour la prédiction des transferts radiatifs à très haute température, en particulier pour le dimensionnement des protections thermiques des véhicules spatiaux entrant dans l’atmosphère de Mars. Le défi concerne aussi bien la constitution de bases de données que le développement de modèles permettant de réaliser des calculs couplés entre l’aérothermodynamique et les transferts radiatifs. Plusieurs bases de données spectroscopiques ont été développées dans les dernières décennies. Des simulations effectuées sur des mélanges CO2-N2 à l’équilibre ont montré que l’émission IR de CO2 reste importante, si ce n’est prédominante, jusqu’à 4000 K. Mais les données expérimentales permettant de vérifier leur précision à haute température sont peu nombreuses et limitées à la basse résolution spectrale, à des températures plus faibles, ou encore impliquent des incertitudes importantes. L’objectif principal de ces travaux est donc de fournir des données expérimentales à moyenne ou haute résolution spectrale et à haute température pour permettre de vérifier la précision des bases théoriques développées. Le mélange gazeux à très haute température dont nous mesurons les spectres d’émission est obtenu grâce à une décharge micro-ondes traversant un flux de CO2 pur. Aux températures atteintes (environ 6000 K), le mélange est à l’équilibre thermodynamique local (ETL) et contient principalement les espèces suivantes : CO2, CO, O2 et O. La mesure des spectres est effectuée grâce à un spectromètre à transformée de Fourier dans l’infrarouge. L’émission des bandes harmoniques de CO dans la région 3800-4400 cm puissance-1 permet la détermination précise du champ de température radial dans le plasma. L’émission théorique de CO2, que ce soit en coefficient d’émission ou en luminance intégrée sur un chemin optique, dans les régions de 2,7 _m et 4,3 _m, est alors calculée à partir des bases de données spectroscopiques et comparée aux mesures. Les bases de données spectroscopiques étudiées sont la base CDSD-4000 récemment publiée et EM2C-1994 qui est plus ancienne. Les résultats montrent que cette dernière est suffisante pour des applications classiques en combustion, nécessitant typiquement de faibles résolutions spectrales et des températures inférieures à 2500 K, pour lesquelles elle fut initialement développée. En revanche, la base CDSD-4000 est généralement en très bon accord avec les données expérimentales, en particulier dans les ailes de bandes ce qui indique sa fiabilité pour des applications à très haute température. Bien que des comparaisons aient révélé que les positions de raies pour les transitions à haute énergie manquent de précision dans cette base, le degré élevé de recouvrement des raies dans les régions 2,7 _m et 4,3 _m devrait grandement limiter l’impact de cette imprécision dans la pratique. L’autre objectif de ces travaux concerne la difficulté que pose la couplage entre les calculs d’aérothermodynamique et de transferts radiatifs. En effet, les calculs de transferts iv radiatifs impliquant des molécules polyatomiques doivent prendre en compte un nombre très important de transitions rovibroniques. Par conséquent, un modèle approché de propriétés radiatives (modèle Statistique à Bandes Etroites) a été développé et sa précision a été étudiée pour les systèmes électroniques optiquement épais des molécules carbonées diatomiques rencontrées dans les problèmes de rentrées atmosphériques martiennes. Ces systèmes sont CO 4eme positif, C2 Swan, et CN violet. Diverses conditions à l’ETL et hors ETL, ainsi que différents mélanges ont été étudiés pour différents régimes d’élargissement de raies. Les comparaisons effectuées avec les calculs "raie par raie" ont révélé d’excellents accords. Les paramètres de ce modèle ont été tabulés en fonction de deux températures, Tv (température vibrationnelle) et Tr (température rotationnelle)Modeling of the radiation of CO2 above 2000 K remains a challenge for the prediction of radiative transfer at high temperatures, especially for the design of thermal protection of space vehicles entering the Martian atmosphere. The challenge for both the creation of databases that the development of models to perform calculations coupled between Aerothermodynamics and radiative transfer. Several spectroscopic databases have been developed in recent decades. Simulations of CO2-N2 mixtures at equilibrium showed that the IR emission of CO2 is important, if not predominant, up to 4000 K. But the experimental data to verify their accuracy at high temperature are few and limited to the low spectral resolution, at lower temperatures, or involve significant uncertainties. The main objective of this work is to provide experimental data at medium or high spectral resolution and high temperature in order to verify the accuracy of the theoretical foundations developed. The gas mixture at high temperature we measure the emission spectra is achieved through a microwave discharge through a stream of pure CO2. The temperatures reached (about 6000 K), the mixture is in local thermodynamic equilibrium (LTE) and mainly contains the following species: CO2, CO, O2 and O. The measurement of the spectra is carried out using a Fourier transform spectrometer in the infrared. The harmonic emission bands of CO in the region 3800-4400 cm-1 power allows accurate determination of the radial temperature field in the plasma. The theoretical CO2 emissions, both in emission coefficient or radiance integrated on an optical path, in the regions of 2.7 and 4.3 _m _m, is then calculated from the spectroscopic database and compared measures. The databases are based spectroscopic studied CDSD-4000 and recently published EM2C-1994 which is older. The results show that the latter is sufficient for combustion in conventional applications, typically requiring low spectral resolutions and temperatures below 2500 K, for which it was originally developed. However, based CDSD-4000 is generally in good agreement with experimental data, especially in the wings of bands indicating reliability for applications at very high temperatures. Although comparisons have revealed that the line positions for high energy transitions are unclear in this basis, the high degree of overlap of the lines in the regions 2.7 and 4.3 _m _m should greatly reduce the impact of this imprecision in practice. The other objective of this work concerns the difficulty of coupling between the calculations of radiative transfer and aerothermodynamics. Indeed, calculations of radiative transfer iv involving polyatomic molecules must take into account a large number of rovibronic transitions. Therefore, an approximate model of radiative properties (Statistics narrowband model) was developed and its accuracy has been studied for electronic systems optically thick carbon diatomic molecules encountered in problems of Martian atmospheric reentry. These systems are CO 4th positive, C2 Swan and CN violet. Various conditions to the non-LTE and LTE, and various mixtures have been studied for different regimes of line broadening. Comparisons with calculations "line by line" showed excellent agreement. The model parameters were tabulated in terms of two temperatures, Tg (vibrational temperature) and Tr (rotational temperature)
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Vultaggio, Christian. "Les méthodes de la théorie du signal appliquées à l'analyse des transferts thermiques sur la surface d'une paroi opaque en régime variable." Lille 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LIL10001.
Full textAbstract:
Analyse des interactions énergétiques entre une paroi et son environnement. L'objectif est d'identifier les paramètres figurant dans les relations fonctionnelles liant flux thermique - variation de température de surface en régime variable. Identification de l'effusivité thermique
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Benmansour, Jaouad. "Contribution à l'étude des mécanismes de transferts radiatif, thermique et massique dans un système plan multiphases semi-transparent." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37611724r.
Full text
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Baillis, Dominique. "Modelisation des transferts thermiques dans des materiaux semi-transparents de type mousse a pores ouverts et prediction des proprietes radiatives." Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0010.
Full textAbstract:
Les transferts thermiques par rayonnement et conduction couplés dans des mousses isolantes à pores ouverts sont modélisés à partir de la morphologie du matériau et des propriétés de ses phases solide et gazeuse. Le cas du régime permanent et d'une géométrie monodimensionnelle a été considéré. Un moçlèle simpie de type paralièle-série à maille cubique a permis de prédire la conductivité phonique de ces matériaux. Les propriétés spectrales volumiques d'absorption, de diffusion et la fonction de phase ont été prédites à partir des dimensions des particules constitutives de la structure solide et de leur réflectivité hémisphérique, par une application combinée des lois de l'optique géométrique et de la théorie de la diffraction à ces particules. Ces propriétés ont ensuite été utilisées dans un modèle de couplage conduction-rayonnement. La méthode des ordonnées discrètes ou le modèle de Rosseland utilisé avec un coefficient d'extinction corrigé ont été successivement adoptés pour résoudre les équations du transfert radiatif. Trois types de mousse de carbone de porosités différentes ont permis de valider la modélisation. La réflectivité du carbone contenu dans ces matériaux a été déterminée par une méthode d'identification (méthode de linéarisation de Gauss) appliquée à des données de transmittance spectrale bidirectionnelle acquises avec un montage expérimental utilisant un spectromètre à transformée de Fourier. De plus des expériences sur un dispositif de plaque chaude gardée ont permis de comparer des résultats de conductivités globales expérimentales et théoriques, contribuant ainsi à la validation de la modélisation réaliséeCoupled heat transfer by radiation and conduction in open cells insulation is modelized from the material morphology and the two phases : solid and gas, properties. A simple cubic model is used to predict the conductivity in these materials. The spectral volumetric absorption and scattering coefficients and the spectral phase function were predicted from the dimensional and hemispherical reflectivity of particles which constitute solid structure by applying to thee particles a combination of geometric optics law and of diffraction theory, these properties are then utilized in a coupled conduction-radiation model. The discrete ordinate method or the Rosseland model used with a weighted extinction coefficient were successively adopted to solve the radiative heat transfer equations. The carbon reflectivity contained in these materials is determined by an identification method (Gauss method of linearization) applied to bidirectional spectral transmittance data obtained from an experimental device using a Fourier transform infrared spectrometer. Moreover experiences on a device of graded hot plate-type have permitted to compare results of experimental and theoretical total conductivity thus contributing to the validation of the realized modeling
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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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Targhi, Mina. "Modélisation des transferts thermiques et fluidiques dans un milieu semi-transparent en écoulement laminaire au sein d'un canal d'amenée de verre fondu." Poitiers, 1999. http://www.theses.fr/1999POIT2253.
Full textAbstract:
Ce memoire decrit la modelisation et la simulation du comportement thermique et dynamique d'un bain de verre en ecoulement stationnaire dans un canal d'amenee de verre. La simulation tridimensionnelle du canal incline et de section rectangulaire, represente les echanges thermiques entre les parois du conduit avec l'ambiante et le bain de verre, elle inclut egalement les phenomenes de transfert de masse et de chaleur lie a l'ecoulement de gaz brules et d'air de refroidissement circulant entre la voute du canal et le verre fondu. D'un point de vue qualitatif, les profils de temperature obtenus dans nos modelisations se comparent avantageusement a ceux issus des experimentations sur site industriel. Par ailleurs, nous avons etudie les sensibilites des champs thermiques aux phenomenes de rayonnement et de viscosite thermodependant ou non. Nous avons montre que la dependance de la viscosite a la temperature n'influence pas le profil des vitesses dans une section de l'ecoulement du verre fondu et que la prise en compte des echanges radiatifs produisent une reduction de l'ordre de 70% du gradient thermique vertical.
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Lechêne, Sullivan. "Etude expérimentale et numérique des rideaux d'eau pour la protection contre le rayonnement thermique." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00539894.
Full textAbstract:
Les rideaux d'eau sont des milieux semi-transparents constitués de gouttelettes d'eau dispersées dans l'air. Le but de ces rideaux ici n'est pas d'interagir avec la flamme dans une optique d'extinction mais plutôt d'agir en tant que boucliers radiatifs contre une forte source de chaleur. En effet, placés entre une source radiative et une cible à protéger, ils permettent de limiter la propagation du rayonnement grâce notamment au caractère absorbant et diffusant des gouttelettes d'eau. L'intérêt du brouillard d'eau réside dans la présence de fines gouttelettes d'eau. Elles possèdent, à quantité d'eau égale, une capacité d'atténuation du rayonnement largement supérieure à celle des techniques de «sprinklage», utilisant une quantité d'eau abondante constituée de gouttes de gros diamètres. Nous avons travaillé expérimentalement (réalisation d'un pilote) et numériquement (code BERGAMOTE) sur le rôle des conditions d'injection : pulvérisation descendante, ascendante, impactante, jets mutualisés en rampes, etc... pour quantifier et comprendre les phénomènes mis en jeu. On retiendra en particulier le fort couplage entre la dynamique des brouillards ou rideaux d'eau et leur propriété d'écran thermique. Il résulte également de ces travaux qu'une modification de la direction d'injection, tout en conservant la même quantité d'eau injectée, engendre de fortes variations sur la capacité d'atténuation du rideau, s'expliquant par la dynamique des sprays injectés. La taille et la concentration en gouttelettes d'eau (liée au temps de séjour des gouttes dans le domaine) apparaissent alors comme des paramètres cruciaux dans l'optique d'une optimisation de ces systèmes de protection.
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Chauveau, Sophie. "Constitution de bases de données spectroscopiques relatives à un plasma d'air : application au calcul de transferts radiatifs." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2001. http://www.theses.fr/2001ECAP0697.
Full textAbstract:
La connaissance des propriétés radiatives des plasmas d'air est requise pour de nombreuses applications : rentrée atmosphérique, arcs électriques, métrologie… La modélisation des transferts radiatifs est complexe en raison du grand nombre de processus radiatifs à considérer et de la résolution spectrale nécessaire pour décrire les raies moléculaires et atomiques. Le premier aspect de ce travail concerne la constitution des bases de données spectroscopiques recensant l'ensemble des processus radiatifs (lie-lie, lie-libre et libre-libre) susceptibles de contribuer à l'émission et à l'absorption du plasma. Les spectres de 19 systèmes lie-lie des molécules N₂, N⁺ ₂, NO et O₂ sont modélisés en reconstruisant les potentiels internucléaires par la méthode RKR et à partir d'une description détaillée de la structure rotationnelle incluant la structure fine. Les spectres des transitions lie-lie des espèces monoatomiques N, O, N⁺ et O⁺ sont calcules à partir des forces d'oscillateur et des positions des niveaux d'énergies du NIST. Le rayonnement continu atomique et moléculaire est déterminé en tenant compte des processus de bremsstrahlung-inverse, de photoionisation, de photodétachement et de photodissociation. Ces bases de données sont ensuite utilisées pour analyser les transferts radiatifs a haute résolution spectrale dans une géométrie 1D plane avec un profil de température imposé. Le milieu considéré est supposé a l'ETL et le domaine de température s'étend de 2000K a 15000K, avec des épaisseurs de quelques mm a quelques cm. Cette analyse a permis de mettre en évidence l'importance relative de chacun des processus radiatifs aussi bien en émission qu'en absorption, en particulier l'absorption importante due aux systèmes de N₂dans le VUV.
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Espargilliere, Harold. "Système de refroidissement sec et de production d'eau pour centrale électrosolaire thermodynamique à cycle de Rankine." Thesis, Perpignan, 2017. http://www.theses.fr/2017PERP0004.
Full textAbstract:
Les centrales solaires à concentration industrielles consomment 4 m3/MWh d’eau pour le refroidissement de leur cycle thermodynamique. En environnement aride, cela est susceptible d'induire des conflits d’usages sur une ressource encore plus fondamentale que l’électricité, l'eau. Ce constat met en évidence la nécessité de concevoir des solutions alternatives de refroidissement sèches mais tout aussi efficaces. Le champ solaire d’une centrale CSP représente 50% de son coût d’investissement pour n’être utilisé que de jour pour la production de chaleur nécessaire au cycle thermodynamique. L'approche du sujet de thèse consiste à utiliser cette surface considérable comme macro-échangeur de chaleur avec son environnement via un transfert thermique couplé avec l'air ambiant (convectif) et avec l'espace extra-atmosphérique à 3K (radiatif). Après avoir démontré la pertinence des matériaux du champ solaire pour une telle application, le travail de thèse a montré expérimentalement qu'au-delà d'extraire les chaleurs fatales du cycle thermodynamique, il pouvait aussi produire du froid par transfert radiatif nocturne. Une solution alternative innovante pour le refroidissement des centrales solaires CSP offrant deux nouvelles fonctionnalités à leur champ solaire déjà existant au bénéfice de son amortissementIndustrial concentrated solar power plants consume 4 m3/MWh of water to cool down their thermodynamic cycle. In arid area, it could induce conflicts of use on a more fundamental resource than electricity. This fact highlights the need to develop alternatives dry cooling technologies but equally effective. The solar field represents 50% of the investment cost of a CSP plant to be used only daily for the heat production needed for the thermodynamic cycle. The approach of the project is to use this huge area as macro-heat exchanger with its surrounding environment through a coupled heat transfer with the ambient air (convective) and with outer space at 3K (radiative). After validating the compatibility of solar field materials for a such application, these research works has shown experimentally that in addition to extract the waste heat of the thermodynamic cycle, it could also produce cold by night radiative cooling. An innovative alternative solution for cooling CSP plants offering two new features to their already existing solar field for the benefit of its paying off
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Ben-Abdallah, Philippe. "Transferts de chaleur par rayonnement dans les matériaux composites micro et nanostructurés." Habilitation à diriger des recherches, Université de Nantes, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00289689.
Full textAbstract:
Mon mémoire d'HDR présente une synthèse de l'essentiel de mes activités de recherche effectuées depuis 1999. Toutefois un certain nombre de mes travaux sur la manipulation optique de nanoobjets, sur la métrologie optique et sur les transferts radiatifs instationnaires ne seront pas discutés dans ce mémoire. Les recherches qui y sont décrites concernent principalement les transferts radiatifs stationnaires dans les milieux semi-transparents denses et hétérogènes et les transferts de chaleur en champ proche dans les matériaux nanocomposites. C'est pourquoi, j'ai choisi de regrouper ces travaux sous le vocable ‘transferts de chaleur par rayonnement dans les matériaux composites micro et nanostructurés'. Les développements réalisés ces dernières années dans le domaine des nanotechnologies autorisent désormais la structuration de la matière à une échelle sub-longueur d'onde jusque dans le domaine visible ce qui permet de sculpter à macro échelle les propriétés radiatives des matériaux composites et de contrôler les échanges radiatifs en champ proche dans ces milieux..
La première partie de mon HDR portera sur les transferts radiatifs dans les matériaux nanocomposites à gradient de permittivité diélectrique dans l'approximation de l'optique géométrique. Des avancées spectaculaires ont récemment été faites sur ce sujet grâce aux progrès technologiques réalisés dans le domaine de la nanofabrication. Il est désormais possible de concevoir des matériaux composites complexes pour générer artificiellement une variation spatiale de la permittivité diélectrique et de la perméabilité magnétique . Nous montrerons que cette structuration permet de modeler les trajets optiques et de contrôler le flot d'énergie radiative dans ces milieux. Nous verrons qu'il existe une analogie forte entre la théorie de la relativité générale et l'électrodynamique classique dans un nanocomposite à gradient de permittivité diélectrique (i.e. la lumière expérimente la matière comme un champ gravitationnel effectif). Nous montrerons comment le transfert radiatif peut-être modélisé dans ces milieux, quels sont les effets induits par la courbure de l'espace temps sur le champ de luminance, sur l'absorption, le processus diffusion et le champ de température. Nous verrons en particulier que la courbure de l'espace temps permet dans certaines conditions d'amplifier la luminance monochromatique directionnelle dans un milieu absorbant. Enfin, nous montrerons que ces matériaux permettent de concevoir des sources thermiques cohérentes en champ lointain.
Dans une seconde partie nous nous intéresserons aux propriétés de cohérence du champ rayonné par des matériaux stratifiés micro et nanostructurés et à la mise au point de sources thermiques cohérentes à partir de ces matériaux. Nous commencerons par décrire le comportement émissif en champ lointain des films fins et montrerons que ces milieux peuvent se comporter comme des antennes thermiques. Nous verrons ensuite comment les structures composites planes peuvent servir à mettre au point des sources thermiques à haut de degré de cohérence spectrale simultanément pour les deux états de polarisation du champ électromagnétique. Enfin, nous montrerons qu'il est possible, pour concevoir une source thermique cohérente, d'abandonner la démarche heuristique usuelle basée sur une approche de type essai-erreur au profit d'une démarche ab-initio plus rationnelle.
Dans la troisième et dernière partie de ce mémoire nous présenterons nos travaux sur les transferts de chaleurs en champ proche dans les matériaux composites. Une fois de plus, on commencera par décrire le comportement des films minces. Nous verrons que lorsqu'un film supporte des ondes de surface, l'hybridation de ces modes de part et d'autre du film lui confère un comportement radicalement différent de celui des matériaux massifs. On étudiera ensuite les transferts de chaleur par interactions d'ondes de surface dans des réseaux de nanoparticules immergés dans des matrices diélectrique solides. Nous montrerons que lorsque les nanoparticules sont séparées par des distances plus grandes que leur diamètre, chaque particule peut-être considérée comme un simple dipôle en interaction avec ces voisins. Dans ce cas, nous verrons que le transfert de chaleur par interaction des polaritons de surface à travers le réseau est négligeable. En revanche, nous montrerons qu'à courtes distances de séparation (typiquement pour des distances inférieures au diamètre des particules) les interactions multipolaires peuvent devenir très importantes et augmenter significativement le transfert de chaleur. Enfin, nous étudierons le transport de chaleur dans les réseaux monodimensionnels en régime balistique et en régime diffusif .
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Zhang, Lin. "Transferts radiatifs corrélés dans des gaz chauds : couplage avec la convection mixte laminaire : validation d'une technique expérimentale." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0100.
Full textAbstract:
ALes transferts radiatifs dans une enceinte axisymétrique contenant un mélange anisotherme et hétérogène de gaz et de particules non diffusantes sont calcules en prenant compte des corrélations spectrales à partir de paramètres d'un modèle statistique à bandes étroites, de l'approche de Curtis-Godson et par un modèle original utilisant une indicatrice elliptique des corrélations ; ce modèle est validé. L'étude des transferts couplés par rayonnement et convection mixte laminaire est conduite dans le cas d'une plaque plane verticale isotherme dans un mélange de gaz absorbants et émetteurs. Longueur de pénétration du rayonnement
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Joseph, David. "Modélisation des transferts radiatifs dans les systèmes en combustion par méthode aux ordonnées discrètes sur des maillages non structurés tridimensionnels." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2004. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000016/.
Full textAbstract:
La prédiction des concentrations d'espèces polluantes (suies et NOx) rejetées par les systèmes en combustion et l'évaluation de la durée de vie des parois de ce type d'installation passent par une bonne prise en compte des transferts radiatifs dans les outils de simulation de la combustion. Nous avons développé pour cela un code de calculs des transferts radiatifs basé sur la Méthode aux Ordonnées Discrètes et utilisant des maillages non structurés de la CFD. Le rayonnement des gaz de la combustion est pris en compte par un modèle statistique à bandes étroites en k-corrélés. Divers types de quadratures angulaires et trois schémas de dérivation spatiale différents ont été intégrés et sont comparés. Les tests de validations ont permis de montrer les limites aux fortes épaisseurs optiques de l'approximation de type volumes finis faites dans la méthode aux ordonnées discrètes. Les premiers calculs effectués sur des solutions obtenues par LES permettent de déterminer les termes sources radiatifs et les flux incidents aux parois instantanés, ce qui permet d'envisager le couplage avec la combustion, à plus long terme.
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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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Nguyen, Hoang Quan. "Modélisation et simulation du remplissage de moules verriers : "Prise en compte du transfert radiatif"." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL054N/document.
Full textAbstract:
L’objet de ce travail est de proposer un modèle adapté pour la simulation du remplissage de moules qui réponde au meilleur compromis entre temps de calcul et précision des résultats. La difficulté est double. Il faut prendre en compte le phénomène de remplissage qui est un problème complexe à frontières libres et les spécificités liées au Verre : viscosité fortement thermodépendante et température de fusion élevée qui nécessite de prendre en compte le rayonnement. Le Chapitre I est consacrée à la partie écoulement du Verre liquide. La bibliothèque numérique Aquilon/Thétis, adaptée pour traiter ce type de problèmes et les couplages thermique air/verre/parois, a été utilisée (Méthode V.O.F pour le suivi de l’interface, méthodes de type Lagrangien augmenté/Projection vectorielle pour le couplage Vitesse-Pression). Pour l’aspect radiatif, différentes approches sont proposées : conductivité radiative équivalente (Chapitre II), méthode explicite directe pour la validation (Chapitre III) et méthode d’harmoniques sphériques ou méthode PN (Chapitre IV). Dans le Chapitre V, la méthode PN retenue est validée dans des cas simples et est appliquée ensuite à des cas avec couplage convectif en géométries complexes et obstacles semi-transparents (1D, 2D et 3D, 2D axi-symétrique et milieu non gris). Une version P1 modifiée est présentée. Les résultats sont assez proches de ceux donnés par la méthode P3 avec des temps de calcul modestes. L’intérêt de ce modèle est qu’il est facilement intégrable dans des codes numériques existants : une seule équation différentielle du second ordre stationnaire à résoudre en 3DThe aim of this study is to propose an adapted model for the simulation of mould filling that must be a compromise solution between computational time and results accuracy. The double difficulty is to take into account the filling phenomenon that is a complex problem due to the presence of free boundaries and to the Glass specificities: viscosity that is highly thermal dependant and high melting temperature that requires taking into account radiation effects. Chapter I is devoted to the melting Glass flow. The numerical libraries Aquilon/Thétis, adapted for solving such type of problems and the thermal coupling between Air/Glass/Walls, has been used. (V.O.F method for front tracking, Augmented Lagrangian/Vector Projection methods for solving Pressure/Velocity coupling). For radiative aspect, different approaches are proposed: equivalent radiative conductivity (Chapter II), direct explicit method for validation (Chapter III) and spherical harmonics method or PN method (Chapter IV). In the Chapter V, the selected PN method is validated through simple cases and is then applied in other cases with convective coupling in complex geometries including semi-transparent inclusions (1D, 2D and 3D, 2D axi-symmetric and non grey medium). A P1 modified version is presented. The results are close to those given by P3 method but with reduced computational time. The main interest of this model is that it can be easily implemented in existing numerical codes: a single stationary second order partial differential equation to solve in 3D
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Heisel, Cyprien. "Conception et réalisation, par fabrication additive, de matériaux cellulaires architecturés." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0046/document.
Full textAbstract:
La démarche « matériaux numériques », développée au CEA Le Ripaut, consiste à optimiser numériquement une structure, à l’aide de codes de calcul permettant de réaliser des expériences numériques, afin de répondre le plus précisément possible à un cahier des charges. La mise en œuvre de ces structures optimisées, aux formes pouvant être complexes, n’est parfois pas réalisable avec les procédés de fabrication actuels. Cependant, la progression rapide de l’impression 3D semble maintenant pouvoir concrétiser cette démarche. Le but de cette thèse est d’étudier cette faisabilité de fabrication, à travers une application concrète : l’optimisation des récepteurs volumétriques des Centrales Solaires Thermodynamiques (CST).Actuellement, la conception de ces récepteurs en Carbure de Silicium (SiC) est restreinte par les techniques existantes de fabrication, et leurs morphologies se limitent donc principalement à des mousses ou des canaux parallèles. Or, ce type de structure ne permet pas d’exploiter tout le caractère 3D proposé par les récepteurs, en raison notamment d’une absorption trop hétérogène du rayonnement solaire dans le volume. Dans ce travail de thèse, afin de rechercher la répartition de l’absorption la plus homogène possible dans l’ensemble du volume, de nombreuses structures aux formes variées sont générées virtuellement. Une simulation de l’éclairement solaire reçu est réalisée sur l’ensemble de ces structures, grâce à un code de calcul développé spécialement pour cette application, permettant ainsi d’en retenir trois répondants au mieux aux critères du cahier des charges. Ces structures potentiellement optimisées ont ensuite été fabriquées en SiC par impression 3D, par un procédé de projection de liant sur lit de poudre. Elles ont été ensuite testées sur un banc d’essai expérimental du laboratoire PROMES, reproduisant les conditions d’une CST. Les résultats ont montrés que ces structures, aux formes totalement différentes de mousses ou de canaux parallèles, sont capables de produire au maximum de l’air à 860°C en sortie de récepteur, et avec des rendements énergétiques proches de 0,65. Enfin, un code de calcul thermique couplé conducto-radiatif, amélioré durant ce travail, a permis d’analyser ces résultats expérimentaux et servira pour les futurs travaux d’optimisation de la géométrie d’un récepteurThe "numerical materials" approach, developed at CEA Le Ripaut, consists to numerically optimize a structure, by using calculation codes that allow to realize numerical experiments, in order to answer, as precisely as possible, to a set of specifications. The manufacturing of these optimized structures, whose shapes can be complex, is sometimes not feasible with current manufacturing processes. However, the rapid progress of 3D printing now seems to be able to concretize this approach. The aim of this thesis is to study this manufacturing feasibility, through a concrete application: the optimization of the volumetric receivers of Concentrated Solar Power Plants (CSP). Currently, the design of these silicon carbide (SiC) receptors is restricted by the existing manufacturing techniques, and their morphologies are therefore mainly limited to foams or parallel channels. However, this type of structure does not allow to exploit all the 3D character proposed by the receivers, due in particular to a heterogeneous absorption of solar radiation in the volume. In this work, in order to find the distribution of the most homogeneous absorption possible in the whole volume, many structures with various shapes are generated virtually. A simulation of the solar irradiance received is carried out on all these structures, thanks to a calculation code developed especially for this application, thus allowing to choose three of them, respondents at best to the criteria of the specifications. These potentially optimized structures were then manufactured in SiC by 3D printing, by a binder jetting process. They were then tested on an experimental test bench of the PROMES laboratory, reproducing the conditions of a CSP. Results showed that these structures, where their shapes are totally different from foams or parallel channels, are able to produce a maximum air temperature of 860°C at the output of the receiver, and with efficiencies close to 0.65. Finally, a conducto-radiative coupled thermal computational code, improved during this work, made it possible to analyze these experimental results and will be used for the future work of optimization of the geometry of a receiver
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Tafforin, Anne-Gaëlle. "Modélisation des transferts radiatifs en milieu diphasique, émissif, absorbant et multidiffusant : application aux particules de suies formées dans les flammes laminaires." Rouen, 2001. http://www.theses.fr/2001ROUES004.
Full textAbstract:
Pour des milieux en combustion, les plus importantes sources de rayonnement thermique sont les particules présentes dans les flammes. Le but de ce travail consiste à créer un outil numérique permettant de qualifier et de quantifier les transferts radiatifs dans un tel milieu, c'est-à-dire dans un milieu diphasique comprenant des particules et des gaz émissifs et absorbants, en prenant en compte la diffusion multiple par les particules. Deux codes de calcul ont été élaborés : le premier basé sur une méthode 4-flux multicouche qui permet de modéliser les transferts radiatifs d'un milieu diphasique monodimensionnel, et le second basé sur une méthode statistique de Monte Carlo qui permet de calculer les transferts radiatifs dans un milieu diphasique de géometrie tridimensionnelle quelconque. Les études réalisées en combustion (code run-1dl) et en spectroscopie (méthode de Li) ont permis de caractériser correctement une flamme non-prémélangée laminaire à contre-courant, qui a servi de cas d'application aux deux codes élaborés. La flamme choisie était trop peu fuligineuse pour que la présence des particules ait un impact conséquent sur les transferts radiatifs. Cependant, grâce aux essais réalisés, nous avons vérifié numériquement le phénomène empirique bien connu des systèmes en combustion : la présence des particules modifie fortement les transferts d'énergie vers le milieu extérieur. Suivant leur densité, les particules peuvent, cas extrême, bloquer les transferts radiatifs jusqu'à éteindre la flamme. Une des conclusions importantes de ce travail est que les critères généralement appliqués aux milieux chargés en particules (Albedo, épaisseur optique) ne permettent pas de supposer du comportement radiatif du milieu. Ce résultat souligne que la multidiffusion est un phénomène prépondérant pour les transferts d'énergie dans une flamme.
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Trovalet, Lionel. "Résolution numérique des transferts par rayonnement et conduction au sein d'un milieu semi-transparent pour une géométrie 3D de forme complexe." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10142/document.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la résolution numérique des transferts couplés par rayonnement et conduction au sein d'un milieu semi-transparent pour une géométrie 3D de forme complexe. Le rayonnement thermique est simulé par un code de calcul développé durant cette thèse. Ce code résout l'équation du transfert radiatif (ETR) par une méthode aux volumes finis (MVF) avec une formulation " cell-vertex " s'appliquant à des maillages tétraédriques non structurés. Il utilise un schéma de fermeture de type exponentiel, un ordre de parcours ainsi qu'une résolution matricielle innovante pour la MVF appliquée à l'ETR. Le modèle mis en place traite des milieux absorbants, émettants, gris ou non-gris bordés par des surfaces noires ou opaques à réflexion diffuse. Le couplage rayonnement-conduction s'effectue sur le même maillage avec un code d'éléments finis pour la conduction. La validation du code de rayonnement et du couplage passe par de nombreux cas tests issus de la littérature. Il aborde les milieux gris, isotherme avec différentes géométries où les effets de la discrétisation spatiale et angulaire sont observés au travers d'une étude de sensibilité. Trois schémas de fermeture ont été étudiés sur un milieu transparent pour montrer leurs influences sur la précision et la diffusion numérique. Les études des transferts de chaleur couplés traitent le problème de l'équilibre radiatif et du couplage conduction-rayonnement en régime stationnaire ou instationnaire avec les équations adimensionnées. La dernière étude porte sur un milieu non-gris tel que le verre en considérant la conduction et le rayonnement en régime stationnaire avec une méthode spectrale par bande pour la partie radiativeThis work deals with the numerical solution of coupled radiative and conductive heat transfer in participating media in complex 3D geometries. Thermal radiation is simulated by a numerical code developed during this thesis. This code solves the radiative transfer equation (RTE) by a modified finite volume method (FVM) with a cell-vertex formulation applied to unstructured tetrahedral meshes. It uses a closure relation based on an exponential scheme, a marching order map and an innovative matrix solution for the FVM applied to the RTE. The model is applied to absorbing-emitting, grey or non-grey media bounded by black or opaque walls with diffuse reflection. The mesh used for the radiation-conduction coupling is the one used by the finite element code for the conduction. The validation of the radiative code and the coupling are carried out through several test cases taken from the literature. Grey and isothermal media with different geometries are considered, and the effects of the spatial and angular discretizations are observed through a sensitivity study. Three closure schemes have been studied on a transparent medium in order to show their influence on the accuracy and false scattering. Studies of coupled heat transfer are carried out on radiative equilibrium problems and coupled radiation-conduction problems in steady or transient states with the dimensionless equations. Finally a non-grey medium such glass is also studied, considering conduction and radiation in steady state with a spectral band model for radiation
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Pérez, Patrice. "Algorithmes de synthèse d'images et propriétés spectrales des gaz de combustion : méthode de Monte Carlo pour la simulation des transferts radiatifs dans les procédés à haute température." Toulouse, INPT, 2003. http://www.theses.fr/2003INPT014H.
Full textAbstract:
La modélisation du transfert radiatif et la production, dans des temps de calcul raisonnables,de solutions de référence dans des procédés de combustion restent des problèmes ouverts, qui demandent de tenir compte à la fois de complexités spectrales (spectre de raies des gaz de combustion) et géométriques (enceinte). Nous optons pour une résolution par une méthode de Monte Carlo en optimisant les lois de générations aléatoires spectrales et géométriques, afin d'assurer de bonnes qualités de convergence dans les applications aux procédés à haute température. Nous utilisons également des algorithmes de suivi de rayons issus de la communauté de synthèse d'images. A l'interface entre les recherches actuelles en synthèse d'images et les travaux récents de modélisation radiative en milieu gazeux, nous proposons une méthodologie permettant la production de solutions de référence pour la validation en configuration réelle des modèles approchés communément employés en phase de dimensionnement.
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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.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.
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).
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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El, Ammouri Fouad. "Etude théorique des transferts couplés conductif, convectif et radiatif dans des écoulements gazeux hétérogènes et turbulents : mesure du flux conductif par déviation de faisceau laser." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0310.
Full textAbstract:
La partie théorique du mémoire est consacrée à l'étude des transferts couples par conduction, convection et rayonnement dans des écoulements gazeux hétérogènes et turbulents pour des géométries bidimensionnelles. Les effets des fluctuations de température et de concentrations éventuellement corrélés sur les flux de chaleur pariétaux sont particulièrement étudiés. Le rayonnement des gaz est traité à partir d'un modèle statistique à bandes étroites associé à l'approximation de Curtis-Godson. Un développement de Taylor à l'ordre deux des luminances à l'équilibre et des transmittivites de colonnes gazeuses par rapport aux fluctuations de température et de fraction molaire est utilisé afin d'exprimer les luminances locales moyennes en fonction des moments d'ordre deux et des moments croisés d'ordre deux. Ces champs sont calculés à partir d'un modèle de turbulence à six équations supplémentaires. Les quantités turbulentes transportées dans ce modèle sont l'énergie cinétique turbulente, la variance des fluctuations de température, la variance des fluctuations de la fraction massique et leurs taux de dissipation respectifs. Il apparait en conclusion que l'ensemble des résultats (flux pariétaux et température de la paroi à refroidir) sont très sensibles à la qualité de la modélisation des fluctuations de température et de concentrations dans les termes sources radiatifs des équations de transport de l'énergie, de la variance de température et de son taux de dissipation. A titre d'exemple la contribution au flux pariétal des fluctuations de température et de concentrations dans le cas ou les corrélations croisées entre ces fluctuations sont positives, est égale à la contribution des champs moyens de température et de concentrations notamment aux alentours de 1000 K. Le flux conductif pariétal dans des écoulements turbulents d'air dans un canal est déduit à partir d'une technique de déviation de faisceau laser. Le principal avantage de cette méthode est sa capacité à éliminer la contribution du flux radiatif. Sa difficulté majeure appliquée au cas turbulent, réside dans le fait qu'aucune donnée expérimentale n'est disponible dans la sous-couche conductive, petite devant le rayon du faisceau laser. Néanmoins les flux expérimentaux sont en accord avec les résultats d'un modèle de turbulence 2D pour les intervalles [1,75 10⁴-3,5 10⁴] de nombre de Reynolds et [60-120 k/mm ]de gradient pariétal de température
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Babou, Yacine. "Transferts radiatifs dans les plasmas de mélanges CO2-N2 : base de données spectroscopiques, étude expérimentale et application aux rentrées atmosphériques." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112145.
Full textAbstract:
La détermination des transferts radiatifs trouve son intérêt dans de nombreuses applications industrielles et en particulier dans le secteur aérospatial. Le travail de thèse présenté dans ce manuscrit comporte trois volets distincts à la prédiction des transferts radiatifs dans les plasmas de mélanges CO2-N2 pour des applications de rentrées atmosphériques martiennes. Le premier volet est consacré au développement d’une base de données spectroscopiques haute résolution relatives au processus radiatifs participants au rayonnement des plasmas de mélanges de CO2-N2 entre 2000 K et 50000 K. Le travail est particulièrement focalisé sur les transitions lié-lié des molécules C2, CO, CO+ et CN pour lesquelles des données exhaustives restent encore disponibles. Le second volet est dédié à la mise en place et à l ‘exploitation d’un banc expérimental comprenant une source plasma à micro-ondes fonctionnant à pression atmosphérique. Un banc de diagnostics optiques par spectroscopie d’émission dans l’UV, le visible et le proche infrarouge est associé au banc expérimental. Les mesures des spectres d’émissions des plasmas de CO2 et de CO2(97%)-N2(3%), calibrées en absolu, ont été misent à profit en vue de vérifier l’hypothèse de l’ équilibre des modes vibrationnels et électroniques. La température obtenue pour les plasmas de CO2 et de CO2(97%)-N2(3%) est respectivement de 5400 K et 6500 K. Un modèle de propriétés radiatives compatible avec une description hors d’équilibre thermique et chimique du plasma est présenté dans le troisième volet. Une formulation appropriée à la description multi-température de l’état thermodynamique du plasma est en particulier adoptée. Ce modèle de rayonnement combiné aux bases de données spectroscopiques disponibles a été mis à profit pour prédire les transferts radiatifs lors de rentrées atmosphériques martienne et terrestreThe prediction of radiative transfers is required in many applications such as the re-entry of space vehicles in the atmosphere. The present work is articulated around three large axes devoted to the study of the radiation emitted from CO2-N2 plasmas for Martian atmospheric entry applications. The first part is dedicated to the construction of spectroscopic databases useful for high resolution radiation prediction of CO2-N2 mixtures for temperatures ranging from 2000 K to 50000 K. The work was especially focused on the construction of exhaustive data related to bound-bound radiative transitions of CO2, CO, CO+ and CN molecules. The second part is dedicated to the presentation and the exploitation of an experimental bench including a microwave plasma torch working at atmospheric pressure. Optical diagnostic benches for emission spectroscopy in the UV, visible and near infrared are used. Measured spectra for CO2 and CO2(97%)-N2(3%) plasmas, were analysed in order to characterise the thermodynamic state. The plasma was found at the equilibrium and the temperature of the CO2 and CO2(97%)-N2(3%) plasmas was found to be at 5400 K and 6500 K respectively. In the third part, a radiative properties model is developed suitable for the prediction of radiative in the framework of multi-temperature description of the thermodynamic state of the atmospheric entry plasma. This approach is combined with the available spectroscopic databases in order to predict radiative transfer for Mars and Earth atmospheric entry
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Sbaibi, Ahmed. "Contribution à l'étude du comportement statique et dynamique des capteurs thermiques (fils froids, fils chauds et thermocouples) en présence de différents modes de transferts thermiques." Rouen, 1987. http://www.theses.fr/1987ROUES030.
Full textAbstract:
Etude à la fois théorique et expérimentale dans le cas des écoulements gazeux subsoniques. Les résultats expérimentaux relatifs aux constantes de temps des capteurs dans des situations convectives ou radiatives et aux fonctions de transfert des fils chauds et fils froids sont en bon accord avec l'analyse théorique présentée dans ce mémoire
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Njomo, Donatien. "Contribution a l'etude d'un distillateur solaire a effet de serre : modelisation des transferts radiatifs, thermiques et de matiere couples dans un distillateur a ruisselement utilisant un stockage d'energie par chaleur latente." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2274.
Full textAbstract:
Modelisation des echanges radiatifs et de matiere couples regissant le fonctionnement d'un distillateur solaire a effet de serre. On etablit des correlations empiriques permettant d'evaluer le gisement solaire de poitiers. Sur le plan technique, on ameliore le rendement d'un distillateur classique a ruissellement de type courants croises : a(avec la circulation en aller-retour du liquide a distiller), b(en utilisant un echangeur pour prechauffer la solution a distiller), c(en utilisant un stokage d'energie par chaleur latente). Traitement numerique des parametres de la distillation solaire. Comparaison aux resultats experimentaux obtenus avec un simulateur de raisonnement
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Hou, Longfeng. "Etude numérique sur le modèle de coefficient d’absorption corrélé en multi spectral." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0068.
Full textAbstract:
Le transfert radiatif dû aux gaz joue un rôle important dans les applications industrielles comme les chambres de combustion, les sciences atmosphériques, etc. Plusieurs modèles ont été proposées pour estimer les propriétés radiatives des gaz. Le plus précis est l'approche dite Raie Par Raie (RPR). Cependant, cette méthode implique un coût de calcul excessif qui la rend inappropriée pour la plupart des applications. Néanmoins, elle reste la méthode de référence que nous utiliserons pour l'évaluation d’autres modèles approchés. Le modèle de coefficient d’absorption corrélé (Ck) est généralement suffisant pour de nombreuses applications. Cette méthode est réputée précise lorsque petits gradients de température sont rencontrés au sein du gaz. Toutefois, si le milieu gazeux est soumis à d'importants gradients de température, la méthode Ck peut conduire à des erreurs qui peuvent atteindre 50% en termes de flux radiatifs par rapport à des simulations de RPR. Le but de cette thèse est de proposer une version améliorée de la méthode Ck, appelée l'approche de coefficient d’absorption corrélé en multi spectral (MSCk). La principale différence entre les modèles Ck et MSCk est que, dans l'approche Ck les intervalles spectraux sur lesquels les propriétés radiatives des gaz sont moyennées sont choisis contiguës alors que, dans l’approche MSCk, ces intervalles sont construits afin d'assurer que le coefficient d'absorption soit corrélé sur ces intervalles. Par conséquent, l'hypothèse de corrélation dans l’approche MSCk est mieux adaptée que dans l’approche Ck. La construction de ces intervalles spectraux (en utilisant la méthode de classification automatique de données fonctionnelles) est détaillée. Cette approche est évaluée par rapport à la référence RPR dans plusieurs cas test. Ces cas traitent de mélanges de gaz (H2O-N2 et H2O-CO2-N2) dans l’intervalle de température [300-3000K]. Les résultats montrent que la méthode MSCk permet d'obtenir de meilleures précisions que les méthodes Ck tout en restant acceptable en termes de coût de calculRadiative heat transfer of gas plays an important role in industrial applications such as in combustion chambers, atmospheric sciences, etc. Several models [11] have been proposed to estimate the radiative properties of gases. The most accurate one is the Line-By-Line (LBL) approach. However, this technique involves excessive computation cost which makes it inappropriate for most applications. Nevertheless, it remains the reference approach for the assessment of other approximate models. The Correlated k-distribution method (Ck) [11] was shown to be a relevant choice for many applications. This method performs usually well, when only small temperature gradients are involved [21]. However, if the gaseous medium is subject to large temperature gradients, it may lead to errors that can reach 50% in terms of radiative heat fluxes when compared to LBL simulations [21]. The aim of the present paper is to propose an enhanced version of the Ck method, called the Multi-Spectral Correlated k-distribution approach (MSCk). The main difference between Ck and MSCk models is that in the Ck approach spectral intervals over which the radiative properties of the gas are averaged are chosen contiguous whereas, in the MSCk technique, those intervals are built in order to ensure that the absorption coefficient are scaled over them [27]. Accordingly, the usual assumption of correlated spectrum used in k-distribution approaches for the treatment of non uniformities is more acceptable in the MSCk case than in the Ck one. The building of those spectral intervals (using Functional Data Clustering, [52]) is detailed and the approach is assessed against LBL reference data in several test cases. These cases involve H2O-N2 and H2O-CO2-N2 mixtures in the [300-3000K] temperature range. Results show that the MSCk method enables to achieve better accuracies than Ck methods while remaining acceptable in terms of computational cost
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Pierrot, Laurent. "Développement, étude critique et validation de modèles, de propriétés radiatives infrarouges de CO2 et H2O à haute température : applications au calcul des transferts dans des chambres aéronautiques et à la télédétection." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0512.
Full textAbstract:
Ce mémoire est consacré à l'étude de modèles de propriétés radiatives de H2O et CO2 à haute température dans l'infrarouge. L'approche raie-par-raie, fondée sur les bases de données du laboratoire EM2C, sert de référence. Une étude bibliographique de différents modèles est menée dans le chapitre 1: modèles à bandes étroites (SNB, C-K, CKFG) et modèles globaux (WSGG, SLW, ADF, MADF), beaucoup plus légers en temps de calcul, mais qui ne peuvent s'appliquer qu'a des milieux dont les frontières sont grises. Pour des applications ou la pression est élevée (chambres de combustion de moteurs d'avion), nous montrons dans le chapitre 2 qu'un modèle simplifié (box model) permet des calculs de luminances précis à quelques pour cent. L'étude de modèles permettant la prise en compte les corrélations spectrales à haute résolution, indispensable à pression atmosphérique, est menée dans les chapitres 3 et 4. Dans le chapitre 3, nous développons le modèle global ADF-FG, fondé sur une décomposition du spectre de H2o ou CO2 en gaz fictifs (regroupant les raies dont l'énergie du niveau bas de la transition est similaire), et nous montrons son apport par rapport au modèle ADF. Dans le chapitre 4, nous comparons les performances des différents modèles dans une situation de transfert, dans le cas de mélanges H2O-N2 et CO2-N2. Dans la plupart des situations usuelles, les modèles à bandes étroites (SNB, C-K, CKFG) conduisent à de bonnes prédictions des grandeurs radiatives (flux, puissances). En revanche, le modèle WSGG peut conduire à des erreurs considérables, et la précision des modèles SLW et ADF, même si elle reste acceptable, dépend fortement de leur température de référence. Le modèle ADF-FG reste précis, y compris pour des applications de type télédétection. Par ailleurs, le traitement de parois fortement réfléchissantes est plus facile avec des modèles formulés en coefficient d'absorption (notamment C-K et ADF-Fg) qu'avec des modèles formulés en transmittivité moyenne (SNB, CKFD). Dans le dernier chapitre de ce mémoire, nous montrons que le décalage Doppler des raies d'un jet gazeux chaud à grande vitesse se traduit par une augmentation de la luminance du rayonnement transmis, mais que cet effet est négligeable pour les vitesses usuelles des jets de moteur d'avion
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Eymet, Vincent. "Simulation Monte-Carlo et analyse en puissances nettes échangés des transferts radiatifs infrarouges avec diffusion : vers une paramétrisation dans un modèle de circulation générale atmosphérique." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30210.
Full text
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Depraz, Sébastien. "Etude expérimentale et modélisation des propriétés radiatives des mélanges gazeux de type CO2-N2 à très haute température en vue de l'application aux rentrées atmosphériques martiennes." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00697001.
Full textAbstract:
La modélisation du rayonnement du CO2 à plus de 2000 K reste un défi pour la prédiction des transferts radiatifs à très haute température, en particulier pour le dimensionnement des protections thermiques des véhicules spatiaux entrant dans l'atmosphère de Mars. Le défi concerne aussi bien la constitution de bases de données que le développement de modèles permettant de réaliser des calculs couplés entre l'aérothermodynamique et les transferts radiatifs. Plusieurs bases de données spectroscopiques ont été développées dans les dernières décennies. Des simulations effectuées sur des mélanges CO2-N2 à l'équilibre ont montré que l'émission IR de CO2 reste importante, si ce n'est prédominante, jusqu'à 4000 K. Mais les données expérimentales permettant de vérifier leur précision à haute température sont peu nombreuses et limitées à la basse résolution spectrale, à des températures plus faibles, ou encore impliquent des incertitudes importantes. L'objectif principal de ces travaux est donc de fournir des données expérimentales à moyenne ou haute résolution spectrale et à haute température pour permettre de vérifier la précision des bases théoriques développées. Le mélange gazeux à très haute température dont nous mesurons les spectres d'émission est obtenu grâce à une décharge micro-ondes traversant un flux de CO2 pur. Aux températures atteintes (environ 6000 K), le mélange est à l'équilibre thermodynamique local (ETL) et contient principalement les espèces suivantes : CO2, CO, O2 et O. La mesure des spectres est effectuée grâce à un spectromètre à transformée de Fourier dans l'infrarouge. L'émission des bandes harmoniques de CO dans la région 3800-4400 cm puissance-1 permet la détermination précise du champ de température radial dans le plasma. L'émission théorique de CO2, que ce soit en coefficient d'émission ou en luminance intégrée sur un chemin optique, dans les régions de 2,7 _m et 4,3 _m, est alors calculée à partir des bases de données spectroscopiques et comparée aux mesures. Les bases de données spectroscopiques étudiées sont la base CDSD-4000 récemment publiée et EM2C-1994 qui est plus ancienne. Les résultats montrent que cette dernière est suffisante pour des applications classiques en combustion, nécessitant typiquement de faibles résolutions spectrales et des températures inférieures à 2500 K, pour lesquelles elle fut initialement développée. En revanche, la base CDSD-4000 est généralement en très bon accord avec les données expérimentales, en particulier dans les ailes de bandes ce qui indique sa fiabilité pour des applications à très haute température. Bien que des comparaisons aient révélé que les positions de raies pour les transitions à haute énergie manquent de précision dans cette base, le degré élevé de recouvrement des raies dans les régions 2,7 _m et 4,3 _m devrait grandement limiter l'impact de cette imprécision dans la pratique. L'autre objectif de ces travaux concerne la difficulté que pose la couplage entre les calculs d'aérothermodynamique et de transferts radiatifs. En effet, les calculs de transferts iv radiatifs impliquant des molécules polyatomiques doivent prendre en compte un nombre très important de transitions rovibroniques. Par conséquent, un modèle approché de propriétés radiatives (modèle Statistique à Bandes Etroites) a été développé et sa précision a été étudiée pour les systèmes électroniques optiquement épais des molécules carbonées diatomiques rencontrées dans les problèmes de rentrées atmosphériques martiennes. Ces systèmes sont CO 4eme positif, C2 Swan, et CN violet. Diverses conditions à l'ETL et hors ETL, ainsi que différents mélanges ont été étudiés pour différents régimes d'élargissement de raies. Les comparaisons effectuées avec les calculs "raie par raie" ont révélé d'excellents accords. Les paramètres de ce modèle ont été tabulés en fonction de deux températures, Tv (température vibrationnelle) et Tr (température rotationnelle).
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Haidekker, Andras. "Radiation modelling in complex three dimensional enclosures." Thèse, Chicoutimi : Université du Québec à Chicoutimi, 1991. http://theses.uqac.ca.
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Soucasse, Laurent. "Effets des transferts radiatifs sur les écoulements de convection naturelle dans une cavité différentiellement chauffée en régimes transitionnel et faiblement turbulent." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00978507.
Full textAbstract:
Les effets des transferts radiatifs sur les écoulements de convection naturelle sont étudiés en régimes transitionnel et turbulent. On considère des mélanges air/H2O/CO2 confinés dans des cavités cubiques différentiellement chauffées. Des simulations numériques de référence sont entreprises jusqu'à Ra=3x108 en couplant une méthode spectrale de collocation pour l'écoulement et une méthode de lancer de rayons, associée à un modèle ADF, pour le rayonnement. Pour l'étude du régime turbulent, une modélisation des transferts radiatifs basée sur un filtrage spatial est proposée : les contributions filtrées sont résolues par la méthode de lancer de rayons sur un maillage lâche et les contributions de sous-maille sont résolues de manière analytique dans l'espace de Fourier. Ce modèle est combiné à la simulation numérique directe de l'écoulement à Ra=3x109. Les transferts radiatifs ont pour effet de diminuer la stratification thermique verticale et d'augmenter la circulation générale. Lorsque les six parois de la cavité sont noires et le gaz transparent, deux zones de stratification thermique instable apparaissent en amont des couches limites verticales. Dès Ra=5x106, une instabilité de type Rayleigh-Bénard se développe dans ces zones, induisant des écoulements instationnaires. Lorsque les parois adiabatiques sont parfaitement réfléchissantes, les parois isothermes noires et le gaz rayonnant, des écoulements instationnaires chaotiques sont obtenus à partir de Ra=3x107. Des rouleaux contra-rotatifs à la sortie des couches limites verticales sont observés, ce qui suggère qu'une instabilité de force centrifuge soit responsable de la transition.
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Asllanaj, Fatmir. "Etude et analyse numérique des transferts de chaleur couplés par rayonnement et conduction dans les milieux semi-transparents : application aux milieux fibreux." Nancy 1, 2001. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2001_0208_ASLLANAJ.pdf.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail est l'étude et l'analyse numérique des transferts de chaleur couplés par rayonnement et conduction à travers les milieux semi-transparents. Le modèle utilisé est constitué d'un système de deux équations aux dérivées partielles couplées : l'équation intégro-différentielle du transfert radiatif (ETR), qui a comme inconnue la luminance, et une équation non linéaire de la chaleur régissant la température dans le milieu. Dans le premier chapitre de la thèse, nous détaillons la modélisation avec les hypothèses simplificatrices qu'elle comporte. Dans le second chapitre, nous montrons l'existence et l'unicité du système couplé d'équations en régime stationnaire. Le troisième chapitre est consacré à la résolution numérique des équations en régime stationnaire. Pour résoudre l'ETR, nous discrétisons l'espace angulaire suivant plusieurs directions et nous utilisons une quadrature numérique pour approcher l'intégrale de l'équation. Il en résulte alors un système différentiel linéaire du premier ordre que nous résolvons par trois méthodes différentes. La deuxième équation est résolue à l'aide d'un schéma aux différences finies, associé à une transformation de Kirchhoff. Le couplage entre les deux équations est résolu par une méthode de point fixe. Dans le quatrième chapitre, nous étudions la convergence d'un schéma numérique en régime stationnaire. Dans le cinquième chapitre nous présentons une méthode numérique pour résoudre le système couplé en régime transitoire, d'une part lorsque les températures sont imposées aux frontières et, d'autre part, lorsque le milieu est soumis à des conditions de flux. L'équation de la chaleur est résolue en espace par la méthode des éléments finis P2. Le système différentiel en temps est résolu par une méthode de Runge-Kutta implicite, adaptée aux équations raides. Le dernier chapitre de ce travail analyse les résultats numériques obtenus par la simulation appliquée à un matériau isolant constitué de fibres de silice.
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Lisakov, Sergey. "Les supernovæ par effondrement gravitationnel et leurs progéniteurs." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018AZUR4101/document.
Full textAbstract:
Les recherches de SNe ont commencé il y a plus de 100 ans. Depuis, il a été possible de collecter beaucoup de données d'observations astronomiques. Les astronomes ont développé une classification détaillée et ont abouti un relatif consensus sur la nature physique de ces événements très différents. Néanmoins, beaucoup de questions restent sans réponse. En résumé, les supernovæ de type II (riche en hydrogène) résultent de l'éjection l'enveloppe des supergéantes rouges (SGR). Les principales sources de connaissance sur ces objets sont l'évolution de leur luminosité en fonction du temps (`courbes de lumière') et leurs spectres observés à différentes époques. La méthode la plus utilisée pour extraire les informations des données d'observation est la modélisation des courbes de lumières et des spectres des supernovæ. Dans le Chapitre 1 (Introduction), nous présentons successivement l’évolution stellaire, la physique des explosions et l’évolution des éjectas. Nous décrivons aussi les différents types de supernova ; l’état actuel des connaissances sur les CCSNe ainsi que ces limitations. Nous discutons de la théorie de l'évolution stellaire. Nous décrivons notre approche numérique au Chapitre 2 (Supernova modelling). Elle consiste en trois étapes principales : la modélisation de l'évolution stellaire, l'explosion de l'étoile SGR résultante, et la modélisation de l'évolution des éjectas. Nous présentons la structure modélisée des étoiles SGR ; ces modèles et techniques de calcul sont similaires aux modèles utilisés dans les chapitres suivants. Nous discutons notre méthode d'explosion d'un progéniteur quand son noyau dégénéré commence à s'effondrer. Dans le Chapitre 3 (Observational properties), nous discutons les propriétés observées en photométrie et spectroscopie des CCSNe. Nous extrayons les propriétés statistiques de l'échantillon existant. En utilisant la technique présentée, nous avons effectué une étude détaillée de SN 2008bk, une supernova bien observée (Chapitre 4). Nous pouvons contraindre les propriétés du progéniteur et des paramètres d'explosion. Notre modélisation nous permet de comparer non seulement les propriétés de base telles que la luminosité, mais aussi à analyser en détail les caractéristiques spectrales, telles que la présence de certaines raies spectrales ainsi que leur morphologie. Nous montrons qu'une étoile de 12M⊙ sur la séquence principale est un bon candidat au progéniteur de SN 2008bk. Aussi, nous discutons de la forme asymétrique de la raie Hα et concluons qu'elle provient du chevauchement avec la raie forte du Ba II 6596.9 Å. SN 2008bk, avec quelques dizaines d'autres objets, forme une sous-classe importante de CCSNe — supernovae à faible luminosité. Nous avons consacré une attention particulière à cette classe d'objets, dont l'uniformité et les données d'observation nous permet de tirer des conclusions importantes. Au Chapitre 5, nous étudions l'échantillon de 17 SNe de faible luminosité et analysons la possibilité que ces événements résultent d'explosions de progéniteurs de petite ou de grande masse. Il n'y a pas d'accord solide dans la communauté astronomique sur les progéniteurs possibles des explosions de SNe à faible luminosité. Notre analyse montre que les étoiles massives de masse inférieure (~12 M⊙) sont de bons candidats pour les progéniteurs de cette sous-classe de SNe. De plus, nos simulations d'étoiles de masse élevée (25 et 27 M⊙) montrent qu'une explosion ayant une luminosité aussi faible aurait des propriétés d’observation remarquables qui ne sont pas présentes dans les données. Dans le Chapitre 6, nous étendons notre étude sur toutes les CCSNe, en utilisant des modèles plus énergétiques que dans les Chapitres 4 et 5. Nous fournissons des preuves que ce qui différencie la diversité de SNe II est l'énergie d'explosion plutôt que la masse des éjectas (ou plus précisément la masse de l'enveloppe riche en H de progéniteur)Dedicated SN searches started over 100 years ago. Over that time, astronomers have collected large sets of observational data. They have developed detailed classification and achieved general agreement on the nature of these events. Nevertheless, a lot of questions remain unanswered. In short, most Type II SNe (hydrogen-rich SNe) are terminal explosions of red supergiant (RSG) stars. The main source of knowledge about these objects are the way their luminosity changes with time (`light curves') and how their radiation is distributed in wavelength. One of the widely used methods to extract the information from the observational data is computer modelling. The largest part of our work lays in the numerical simulations. In Chapter 1 (Introduction), we present succinctly the necessary theory which includes stellar evolution, explosion physics and ejecta evolution. We discuss different types of SNe; the modern knowledge on CCSNe and its problems. We discuss stellar evolution theory. We describe the nucleosynthesis that takes place in the cores of massive stars and gives rise to their final chemical stratification. We describe our numerical approach in Chapter 2 (Supernova modelling). It includes three major steps: stellar evolution modelling, explosion of the resulting RSG star, and ejecta evolution modelling. We present modelled structure of RSG stars; these models and computational techniques are similar to models used in subsequent chapters. We then discuss our numerical methods of exploding a SN once its degenerate core starts collapsing. We discuss explosive nucleosynthesis and its impact on the progenitor composition, production of unstable isotopes and the basic physics of radioactive decay. In Chapter 3 (Observational properties), we discuss the photometric and spectral observational properties of core-collapse SNe. We extract statistical properties of the existing sample. Using the presented technique, we performed a detailed study of the well observed object SN 2008bk (Chapter 4). We are able to constrain its progenitor and explosion properties. Our modelling allows us to compare not only the basic properties such as luminosity, but also to analyze in detail the spectral features, such as line identification and morphology. We show that a 12 M⊙ star on the main sequence is a good candidate for the progenitor of SN 2008bk. Also we discuss the asymmetric shape of the Hα line and conclude that it stems from the overlap with the strong Ba II 6596.9 Å line. SN 2008bk, together with about 20 objects, form a subclass of low-luminosity CCSNe Type II. We devoted a particular attention to this class of objects, whose uniformity and observational data allows us to draw important conclusions. In Chapter 5 (Low-luminosity Type II-P SNe), we study the sample of 17 low-luminosity SNe and analyze the possibility that these events are the result of explosions of low- and high-mass progenitors. There is no solid agreement in the astronomical community on the possible progenitors of the low-luminosity explosions of Type II SNe. Our analysis shows that lower-mass massive stars (~12 M⊙) are good candidates for the progenitors of this subclass of SNe. Moreover, our simulations of high-mass stars (25 and 27 M⊙) show that such low brightness of the explosion of such a massive object would have notable observational properties which are not present in the data. In Chapter 6 (Kinetic energy variation), we extend our study further on the whole class of hydrogen-rich core-collapse SN, using more energetic models than in Chapters 4 and 5. We provide evidences that what differentiates the diversity of SNe II is the explosion energy rather than the ejecta mass (or H-rich envelope mass of the progenitor)
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Valentin, Xavier. "Analyse mathématique et numérique des modèles Pn pour la simulation de problèmes de transport de photons." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC024/document.
Full textAbstract:
La résolution numérique directe des problèmes de transport de photons en interaction avec un milieu matériel est très coûteuse en mémoire et temps CPU. Pour pallier ce problème, une méthode consiste à construire des modèles réduits dont la résolution est moins coûteuse. La littérature abonde de ce genre de modèles : modèles probabilistes (Monte-Carlo), modèles aux moments (M₁, PN), modèles aux ordonnées discrètes (SN), modèles de diffusion... Dans cette thèse, nous nous intéressons aux modèles PN dans lesquels l'opérateur de transport est approché par projections sur une base tronquée d'harmoniques sphériques. Ces modèles ont l'avantage d'être arbitrairement précis sur la dimension angulaire et ne présentent pas les défauts connus des autres méthodes (bruit stochastique, "effets de raies") pouvant briser les éventuelles symétries du problème. Ce dernier point est capital pour la simulation d'expériences de fusion par confinement inertiel (FCI) où la symétrie sphérique joue un rôle important dans la précision des résultats. Nous étudions donc dans cette thèse la structure mathématique des modèles PN ainsi que leur discrétisation dans le cas d'une géométrie 1D sphérique.Nous commençons par le cas du transport linéaire dans le vide. Même dans ce cas simple, les équations du modèle PN contiennent des termes sources d'origine géométrique dont la discrétisation s'avère délicate. Jusqu'à présent, les différents schémas utilisés étaient insatisfaisants pour les raisons suivantes : (1) mauvais comportement au voisinage de r = 0 (phénomène de "flux-dip"), (2) non préservation des équilibres stationnaires, (3) pas de preuve formelle de stabilité. À la lumière de récents travaux, nous proposons une nouvelle discrétisation qui capture exactement les états d'équilibres. Nous démontrons en particulier la stabilité en norme L² du schéma. Nous étendons par la suite ce schéma au cas du transport de photons dans un milieu matériel figé et nous nous intéressons au comportement du schéma en limite diffusion (propriété "asymptotic-preserving").Dans un second temps, nous nous intéressons au couplage entre rayonnement et hydrodynamique. Devant l'absence de consensus sur les modèles "transport" d'hydrodynamique radiative issus de la littérature, nous établissons une étude comparative de ceux-ci basée sur leurs propriétés mathématiques. Nous nous intéressons particulièrement aux propriétés suivantes : (1) conservation de l'énergie et de l'impulsion, (2) précision des effets comobiles, (3) existence d'une entropie mathématiques compatible et (4) restitution de la limite diffusion. Notre étude se réduit aux modèles dits "mixed-frame" et une attention particulière est toujours portée sur l'approximation "PN" de l'opérateur de transport. Nous identifions des défauts (conservation ou entropie) sur des modèles existants et proposons une correction entropique conduisant à un modèle PN satisfaisant toutes les propriétés mathématiques listées ci-dessusComputational costs for direct numerical simulations of photon transport problemsare very high in terms of CPU time and memory. One way to tackle this issue is todevelop reduced models that a cheaper to solve numerically. There exists number of these models : moments models, discrete ordinates models (SN), diffusion-like models... In this thesis, we focus on PN models in which the transport operator is approached by mean of a truncated development on the spherical harmonics basis. These models are arbitrary accurate in the angular dimension and are rotationnaly invariants (in multiple space dimensions). The latter point is fundamental when one wants to simulate inertial confinment fusion (ICF) experiments where the spherical symmetry plays an important part in the accuracy of the numerical solutions. We study the mathematical structure of the PN models and construct a new numerical method in the special case of a one dimensionnal space dimension with spherical symmetry photon transport problems. We first focus on a linear transport problem in the vacuum. Even in this simple case, it appears in the PN equations geometrical source terms that are stiff in the neighborhood of r = 0 and thus hard to discretise. Existing numerical methods are not satisfactory for multiple reasons : (1) unaccuracy in the neighborhood of r = 0 ("flux-dip"), (2) do not capture steady states (well-balanced scheme), (3) no stability proof. Following recent works, we develop a new well-balanced scheme for which we show the L² stability. We then extend the scheme for photon transport problems within a no moving media, the linear Boltzmann equation, and interest ourselves on its behavior in the diffusion limit (asymptotic-preserving property). In a second part, we consider radiation hydrodynamics problems. Since modelisation of these problems is still under discussion in the litterature, we compare a set of existing models by mean of mathematical analysis and establish a hierarchy. For each model, we focus on the following mathematical properties : (1) energy and impulsion conservation, (2) accuracy of the comobile effects, (3) existence of a mathematical entropy and (4) behavior in the diffusion limit. Our study reduces to « laboratory frame » models and we are still interested in the PN approximation of the transport operator. We identify defects in entropy structure of existing models and propose an entroy correction which leads to PN-based radiation hydrodynamics models which satisfy all the properties listed above
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Caldas, Anthony. "Étude des biais observationnels induits par le caractère tridimensionnel des atmosphères d’exoplanètes." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0439/document.
Full textAbstract:
Nous cherchons à mettre en évidence l'influence des hétérogénéités de température, de structure ou de composition des atmosphères sur leurs observations. Dans le années à venir, de plus en plus d'appareils vont permettre l'observation par transmission des atmosphères d'exoplanètes. Toutefois, les outils numériques permettant de contraindre ces dernières reposent sur des modèles simples à une dimension. Ils supposent en effet des atmosphères ne possédant qu'une structure verticale (le climat est le même en tout point de la surface, la composition ou la température n'évolue qu'avec l'altitude). Cette approche a le mérite de permettre des calculs rapides et de contraindre les paramètres globaux de l'atmosphère avec des temps raisonnables. Ceci ne serait pas possible en l'état avec une modélisation en 3 dimensions des atmosphères, même si ce serait beaucoup plus réaliste. Ce que nous cherchons à mettre en évidence, ce sont les limites des techniques actuelles d'inversion et donc, de caractérisation des atmosphères qui seront observées. Pour cela, il fallait mettre au point un logiciel capable de résoudre le transfert radiatif au sein d'une atmosphère en 3 dimensions (et non plus 1 seul). Une fois le logiciel terminé, nous avons éprouvé l'algorithme de traitement du signal TauREx en comparant les résultats qu'il proposait à des simulations atmosphériques parfaitement contrôlées. Nous nous sommes tout principalement arrêté sur les biais découlant d'hétérogénéités de température en simulant des atmosphères avec un fort contraste jour/nuit. Ceci nous a permis de caractériser les biais découlant de ces types d'hétérogénéités, de les quantifier et de mettre l'accent sur un biais jusqu'ici très sous-estimé par la communauté, à savoir celui découlant des hétérogénéités le long de la ligne de visée. Nous avons appuyé nos propos et concentré nos efforts sur l'interprétation de l'inversion d'une simulation complexe de l'atmosphère de GJ 1214 b. La reconstitution de la chaine observationnelle : GCM (LMD), Pytmosph3R (LAB) et TauREx (UCL) ouvre les portes d'un vaste panel d'études envisageables, et notamment tout ce qui va concerner l'identification et la caractérisation des biais systématiques qui incomberont les observations à venirTransmission spectroscopy provides us with information on the atmospheric properties at the limb, which is often intuitively assumed to be a narrow annulus aound ther planet. Consequently, the few recent studies on the effect of atmospheric horizontal heterogeneities on transmission spectra have used approaches sensitive to variations along the limb only. Here we demonstrate that the region probed in transmission – the limb – actually extends significantly toward the day and night sides of the planet. Consequently we show that thestrong day-night thermal and compositional gradients expected on synchronous exoplanets create sufficient heterogeneities across the limb to result in important systematic effects on the spectrum and bias its interpretation. To quantify these effects, we developed a 3D radiative transfer model able to generate transmission spectra of atmospheres based on 3D atmospheric structures, whether they come from a Global Climate Model or more parametrized models. We first apply this tool to a simulation of the atmosphere of GJ 1214 b toproduce synethic JWST observations and show that producing a spectrum using only atmospheric columns at the terminator results in errors greater than expected noise. This demonstrates the necessity of a real 3D approach to model data for such precise observatories.Second, we investigate how day-night temperature gradients cause a systematic bias in retrieval analysis performed with 1D forward models. For that purpose we synthesize a large set of forward spectra for prototypical HD209458 b and GJ 1214 b type planets varying the temperatures of the day and night sides as well as the width of the transition region. We then perform typical retrievalanalyses and compare the retrieved parameters to the ground truth of the input model. This study reveals systematic biases on the retrieved temperature (found to be higher than the terminator temperature) and absorber abundances. This is due to the fact that the hotter dayside is more extended vertically and screens the nightside—a result of the nonlinear properties of atmospheric transmission.These biases will be difficult to detect as the 1D profiles used in the retrieval procedure are found to provide an excellent match to theobserved spectra based on standard fitting criteria (chi2, posterior distributions). This fact needs to be kept in mind when interpretingcurrent and future data
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Maanane, Yassine. "Identification expérimentale de propriétés radiatives à partir de méthodes Monte Carlo Symbolique : Application aux matériaux hétérogènes à haute température." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI093.
Full textAbstract:
Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’étude des transferts de chaleur par rayonnement dans des matériaux hétérogènes utilisés dans des applications haute température, comme la sécurité incendie dans le bâtiment, l’isolation de fours ou la protection thermique dans l’aérospatial. Ces matériaux hétérogènes en structure et/ou en composition s’avèrent être des milieux semi-transparents qui absorbent et qui diffusent le rayonnement thermique, et leurs propriétés radiatives à haute température sont souvent inconnues. Afin de modéliser avec précision le rayonnement au sein de ces matériaux et de quantifier la part du rayonnement par rapport aux autres modes de transferts de chaleur, il est nécessaire de déterminer leurs propriétés radiatives d’absorption et de diffusion. Dans le cadre de cette thèse, ces propriétés sont identifiées par méthode inverse à partir de modèles de rayonnement et de mesures spectrométriques. L’identification expérimentale permet d’accéder aux propriétés radiatives dans des conditions de température proches des conditions d’utilisation du matériau d’intérêt. Pour mener à bien l’analyse du problème inverse, nous proposons et développons ici une méthodologie se basant sur des méthodes Monte Carlo Symbolique (MCS). Celles-ci permettent d’exprimer les flux radiatifs sous la forme d’une fonction simple de paramètres dits symboliques. Un seul calcul permet ainsi d’exprimer les flux sur tout l’espace des paramètres, ce qui s’avère très utile dans une démarche d’inversion. Ces méthodes sont particulièrement adaptées pour exprimer des grandeurs radiatives en fonction de la température, du coefficient d’absorption et du coefficient de diffusion. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle méthode symbolique basée sur un développement en séries de polynômes orthogonaux, permettant d’étendre la méthode MCS à d’autres types de paramètres (géométriques, fonction de phase, etc.). Les expressions de flux radiatif en fonction des propriétés radiatives obtenues par MCS permettent de déterminer si le problème inverse est bien-posé et d’identifier rapidement les propriétés radiatives, tout en prenant en compte les incertitudes expérimentales et numériques. D’autre part, dans le cas où le problème inverse est mal-posé, l’outil proposé permet d’analyser l’apport d’informations supplémentaires par d’autres modèles ou d’autres types de mesures pour l’identification. Dans cette thèse, nous appliquons cette méthodologie à l’identification des propriétés radiatives du Quartzel, famille de matériaux hétérogènes constitués de fibres de QuartzThis work is about radiative heat transfer in heterogeneous materials used in high temperature applications, such as fire safety in buildings, insulation of furnaces or thermal protection for aerospace vehicles. These semitransparent materials with heterogeneous structure absorb and scatter thermal radiation, and their radiative properties at high temperatures are generally unknown. In order to accurately model radiative transfer within these materials and to quantify the impact of radiation in the global heat transfer, it is necessary to determine absorption and scattering radiative properties. In this thesis, these properties are identified by inverse method from radiative models and spectrometric measurements. Experimental identification from spectrometric measurements provides radiative properties at temperature levels close to real operating conditions for the material of interest. To carry out the analysis of the inverse problem, we develop here a methodology based on Symbolic Monte Carlo (SMC) methods. These methods allow expressing radiative fluxes as a simple function of the so-called symbolic parameters. A single calculation expresses radiative fluxes overall the parameter space, which turns out to be very useful in an inversion approach. These methods are particularly suitable for expressing radiative quantities as a function of temperature, of absorption and scattering coefficients. In this thesis, we also propose a new symbolic method based on a series expansion of orthogonal polynomials, allowing the extension of SMC methods to other types of parameters (geometric, phase function, etc.). Expressions of radiative fluxes as functions of radiative properties obtained by SMC are employed to analyze if the inverse problem is well-posed and to efficiently identify the radiative properties, while taking into account the experimental and numerical uncertainties. On the other hand, if the inverse problem is ill-posed, this method can analyze the input of other types of measurements that may allow the identification. The methodology is applied in this work to the identification of radiative properties of a family of heterogeneous materials composed of Quartz fibers
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Zhang, Ping. "Prominences and their eruptions as observed with the IRIS mission and ancillary instruments." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS064/document.
Full textAbstract:
Les protubérances solaires sont de fascinantes structures magnétiques à grande échelle dans l'atmosphère solaire. Elles sont l'objet de recherches depuis des dizaines d'années mais des questions comme leur formation, leur stabilité et leur éruption ne sont toujours pas bien comprises. De grands progrès ont été obtenus dans ce domaine et celui des éruptions en particulier avec une combinaison d'observations synoptiques et continues depuis l'espace (voir SoHO/EIT, STEREO/SECCHI/EUVI, et SDO/AIA) et en spectro-imagerie multilongueurs d'onde. Depuis le lancement du satellite IRIS en 2013, beaucoup de résultats d'observations et de modélisations ont été obtenus grâce à la très haute résolution spectrale et spatiale d'IRIS tant en spectroscopie qu'en imagerie. Dans cette thèse, nous nous focalisons sur les signatures observationnelles des processus mis en avant pour expliquer les éruptions de protubérances. Nous essayons aussi de déterminer les variations de conditions physiques d'une protubérance éruptive et d'estimer à la fois les masses de matière qui quittent le Soleil et celles qui retournent au Soleil pendant une éruption. En ce qui concerne les vitesses, nous parvenons à construire le vecteur vitesse en chaque pixel de la protubérance observée, grâce à la combinaison d'une méthode de "flot optique" appliquée aux images AIA 304 et IRIS Mg II h&k ce qui donne accès aux vitesses dans le plan du ciel, d'une part, et grâce à la technique Doppler appliquée aux profils IRIS Mg II h&k ce qui permet de calculer les vitesses le long de la ligne de visée, d'autre part. En ce qui concerne les densités et températures, nous comparons les intensités absolues observées avec les valeurs déduites de calculs de transfert radiatif Hors-Equilibre Thermodynamique Local, ce qui nous permet de construire des cartes de ces quantités. Les densités électroniques ainsi déduites sont dans la gamme 1.3E9 - 7.0E10 cm⁻³ et les densités totales d'hydrogène dans la gamme 1.5E9 – 3.6E11 cm⁻³ dans les diverses régions de la protubérance. La température moyenne est d'environ 1.1E4 K une valeur plus élevée que dans les protubérances quiescentes. Le degré d'ionisation varie entre 0.1 et 10. Les flux de masse à l'intérieur de la protubérance et leurs variations temporelles ont pu ainsi être calculés. La masse totale ainsi déduite est dans la gamme 1.3E14 - 3.2E14 g. La perte totale de masse de la protubérance vers la surface solaire évaluée sur la durée d'observation avec IRIS est d'un ordre de grandeur plus faible que la masse totale de la protubérance. Nous explorons aussi les corrélations entre indices spectraux observables dans les raies h et k de Mg II et des quantités physiques comme la densité et la mesure d'émission (ME). Nous avons choisi de calculer des modèles uni-dimensionnels (1D) isothermes et isobares en utilisant le code PRODOP_Mg NLTE disponible à MEDOC (IAS) et en procédant au calcul exact du rayonnement incident. Nous en déduisons des corrélations entre les intensités émergentes dans les raies h et k d'une part, et les densités et les ME d'autre part. Moyennant quelques hypothèses sur la température, nous établissons une relation entre les intensités k (et h) et la ME, une relation qui devrait être utile pour déterminer les densités d'hydrogène et d'électrons aussi bien que l'épaisseur effective d'une protubérance observée. Ainsi donc, l'évolution des propriétés morphologiques et thermodynamiques d'une protubérance éruptive ont été étudiées de dans cette thèse. Ces travaux conduisent à une meilleure compréhension de quelques aspects des protubérances (éruptives), tels la distribution et l'évolution des densités, de la température, des vitesses et du degré d'ionisation. Nous avons ainsi fourni des contraintes utiles à la modélisation des protubérances. Dans notre conclusion, nous résumons nos résultats et proposons quelques suggestions pour de futures analyses et observations et pour des capacités instrumentales optimiséesSolar prominences are fascinating, large-scale magnetic structures in the solar atmosphere. They have been investigated for many decades, but the issues of their formation, stability, and eruption are still not well understood. Much progress has been made in our knowledge of prominences and their eruptions with both synoptic measurements from space (with SoHO/EIT, STEREO/SECCHI/EUVI, and SDO/AIA) and multiwavelength spectro-imaging. Since the launch of IRIS in 2013, a lot of results have been obtained in both observational and modeling domains with IRIS high spectral and spatial resolution imaging and spectroscopy. In this thesis, we focus on the observational signatures of the processes which have been put forward for explaining eruptive prominences. We also try to figure out the variations of physical conditions of the eruptive prominence and estimate the masses leaving the Sun vs. the masses returning to the Sun during the eruption. As far as velocities are concerned, we derive a full velocity vector for each pixel of the observed prominence by combining an optical flow method on the AIA 304Å and IRIS Mg II h&k images in order to derive the plane-of-sky velocities and a Doppler technique on the IRIS Mg II h&k profiles to compute the line-of-sight velocities. As far as densities and temperatures are concerned, we compare the absolute observed intensities with values derived from Non-Local Thermodynamic Equilibrium (NLTE) radiative transfer computations to build maps of these quantities. The derived electron densities range from 1.3E9 to 7.0E10 cm⁻³ and the derived total Hydrogen densities range from 1.5E9 to 3.6E11 cm⁻³ in different regions of the prominence. The mean temperature is around 1.1E4 K which is higher than in quiescent prominences. The ionization degree is in the range of 0.1 to 10. The mass flows in the prominence and their variations with time are consequently computed. The total mass is 1.3E14 to 3.2E14 g. The total mass drainage from the prominence to the solar surface during the observation of IRIS is about one order of magnitude smaller than the total mass of prominence. We also explore the correlations between the observable spectral features in h and k lines of Mg II to physical quantities such as the density and the Emission Measure (EM). We choose to compute one-dimensional (1D) isothermal and isobaric models using the PRODOP_Mg NLTE code available at MEDOC (IAS) with the exact computation of the incident radiation. Then we derive correlations between the k and h emergent intensities on one hand and the densities and EM on the other hand. With some assumptions on the temperature, we obtain a unique relation between the k (and h) intensities and the EM that should be useful for deriving either the hydrogen and electron densities or the effective thickness of an observed prominence. Thus, the evolution of the morphology and thermodynamic properties of an erupting prominence have been studied in the thesis. These investigations lead to our understanding in some aspects of prominences, e.g., the distribution and evolution of densities, temperatures, velocities and ionization degree. These could be useful constraints for theoretical prominence models. In the conclusion, we summarize our results and provide some suggestions for future analysis, observations and ideal observing capabilities
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Nasri, Nacer. "Étude thermique du comportement en régime transitoire d'une matrice poreuse soumise à un flux radiatif : application a la conversion thermique de l'énergie solaire." Nancy 1, 1994. http://www.theses.fr/1994NAN10134.
Full textAbstract:
Le transfert de chaleur entre un fluide et un milieu poreux revêt un intérêt important dans de nombreux processus industriels tels que les régénérateurs, les réacteurs catalytiques et nucléaires et plus récemment les collecteurs solaires. Les travaux présentés constituent une contribution à l'étude des transferts couples de chaleur au sein d'un milieu poreux soumis à un flux radiatif et traversé par un fluide gazeux. Une fois exposées, les approches classiques, on détermine, à partir d'une analyse théorique, les champs de température du milieu solide et du fluide au cours de leurs phases d'évolution dynamique. Par la suite, dans le cadre d'une représentation concrète, l'étude détaillée d'un capteur à absorbeur poreux conduit à la formulation mathématique de trois modèles d'évolution spécifiques au régime transitoire. Pour confirmer la validité de l'analyse, des expériences sont conduites dans les conditions correspondant au modèle. Par ailleurs, une importance particulière est donnée au coefficient d'échange volumique interne au milieu poreux. On examine ainsi à travers des développements simples quelques méthodes conduisant à sa détermination en admettant qu'elles représentent une approche immédiate dans un cadre de conditions aux limites très restrictives. Les équations d'énergie couplées pour le gaz et le milieu poreux sont linearisées pour être résolues analytiquement par leur formulation intégrale, plus numériquement sur une base plus complète
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Belleoud, Pierre. "Etude de la convection naturelle turbulente en cavité verticale différentiellement chauffée : Analyse des structures et des transferts turbulents." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2016. http://www.theses.fr/2016ESMA0005/document.
Full textAbstract:
Les écoulements de convection naturelle en espace confiné sont généralement turbulents (grandes dimensions et/ou écarts de température importants). L'approfondissement de la connaissance de ce régime et des transferts qui y sont associés semble donc essentielle. Cette étude expérimentale concerne les mécanismes de transferts thermiques turbulents en s'appuyant sur des mesures couplées vitesse/température dans un écoulement de convection naturelle turbulente à haut nombre de Rayleigh (Ra1-1= 1,2x1011) au sein d'une cavité différentiellement chauffée de rapport de forme vertical (hauteur/largeur) égale à 4. Une chaîne de mesure PIV permet les acquisitions de vitesse tandis que la température est mesurée par micro-thermocouple de type K (0=12,7 μm). Les deux mesures étant synchronisées via un générateur de pulses type BNC®. Une attention particulière a été portée à la détermination des conditions aux limites en température des parois adiabatiques et au post traitement des données de PIV à l'aide d'une décomposition orthogonale basée sur l'énergie cinétique des champs de vitesse (POD). Cela a rendu possible, d'une part le calcul expérimental de quantités liées à la turbulence comme les flux d'enthalpie et des nombres adimensionnés pour la turbulence (Prandtl, diffusivité ... ) et, d 'autre part, l'évaluation de la contribution des autres termes des équations de Navier-Stokes (gradient de pression et terme source volumique). Enfin, une discussion sur les échelles caractéristiques de l'écoulement est menée et une comparaison avec des résultats de simulations numériques est apportéeNatural convection flows in confined spaces are often turbulent (large dimensions and/or temperature difference ). Improving the knowledge of this type of regime and of the associated heat and mass transfers seems, therefore, to be essential. This experirnental work studies heat transfer mechanisms using coupled and synchronized measurernents of temperature and velocity in a turbulent natural convection flow at high Rayleigh number (Ra1-1=I.2 x1011) in a differentially heated cavity with a vertical aspect ratio (height/width) of 4. Velocity measurernents are acquired by PIV and temperature is measured with K-type micro-thermocouple (0=12.7 μm). Both measurementsystems are synchronized using a BNC® pulse generator. Thermal boundary conditions of the adiabatic walls and post treatment of PIV data using an orthogonal decomposition based on the kinetic energy of the flow - POD - have been considered with caution. It makes possible, on the one hand, the experimental assessment of turbulent quantities like enthalpy fluxes and dimensionless nurnber (Prandtl, diffusivity ... ) and, on the other hand the estimation of the contribution of the other terms of Navier-Stokes equations (pressure gradient and source term). Finally a discussion on characteristic scales of the flow and a comparison with numerical simulations are provided
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Jaoua, Hend. "Enductions textiles barrières aux rayons IR : élaboration de nouvelles formulations de plastisols PVC." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1070.
Full textAbstract:
L'objectif de ce projet de recherche est la mise au point et l'utilisation de charges inorganiques barrière aux rayonnements infrarouge pour la préparation de matériaux d'enduction à base de plastisols PVC. Dans un premier temps, cette étude a été consacrée à la caractérisation rhéologique, morphologique et optique de la matrice PVC et à l'élaboration de nouvelles formulations, en incorporant dans le plastisol des charges commerciales de natures chimiques différentes (nacre, billes de verre, alumine, oxyde de Zinc, TiO2 …). Ensuite, des mesures radiatives sur des films de plastisols chargés à différents taux massiques ont été réalisées dans le but de sélectionner les charges présentant les meilleures performances optiques. Enfin, les formulations optimales ont été enduites sur un textile polyester et la stabilité des revêtements soumis à des rayonnements UV a été suivie par plusieurs techniques analytiques. Diverses caractérisations mécaniques, esthétiques et morphologiques sont venues compléter cette étude. Dans un second temps, un modèle de transfert radiatif permettant de simuler la propagation du rayonnement dans les systèmes de protection développés a été testéThis project aims to develop new filled PVC plastisol composite offering enhanced optical properties. Different types of inorganic fillers were tested and added to the PVC matrix. Rheological, morphological and optical characterization of the PVC matrix and development of new formulations by incorporation of different fillers (nacre, glass beads, alumina, zinc oxide, TiO2 ...) were the subject of the first phase of the project. Then, radiative measurements on plastisol films loaded at different mass ratios were performed in order to select the fillers having the best optical performance. The second phase was dedicated to the validation and the testing of the optimal formulations coated on polyester textile substrate. Different analytic technics were used in order to rank the UV stabilization as a function of the tested formulations. In addition, mechanical, aesthetic and morphological characterizations were used to complete this study. Finally, radiative transfer model was developed to simulate the radiative behavior of the different formulations