Tesis sobre el tema "Analyse thermique – Modèles mathématiques"

L'objectif de cette etude est de montrer la faisabilite d'un bilan thermique d'un compartiment moteur donne. Pour cela, nous mettons au point une methode originale permettant d'apprehender cette enceinte dans sa globalite. Dans cette approche, le sous-capot est percu comme un assemblage d'elements simples interconnectes. Nos recherches s'orientent sur un vehicule de type megane equipe d'un moteur diesel a injection directe, mais la modelisation est suffisamment generique pour s'adapter a tous types de vehicule equipes de tous types de motorisation. Pour comprendre les mecanismes de transfert de chaleur, nous modelisons chaque composant par une methode nodale. Nous mettons ainsi en evidence quatre sous-systemes principaux : la boucle des gaz, le circuit de refroidissement, l'ecoulement d'air dans le compartiment moteur, le bilan radiatif et etudions leurs interactions. Une etude de sensibilite nous permet de mesurer le degre de confiance a accorder aux simulations. Le code de calcul est ensuite valide sur trois points de fonctionnement permettant le dimensionnement (regime stabilise). Un ensemble d'exemples nous montre l'utilite de ce logiciel pour des applications futures.

Ce mémoire présente un modèle mathématique et numérique pour analyser le comportement d’une unité de stockage thermique à changement de phase solide-liquide représentée par un tube autour duquel se trouve le matériau à changement de phase. Le système est soumis à une charge oscillant entre le chauffage et le refroidissement. Une analyse d’ordre de grandeur permet de prédire le comportement du système en fonction des principaux nombres adimensionnels. Un paramètre adimensionnel est proposé pour délimiter les concepts dans lesquels la conduction domine par rapport à ceux où la convection naturelle domine. L’étude dévoile l’impact des paramètres de conception de l’unité de stockage thermique sur son fonctionnement et approfondit les connaissances dans le domaine du changement de phase avec convection naturelle. Différents indicateurs ont été développés pour analyser la performance du système, tels que les dimensions de la zone affectée thermiquement, le volume fondu ou solidifié et une analyse fréquentielle. Des corrélations sont proposées pour déterminer facilement le comportement du système.
This master thesis presents a mathematical and numerical model to analyze the behavior of a latent solid-liquid heat storage unit represented by a tube surrounded by phase change material. The system is undergoing an oscillating load of heating and cooling. A scale analysis predicts the behavior of the system with regard to the main governing dimensionless numbers. A normalized parameter is proposed to delineate designs in which conduction dominates compared to those in which natural convection dominates. The study reveals the impact of major thermal storage unit design parameters on its operation and deepens our knowledge in the field of phase change with natural convection. Various indicators, such as the size of the thermally affected zone around the tube, the molten or solidified volume and a frequency analysis, have been developed to analyze the system performance. Correlations are proposed to easily determine the system behavior.

L’objectif de ce travail est la prédiction numérique d’écoulements turbulents avec transfert thermique dans des cavités ventilées à l’aide d’un modèle à relaxation elliptique. Cette approche dite v² -f a été intuitivement proposée pour la modélisation de la turbulence en proche paroi. Pour mener à bien cette étude, les investigations numériques ont été mise en oeuvre sur trois configurations et validées en s’appuyant sur les résultats expérimentaux disponibles et des résultats numériques issus des modèles k -[epsilon] RNG de Yakhot & Orszag, le modèle k -[omega] SST de Menter et le modèle à contraintes de Reynolds (RSM). L’analyse et la confrontation des résultats obtenus permettent de constater que le modèle de relaxation elliptique présente une meilleure prédiction pour les champs thermique et aéraulique avec un temps de calcul raisonnable. Ensuite, les comparaisons des indices du confort thermique entre les modèles de turbulence et l’expérience nous confortent dans l’idée que le modèle v² -f est un bon candidat pour la prédiction du confort thermique dans les cavités ventilées
The aim of this work is to predict numerically turbulent airflow with heat transfer in indoor environment using an elliptic relaxation model. This approach named v² -f has been proposed for modelling near-wall turbulence. In this study, numerical investigations have been carried out in three configurations and validated on available experimental data and numerical results from the models considered, k -[epsilon]RNG model of Yakhot & Orszag, k -[omega] SST model of Menter and Reynolds stress model. The analysis and comparison of results obtained shows that the v² -f model provides a better prediction for the velocity fields and temperature fields with a reasonable computational time. All comparisons of thermal comfort indices suggest that

Des hydroxyapatites carbonatées de type B (substitution d'ions carbonate en site B type "phosphate") monophasées Ca10-xx(PO4)6-x(CO3)x(OH)2-xx (avec 0 £ x £ 2) ont été synthétisées par précipitation en milieu aqueux dans des conditions de pH et de température contrôlées, dans le but d'élaborer des substituts osseux. Le taux d'ions carbonate dans l'apatite est contrôlé par le rapport carbonate/phosphate (C/P) en réactifs et croît avec ce dernier. Les poudres restent monophasées de structure apatitique tant que le rapport C/P en réactifs n'excède pas 1. Au-delà de cette valeur, la synthèse mène à un précipité biphasé CaCO3 / apatite carbonatée. La décarbonatation sous des atmosphères mettant en jeu des pressions partielles en H2O / CO2 / Ar est gouvernée par un équilibre thermodynamique bivariant. Il implique une solution solide apatitique à deux constituants et une phase secondaire de calcite CaCO3 ou de chaux CaO. Bien que catalysée par la présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère, la décarbonatation ne dépend thermodynamiquement que de la pression partielle de CO2 et de la composition initiale de l'apatite. Parallèlement, mais indépendamment de l'équilibre de décarbonatation des sites B, les sites A (type "hydroxyde") sont susceptibles de se (dé)carbonater et / ou de se (dés)hydroxyler en fonction de la température et des pressions partielles d'H2O et de CO2 selon un système trivariant de deux équilibres entre trois constituants d'une solution solide apatitique. L'utilisation d'une atmosphère de frittage sous pression partielle de gaz carbonique stabilise les apatites carbonatées jusqu'à des températures permettant la densification des matériaux avant leur décomposition. Les diverses compositions synthétisées ont pu être densifiées à plus de 95%. La température de frittage est abaissée lorsque le taux de carbonatation en site B augmente, mais, elle s'élève lorsque la carbonatation des sites A s'accroît. La présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère, en limitant la carbonatation des sites A, favorise la densification des matériaux
Single-phased B-type carbonated apatites (substitution of phosphate ions by carbonate ions) Ca10-xx(PO4)6-x(CO3)x(OH)2-xx (with 0 £ x £ 2) were synthesised by precipitation in aqueous media with regulated pH and temperature conditions, in order to produce bone substitutes. The ratio of carbonate substitution in the apatite was controlled by the carbonate to phosphorus (C/P) molar ratio of reagents and increased with it. Powders were single phased of apatitic structure if (C/P) did not exceed 1. For higher values, the synthesis led to a biphasic precipitate CaCO3 or CaO and apatite. The decarbonatation reaction under partial pressures of water vapour, CO2 and inert gas was governed by a bivariant equilibrium. It implies an apatitic solid solution made of two constituents and a secondary phase of CaCO3 or CaO. Thermodynamically, the decarbonatation reaction depended only on the partial pressure of CO2 and on the initial composition of the apatite. However, the reaction is catalysed by water vapour. In the same time but independently of the B sites decarbonatation equilibrium, depending on the temperature, partial pressures of CO2 and H2O the A sites ("hydroxide" sites) can loss or gain carbonate or hydroxide ions according to a trivariant system of two equilibria between three constituents of an apatite solid solution. A partial pressure of CO2 in the sintering atmosphere allowed to prevent the decarbonatation of the B sites at temperatures authorizing the densification of the materials. So, the different compositions synthesised in this study could be densified beyond 95%. The sintering temperature decreased when the carbonate substitution ratio in B sites of the apatite increased, but raised when the carbonate substitution ratio in A sites augmented. The presence of water vapour in the sintering atmosphere enhanced the sintering by inhibiting A sites carbonatation

La diminution de la consommation et des émissions polluantes des moteurs thermiques justifie le développement des chaînes de traction hybride comportant un moteur électrique et des composants électroniques engendrant de nouvelles contraintes thermiques au sein du compartiment moteur. C'est pourquoi dans la première partie du mémoire, nous présentons les résultats d'essais d'un nouveau circuit de refroidissement commun à l'ensemble des organes de la chaîne de traction. Afin de développer de nouvelles lois de gestion énergétique entre les organes, la méthode nodale a été retenue pour tenir compte du comportement thermique des moteurs thermique et électrique, de l'électronique et du circuit de refroidissement. La deuxième partie présente une étude des performances thermohydrauliques de différentes méthodes de refroidissement de l'électronique ayant conduit au choix du refroidissement par jets multiples. Des essais ont permis une caractérisation fine de cette technique et une configuration optimale a été déterminée. La dernière partie synthétise les résultats de la modélisation thermique du véhicule en faisant appel à une nouvelle méthodologie de réduction de modèle appliquée au cas de l'électronique. Cette technique permet de diminuer le temps de calcul de la simulation thermique mais pourra, à terme, permettre un contrôle en temps réel des composants intégrés sur le véhicule hybride
For decreasing the engine's consumption and pollutant emissions, automobile makers are developing hybrid electric vehicles incorporating an electric motor and power electronics leading to new under-hood thermal constraints. This is why we first present the tests results of a new common cooling circuit for all the vehicle components. With the aim of developing new energy management strategies between the components, we have chosen the nodal method to simulate the thermal behaviour of the engine, the electric motor, the power electronics and the cooling circuit. The second part of this thesis deals with a thermal-hydraulic analysis of several power electronics cooling methods, which has led us to choose the multiple jet impingement cooling. Several tests have been made for characterising the performances of this technique and enabled us to establish an optimal configuration. The last part shows the thermal simulation results run with the help of an innovative reduction method of thermal models applied to the power electronics. This technique allowed us to have a low cost of time simulation and will permit, in the future, the real-time control of the hybrid electric vehicle components

Au cours de ces dernières années, la taille des transistors a diminué considérablement permettant ainsi de réduire la taille des composants et de multiplier le nombre de composants dans un système. Cette condensation des transistors avec la montée en fréquence des circuits est à l'origine d'une augmentation drastique de la densité de puissance et d'une élévation importante de la température du composant, dommageable pour les performances de celui-ci. Le but de ces travaux de thèse est de proposer une méthodologie de génération de modèles thermiques, légers (rapidement simulables) et indépendants des conditions aux limites, de systèmes électroniques complexes. Cette méthodologie permet de décomposer un système complexe en sous-éléments, de construire un modèle léger de chaque élément et de les reconnecter afin de recomposer le comportement thermique du système global. La méthodologie permet d'effectuer une analyse thermique du système tôt dans le processus de conception d'un système et offre de nombreux avantages par rapport aux modèles existants
Over the past few years, the size of transistors has drastically decreased which enables to design smaller components and to add more and more components in electronic Systems. The transistor technology réduction and the rise of the operating frequency hâve caused a dramatic increase of power density in Integrated Circuits and a high température rise of the component that can affect its performances. The aim of the thesis is to suggest a new methodology to build boundary condition independent compact thermal models of complex electronic Systems. This methodology enables to split the Systems in éléments, to build a compact thermal model of each élément and to connect them to model the thermal behaviour of the whole System. The Flex-CTM methodology enables to perform a thermal analysis at an early stage of a system's design flow and has numerous advantages than existing thermal models

Cette etude aborde la stabilite thermique a long terme et a basse temperature du verre nucleaire francais. Elle est traitee sur un plan experimental et par la modelisation. Les mecanismes de cristallisation sont analyses par une etude de devitrification dans le liquide surfondu. La cristallisation des trois phases principales (camoo 4, ceo 2, zncr 2o 4), est limitee a 4,24% en masse, due a la faible concentration des elements constitutifs. Le trace des courbes de nucleation - croissance montre que les platinoides catalysent la nucleation tandis que la croissance, gouvernee par la diffusion volumique, n'est pas modifiee. Les criteres de la theorie classique de la nucleation sont appliques pour deduire les energies d'activation d'origines thermodynamique et diffusionnelle. Par des mesures de viscosite, nous demontrons l'analogie des energies d'activation de l'ecoulement visqueux et de la diffusion, signifiant le controle de la cristallisation par les ecoulements visqueux. L'action combinee de la nucleation - croissance est appreciee par les courbes ttt. Une droite d'equilibre de cristallisation est mise en evidence. Elle donne une premiere evaluation des fractions cristallisees previsibles a long terme. Un modele cinetique est developpe pour decrire la devitrification dans le verre a partir des seules courbes de nucleation et croissance. Nous demontrons que la croissance a basse temperature presente une equivalence temps - temperature similaire a la simplicite thermorheologique. L'energie d'activation qui en est deduite est analogue a celle de la viscosite et permet de modeliser la croissance a partir des mesures de viscosite. Apres validation sur une matrice simplifiee (bao-2sio 2), le modele est applique au verre de confinement. Nous demontrons que le verre demeure parfaitement vitreux suite a un refroidissement identique a celui mesure au cur du conteneur. En condition isotherme, plusieurs millions d'annees sont necessaires pour cristalliser la fraction theorique maximale.

Cette etude presente une modelisation numerique d'un melange de deux jets confines axisymetriques turbulents, dans un diffuseur court. Les ecoulements consideres sont subsoniques, ils presentent de forts gradients thermiques ainsi qu'une importante zone de recirculation. On utilise alors les equations de navier-stokes, associees a un modele de turbulence (k, e), ainsi qu'a une equation d'energie simplifiee. La solution numerique est obtenue par une methode de volumes finis et un schema implicite. Un effort particulier de cette etude porte sur l'etablissement des conditions aux limites, notamment la valeur imposee a l'entree pour e et les conditions de sortie, dont l'influence sur les resultats obtenus est tres marquee. Une comparaison des resultats du calcul avec des mesures experimentales est ensuite effectuee pour diverses configurations cinetiques et thermiques. Il en ressort que les conditions aux limites adoptees permettent de traiter correctement les cas decolles en sortie, et que la presence de gradients thermiques n'affecte pas la precision du calcul. Cependant, si les champs de vitesse et de temperature sont correctement evalues, l'accord calcul-experience en pression n'a pu etre obtenu que pour les cas non decolles

L'étude est conduite en deux parties : la première concerne l'analyse d'un cas simplifié, un profilé de section transversale rectangulaire, et la deuxième traite un cas réel de production. Étant donné la complexité des phénomènes mis en jeu, l'étude d'un cas simple s'imposait. La phase de visualisation est une étape originale qui a permis de constater des phénomènes jusqu'alors inconnus ou pressentis. . .

Le piston est l'une des pieces les plus chargees des moteurs a combustion interne. Les niveaux de temperature atteints dans le piston influencent sa duree de vie et les performances du moteur. Nous proposons ici une methode de calcul du champ de temperature stationnaire dans les pistons de moteur diesel automobile. Afin de tenir compte des interactions existant entre le piston et son environnement, l'ensemble du moteur est modelise sous forme systeme. Nous avons dans un premier temps modelise chacun des transferts thermiques existant dans une cylindree de moteur diesel : sources de chaleur, echanges entre les parois du moteur et les fluides en circulation ou entre pieces mecaniques. Afin de palier au manque de connaissance concernant le refroidissement des pistons par jet d'huile, nous avons modelise le comportement instationnaire du jet et de l'ecoulement d'huile sous le piston. Nous avons ensuite elabore un modele thermique global du moteur renault f8q, base sur la technique de l'analyse nodale. Ce modele a permis de calculer le champ de temperature dans le piston et le reste du moteur, et de preciser les transferts thermiques entre le piston et son environnement. Ce modele a ete valide au moyen de mesures de temperature realisees dans les pistons du moteur renault f8q. L'accord observe est satisfaisant. Les ecarts entre mesures et calculs sont du meme ordre que les variations enregistrees entre les differents essais.

Ce travail est consacre a l'etude du comportement thermique dynamique d'un moteur electrique synchrone, a aimants permanents, destine a la traction d'un vehicule electrique et soumis de ce fait a des regimes de charge et de vitesse variables. Un modele numerique nodal a ete elabore et represente la totalite de la machine. Il a ete valide a partir d'essais experimentaux adaptes et acquis sur un prototype. Il a alors permis de quantifier les echanges thermiques et de degager des voies d'optimisation du refroidissement du moteur pour une utilisation severe et egalement dans une configuration caracteristique d'un comportement routier quotidien. Un deuxieme volet de cette etude concerne l'elaboration d'un dispositif de controle thermique des aimants permanents, zone particulierement critique vis a vis des echauffements et inaccessible a la mesure directe. L'utilisation de la methode de reduction mathematique proposee par eitelberg a permis d'obtenir des modeles reduits d'ordre faible qui retranscrivent avec precision les evolutions dynamiques de la temperature de ces aimants. Par ailleurs, les modeles reduits developpes nous ont permis d'aborder la determination des dissipations generees au sein du moteur lors de premiers essais d'echauffement. Cela consiste en la resolution d'un probleme inverse reposant sur les equations du modele reduit et utilisant des thermogrammes experimentaux.

Ces travaux sont relatifs a la reduction de modeles de connaissance par la methode d'identification des modes dominants. On montre ici les dernieres ameliorations: en precision grace a une identification pour chaque sollicitation ; en temps de calcul par selection de quelques reponses les plus representatives de la dynamique du systeme. La methodologie adoptee ne necessite que des simulations numeriques effectuees avec le modele d'origine, associees a des algorithmes d'optimisation. Le bien fonde de la demarche est montre sur deux exemples de modelisation en diffusion thermique: un pont thermique 2d un transistor de puissance 3d. On montre ensuite comment l'on peut etendre le champ d'utilisation d'un tel modele grace a l'introduction de la notion de flux correcteurs. Ceci permet notamment d'utiliser un modele reduit avec des conditions limites: non lineaires (echanges radiatifs) completement differentes des conditions aux limites du modele d'origine (changement de coefficient de convection, raccordement avec un autre modele). Des applications a des exemples simples 2d sont donnees

Le transfert de chaleur dans les sols est généralement gouverné par la conduction. Cependant, dans les matériaux d’enrochement, la taille des pores est suffisamment grande pour permettre le mouvement de l’air soit par un gradient de pression (convection forcée) ou par un gradient de température (convection naturelle). Il a été montré dans de précédentes études que la convection influence grandement le transfert thermique dans les enrochements d’ouvrages de génie civil tels que les routes, les voies ferrées ainsi que les remblais de barrages construits dans les régions froides (Goering et Kumar, 1996 ; Saboundjian et Goering, 2003 ; Konrad et al., 2006). Le paramètre qui influence le plus la convection est la perméabilité intrinsèque du matériau. Au cours de recherches précédentes, Côté et Fillion (Fillion, 2008 ; Côté et al., 2011b) ont mis au point une cellule de test où les conditions permettant la convection naturelle ont été appliquées à un échantillon de matériau de 1 m3, dans le but de mesurer sa perméabilité intrinsèque. L’analyse des résultats expérimentaux a été faite en utilisant une relation analytique entre les nombres de Nusselt (Nu) et de Rayleigh (Ra), relation basée sur les résultats de Schubert et Strauss (1979) et valide pour une cellule imperméable et aux parois adiabatiques. En comparant les résultats avec les valeurs issues de modèles théoriques, un biais a été mis en évidence. Biais qui aurait pu être causé par la relation analytique utilisée et qui ne serait pas adaptée au montage expérimental dont le comportement n’est pas adiabatique. Dans ce mémoire, les transferts de chaleur à l’intérieur de la cellule expérimentale sont recréés en utilisant une modélisation numérique par éléments finis de la cellule expérimentale. Une nouvelle relation entre les nombres de Nusselt et de Rayleigh adaptée à la cellule est établie et les résultats expérimentaux de Fillion (2008) sont ensuite ré-analysés avec cette nouvelle relation. Les nouvelles mesures de la perméabilité intrinsèque sont ensuite comparées en fonction du modèle utilisé avec les résultats obtenus expérimentalement par Fillion (2008) et par les relations théoriques.

Ce mémoire porte sur l’étude analytique et numérique de l’action des vibrations sur les écoulements de convection thermique et solutale en présence ou en l’absence de gravité. Les écoulements convectifs induits par un gradient de température, en présence des champs de gravité et/ou de vibration, sont étudiés dans le cadre de l’approximation de Boussinesq. Dans la première partie de cette thèse , on a étudié la stabilité linéaire et faiblement non linéaire du problème dit d’ Horton-Rogers-Lapwood sous l’effet des vibrations verticales parallèles au gradient thermique. On a utilisé deux approches différentes (méthode de moyennisation et méthode directe) pour analyser la stabilité linéaire du problème. A partir d’une analyse d’échelle effectuée sur les coefficients de l’équation de Mathieu, on a établi les critères permettant de comparer les résultats obtenus par ces deux approches. Dans la deuxième partie de ce mémoire, nous avons étudié l’influence des vibrations de hautes fréquences et de faibles amplitudes sur la naissance de la convection dans le cas d’un mélange binaire en présence d’effet Soret. Une étude de stabilité linéaire pour une cellule horizontale d’extension infinie remplie d’un mélange binaire est effectuée. Le formalisme des équations moyennées a été utilisé. La stabilité de la solution de quasi-équilibre, quelle que soit la direction des vibrations, est ensuite examinée dans le cas des faibles nombres d’onde en présence ou en l’absence de gravité. Nous avons obtenu pour cette configuration une relation analytique donnant les paramètres critiques. .
In the present work, we study the effect of the action of mechanical vibration on the convective motion in mono and multi-component fluids in the presence or in the absence of gravity. In the framework of the Boussineq approximation, the induced convective motion due to the temperature field in the presence of gravitational and vibrational fields are studied. In the first part of this work, the linear and weakly non-linear stability analysis of Horton-Rogers-Lapwood problem under the effect vertical vibration (parallel to the temperature gradient) has been carried out. Two different approaches (time-averaged and direct methods) are used to study the thermal stability analysis of this problem. By applying the results obtained from the scale analysis method to the coefficients of the Mathieu equation, the criteria for comparing the results from these two stability analysis approaches are found. In the second part of this work, the influence of directions of vibration of high frequency and small amplitude on the onset of Soret driven convection is addressed. The linear stability analysis in an infinite horizontal layer filled by a binary mixture is performed. The stability of quasi-equilibrium solution for an arbitrary direction of vibration in the presence or in the absence of gravity for long wave mode is then examined. For this case, an analytical relation giving the critical parameter is found. .

Ce travail s'articule en trois parties. Les deux premières parties présentent une contribution à la modélisation des phénomènes de cristallisation et de fusion dans une émulsion. On propose une approche analytique (ou l'on montre l'existence, l'unicité ainsi que la régularité d'une solution variationnelle, la monotonie et le comportement asymptotique de celle-ci, une propriété de symétrie radiale et ses conséquences) puis numérique (on donne un schéma et des courbes numériques en la variable polaire) d'un problème de Cauchy du type parabolique non linéaire avec un terme intégro-différentiel non linéaire issu d'un couplage avec une équation différentielle ordinaire. La troisième partie est consacrée à l'étude de l'unicité pour une famille de problèmes de Cauchy du type parabolique, triplement non linéaires avec terme de mémoire et dans la classe des solutions à variation bornée; on met en évidence l'intérêt de l'usage des mesures géométriques de Hausdorff.

Nous présentons un modèle d'éléments finis de la simulation thermique et mécanique du procédé de fonderie. Un modèle thermo-mécanique intégré est développé qui permet de calculer l'évolution thermique, le changement de phases, l'état de contraintes et de contact à chaque instant. Ce modèle est le résultat du couplage des modèles thermique et mécanique. Une méthode directe d'enthalpie des transferts thermiques avec changement de phases est développée permettant une évaluation précise du changement de phases et de l'énergie latente. Une attention particulière est aux échanges thermiques à travers l'interface pièce-moule et moule-moule : conduction par contact, rayonnement, conduction et convection de l'air à l'interface. Un modèle quasi-statique est utilisé pour l'évaluation des contraintes et des déformations. Les lois de comportement sont du type élasto-plastique ou élasto-viscoplastique. Les déformations de transformation, les déformations thermiques et la plasticité induite par les transformations métallurgiques sont prises en compte. Le contact entre différents blocs de moules et les pièces est pris en compte sous l'hypothèse de petites déformations et petits déplacements. Quelques exemples sont présentés pour valider le modèle. Une confrontation analytique-numérique est donnée sur un exemple unidimensionnel. L'avancement du front de solidification et l'évolution thermique sont montrés dans un problème bi-dimensionnel. Enfin, nous présentons un exemple couplé de thermique, mécanique et contact pour étudier l'état de contrainte résiduelle d'origine thermique et ses évolutions dans le temps.

Ce travail a pour objectif de développer un outil numérique de modélisation du comportement des aimants permanents tout en tenant compte de la démagnétisation induite par divers facteurs comme la géométrie, le champ induit et la température. Le modèle de démagnétisation est basé sur une expression analytique (l’équation de Marrocco). Il nécessite l’identification de quatre paramètres et l’implémentation des lois polynomiales de variation pour certains d’entre eux afin de prendre en compte la démagnétisation. Ce modèle a été implémenté dans le code de calcul par éléments finis code_Carmel. Pour prendre en compte l’influence de la température, un chaînage a été effectué avec un code thermique, SYRTHES. Afin de valider cet outil numérique, une maquette expérimentale a été développée. Dans un premier temps, le modèle de calcul des pertes par courants induits dans les aimants permanents a été validé en utilisant une approche basée sur une procédure de séparation des pertes qui combine les résultats expérimentaux à ceux calculés. Ensuite, différentes grandeurs globales et locales issues du modèle de démagnétisation des aimants permanents ont été comparées aux mesures expérimentales avec une bonne concordance montrant ainsi l’aptitude du modèle proposé à représenter le comportement d’un aimant permanent soumis à une élévation de la température et à un champ démagnétisant
This work aims at developing a numerical tool able to simulate the behavior of permanent magnets while taking into account the demagnetization induced by various factors such as geometry, induced field and temperature. The demagnetization model is based on an analytical expression (the Marrocco equation). It requires the identification of four parameters and the implementation of polynomial variation laws for some of them in order to be able to take into account the demagnetization. This model has been implemented in the finite element calculation code code_Carmel. In order to also take into account the influence of temperature the model was coupled to a thermal calculation code, SYRTHES. To validate this tool, an experimental device has been developed. Initially the permanent magnet eddy current losses model has been validated using a loss balance procedure that combines both experimental and numerical approaches. This validation allows then to provide a good estimation of the temperature rise that appears inside the magnets. Finally the permanent magnet demagnetization model has been validated by comparing different global and local calculated values with measured ones. These results showed a good agreement and demonstrated a good ability of the proposed method to take into account the behavior of demagnetization of permanent magnets under the influence of induced magnetic field and temperature

La sécurité des réacteurs chimiques semi-continus et discontinus dans le cas des réactions exothermiques vis-à-vis du risque de l'emballement thermique est difficile à mettre en oeuvre du fait du régime transitoire mis en jeu. Il est proposé une nouvelle méthodologie pour la définition des conditions optimales de fonctionnement (débit d'introduction, débit de refroidissement) à partir des méthodes d'analyse des risques classiques et de la modélisation de la conduite du réacteur tant en mode normal qu'en mode incidentel. L'étude de sécurité classique met en évidence les différentes classes de séquences incidentelles sensibles sur la fabrication. Ces différentes séquences sont modélisées en tenant compte des éventuelles capacités d'intervention de l'opérateur (réparation, arrêt d'urgence), ainsi que du délai nécessaire à sa mise en oeuvre. L'étude complète conduit à l'obtention d'un schéma général de conduite du réacteur mettant en évidence cinq zones distinctes d'utilisation de l'installation vis-à-vis du danger de l'emballement. Ce schéma permet de choisir les conditions opératoires pour la réalisation d'une fabrication performante avec des risques minimes.

Cette étude concerne l'analyse, par la méthode des éléments finis, des contraintes et des déformations des coques axisymétriques sollicitées par des charges mécaniques et thermiques quelconques. Ici, la théorie de base est la théorie linéaire des coques minces corrigée par une introduction correcte de tous les mouvements rigides sans négliger le rapport, épaisseur/rayon de courbure, devant l'unité. En s'appuyant sur cette théorie, un programme de calcul numérique est mis en œuvre par la méthode des éléments finis. Ce programme est basé sur des éléments finis courbes formules à partir d'une interpolation simple et correcte de la géométrie et par une interpolation des déplacements répondant à tous les critères de convergence avec un petit nombre d'éléments. La validité du modèle théorique et celle du programme de calcul sont assurées par des patch-tests et par une analyse modale de la matrice de rigidité, suivie d'une analyse de convergence sur un ensemble d'applications numériques.

Les évènements géologiques de surface, comme le volcanisme ou les séismes, sont le fruit d'une dynamique qui vise à dissiper la chaleur interne de notre planète. Dans le manteau terrestre, les roches sont déformées plastiquement dans des conditions extrêmes de pression, de température et de vitesse de déformation. Malgré les récentes avancées expérimentales, il est impossible de reproduire de telles conditions de déformation en laboratoire. C'est pourquoi nous proposons, dans ce travail de thèse, une approche numérique, basée sur la modélisation multi-échelle de la plasticité, des conditions du laboratoire à celles qui caractérisent le manteau terrestre. Nous avons choisi d'appliquer cette méthode à MgO, phase importante du manteau inférieur.À partir des propriétés de cœur des dislocations, nous avons utilisé la théorie des double-décrochements afin de décrire la mobilité d'une dislocation isolée en fonction de la température et de la contrainte. Nous avons ensuite implémenté, dans un code de Dynamique des Dislocations (DD), les paramètres de mobilité des différents défauts afin de décrire le comportement collectif des dislocations lors d’essais numériques de déformation. Les résultats montrent que les propriétés mécaniques de MgO dépendent fortement de la pression et de la vitesse de déformation
Surface geological events, like volcanos and earthquakes, are due to the internal dynamics of the Earth which tends to release its internal heat. Inside the Earth's mantle, solid rocks are plastically strained under extreme conditions of pressure, temperature and strainrate. In spite of recent experimental progress, it is still impossible to reach such conditions of deformation. This is why we propose an alternative approach, based on the multi-scale modeling of plasticity, from the laboratory conditions to the Earth's mantle. We have choosen to apply our model to magnesium oxide which is a phase present in the lower mantle.From core properties, we modeled a dislocation thermally activated mobility law based on the kink pair theory. Then, we have incorporated it inside a Dislocation Dynamics code to describe the collective behaviour of dislocations throughout numerical strain experiments. Here we show that MgO mechanical properties depends significantly on pressure and strainrate

Le travail de cette thèse constitue une contribution à l'étude des capteurs solaires thermiques. Ainsi, nous cherchons à comprendre les mécanismes d'écoulement et de transfert en convection naturelle interne, en géométrie tridimensionnelle dans la lame d'air d'un capteur solaire dans le but de trouver la conception optimale qui permet un contrôle thermique adéquat et une performance énergétique.Une partie de cette thèse est donc consacrée à une simulation numérique basée sur la mise au point d'un modèle de la convection naturelle dans la lame d'air de forme parallélépipédique fermée contenant de l'air et inclinée d'un angle α. Les simulations ont été faites afin de déterminer les champs de température et de vitesse sous l'influence de la variation de l'épaisseur de la lame d'air, le flux de chaleur apporté à l'absorbeur et la présence d'obstacles dans la lame d'air. Ces simulations ont été effectuées avec et sans rayonnement dans la lame d'air. Le logiciel de calcul utilisé pour cette étude est le CFD fluent, basé sur la méthode des volumes finis Les résultats obtenus montrent l'influence de l'épaisseur de lame d'air sur le régime d'écoulement ; ce dernier peut être stationnaire stable ou instationnaire. Les valeurs du coefficient du transfert thermique ont été calculées pour tous les cas étudiés et une comparaison de l'écoulement avec et sans rayonnement a été faite
This thesis aims to study the solar thermal collectors. Thus, we seek to understand the mechanisms of natural convective heat transfer in the air gap of a solar collector, in order to find an optimal design which allows adequate thermal control and energy performance.Part of this thesis is devoted to the numerical simulation using fluent, based on the development of natural convection model in an inclined parallelepiped air gap of solar collector. Fluent CFD software is based on the finite volume method. The simulations were carried out to determine the velocity and temperature fields under the effect of the air gap thicknesses, the heat flux provided to the absorber and the presence of obstacles in the air gap. The results show the effect of the air gap thickness on the flow regime, which can be steady or unsteady. These simulations were performed with and without the coupling of convection-radiation in the air gap. Values of the coefficient of heat transfer was calculated for different cases and a comparison for both cases with and without taking into account radiation was made. The numerical study was followed by an experimental work based on the study of solar collector. To reduce heat losses, experiments were carried out to evaluate the thermal behavior of solar collector under external conditions (sunshine, temperature...etc) and the coolant flow rate for various gap air thicknesses. The results show the effect of the air gap thickness on the thermal performance and the importance of having an optimum thickness for better performance. Similarly, the introduction of barriers also contributes to improve the performance of the solar collector

Description de la methode de modelisation et du contexte experimental servant de support a la validation du modele. Celle-ci est realisee en comparant les evolutions thermiques de la temperature de l'air et de surface dans les locaux de la cellule experimentale, avec les calculs theoriques effectues sur ordinateur

Le présent travail a été mené dans le but d’étudier l’influence de la préparation de surface de l’acier SAE 1045 revêtu de l’alliage WC-10%Co- 4%Cr par projection thermique HVOF sur le comportement en fatigue. Avant la projection thermique HVOF, le substrat a été préparé avec trios conditions différentes de rugosité dans le but de fournir différentes propriétés d’adhérence du revêtement sur son substrat. L’analyse microstructurale des systèmes revêtus a été faite par microscopie électronique à balayage. La rugosité du substrat a été évaluée par profilométrie optique et l’adhérence du revêtement sur le substrat par l’essai d’indentation interfaciale. Les modules d’élasticité du substrat et du revêtement ont été déterminés par ultrasons. Le comportement en fatigue du système revêtu a été étudié en flexion rotation (R = -1) en utilisant une contrainte maximum alternée dans le domaine 358-420 MPa. Une simulation numérique utilisant un code de simulation commerciale a été appliquée pour décrire la comportement en fatigue des systèmes revêtus. Cette étude a permis une meilleure compréhension du comportement en fatigue du système revêtu par projection thermique HVOF et la corrélation d’un tel comportement avec les paramètres importants comme la rugosité du substrat, les caractéristiques microstructurales du revêtement et son adhérence au substrat
The present research work has been carried out in order to study the influence of the surface preparation of a SAE 1045 steel substrate on its fatigue behavior after coating with WC-10%Co-4%Cr deposited by HVOF thermal spraying. Prior to HVOF deposition, the substrate was prepared in three different surface roughness conditions, in order to provide mechanical bonding to the coating. The microstructural analysis of the coated systems was carried out employing SEM techniques. The substrate surface roughness was evaluated by means of optical perfilometry and the adherence of the coating to the substrate was studied employing interface indentation techniques. The elastic modulus of both substrate and coating was determined by means of ultrasound techniques. The fatigue behavior of the substrate-coating system was investigated under rotating bending conditions (R = - 1), employing maximum alternating stresses in the range of 358-420 MPa. A numerical simulation, employing a FEM commercial code, was carried out in order to describe the fatigue behavior of the coated systems. This investigation has allowed a better understanding of the fatigue behavior of the coated systems obtained by HVOF thermal spraying and the correlation of such a behavior with important parameters such substrate roughness, coating microstructural characteristics and its adherence to the substrate

Cette thèse utilise la mathématique et la théorie de l'économie financière pour étudier la gestion de la pollution, la valeur d'une centrale électrique thermique et le prix d'une ressource naturelle non renouvelable. Elle est composée de trois essais. Le premier essai analyse la décision d'investir afin de réduire les émissions d'un polluant de type stock sous deux types d'incertitude : économique (ce qui rend les émissions stochastiques car elles sont une conséquence de l’activité économique) et environnementale (ce qui affecte directement le stock de polluant). La littérature économique récente semble indiquer qu'en présence d'incertitude et de coûts irréversibles, l'action d’investir devrait être retardée. Nous utilisons des concepts de la théorie des options réelles et formulons ce problème de planificateur central comme un problème d'arrêt optimal en temps continu. Nous dérivons la règle d'arrêt correspondante et montrons que lorsque l'incertitude environnementale ou économique est suffisamment élevée, il est optimal d'investir immédiatement pour réduire les émissions. Ces résultats ont des implications sur la gestion des stocks de polluant stock, notamment pour la gestion des gaz à effet de serre. Le second essai s’appuie sur la théorie des options réelles pour évaluer la valeur d’une centrale électrique dans un marché déréglementé. Ce travail est motivé par la vague de déréglementation qui a sévi récemment dans le secteur de l'électricité. La littérature existante cherche plutôt à trouver la valeur d'option de vente d'une certaine quantité d'électricité à un moment donné dans le futur ou modélise la décision d'opérer une centrale électrique par simulation. Notre formulation considère qu'une usine de production d'électricité peut être dans deux états (à l'arrêt ou en fonctionnement); dans chaque état, la firme possède une option « call américaine » sur l'autre état et le passage d'un état à l'autre est coûteux. Nous supposons que le « spark spread » suit un processus de retour à la moyenne avec changements de régime et nous utilisons des données du marché californien pour notre application empirique. Nous montrons qu'avec la prise en compte des coûts de suspension et de génération d'électricité, il y a un effet d'hystérésis: les seuils de spark spread pour les décisions de produire et d'arrêter la production diffèrent. Nous utilisons ensuite ces règles de fonctionnement à court terme dans une méthodologie basée sur des simulations Monte Carlo pour estimer la valeur de la centrale. Le troisième essai rend plus générale la formulation du modèle de Gaudet et Khadr (1991) en considérant une fonction d'utilité non espérée afin de dériver une généralisation de la règle d'Hotelling. Alors que dans le cadre de l'utilité espérée la différence entre le taux de rendement espéré de l'actif risqué (la ressource non renouvelable) et celui d'un actif certain égale une prime de risque qui ne dépend que du coefficient d'aversion relative au risque et de la covariance entre la consommation et le rendement de l'actif risqué, cela n'est plus vrai avec notre fonction d'utilité plus générale. Nous montrons que la prime de risque dépend alors aussi de l'élasticité de substitution intertemporelle (qui n'est plus nécessairement égale à l'inverse du coefficient d'aversion relative au risque), de l'incertitude de l'utilité indirecte et de l'incertitude de l'utilité marginale de la richesse. La prise en compte de ces paramètres additionnels peut avoir des conséquences importantes. Supposons en effet que l'élasticité de substitution intertemporelle soit suffisamment élevée et que l'incertitude de l'utilité indirecte soit suffisamment faible relativement à celle de l'utilité marginale de la richesse. Alors, même si le consommateur est riscophobe et si la covariance entre la consommation et le rendement de la ressource non renouvelable est positive, il est possible que le consommateur exige une prime pour détenir l'actif risqué. Le taux de rendement espéré de ce dernier est inférieur au taux de rendement certain. Ce résultat est bien entendu exclu dans le cas de l'utilité espérée.
Cette thèse utilise la mathématique et la théorie de l'économie financière pour étudier la gestion de la pollution, la valeur d'une centrale électrique thermique et le prix d'une ressource naturelle non renouvelable. Elle est composée de trois essais. Le premier essai analyse la décision d'investir afin de réduire les émissions d'un polluant de type stock sous deux types d'incertitude : économique (ce qui rend les émissions stochastiques car elles sont une conséquence de l’activité économique) et environnementale (ce qui affecte directement le stock de polluant). La littérature économique récente semble indiquer qu'en présence d'incertitude et de coûts irréversibles, l'action d’investir devrait être retardée. Nous utilisons des concepts de la théorie des options réelles et formulons ce problème de planificateur central comme un problème d'arrêt optimal en temps continu. Nous dérivons la règle d'arrêt correspondante et montrons que lorsque l'incertitude environnementale ou économique est suffisamment élevée, il est optimal d'investir immédiatement pour réduire les émissions. Ces résultats ont des implications sur la gestion des stocks de polluant stock, notamment pour la gestion des gaz à effet de serre. Le second essai s’appuie sur la théorie des options réelles pour évaluer la valeur d’une centrale électrique dans un marché déréglementé. Ce travail est motivé par la vague de déréglementation qui a sévi récemment dans le secteur de l'électricité. La littérature existante cherche plutôt à trouver la valeur d'option de vente d'une certaine quantité d'électricité à un moment donné dans le futur ou modélise la décision d'opérer une centrale électrique par simulation. Notre formulation considère qu'une usine de production d'électricité peut être dans deux états (à l'arrêt ou en fonctionnement); dans chaque état, la firme possède une option « call américaine » sur l'autre état et le passage d'un état à l'autre est coûteux. Nous supposons que le « spark spread » suit un processus de retour à la moyenne avec changements de régime et nous utilisons des données du marché californien pour notre application empirique. Nous montrons qu'avec la prise en compte des coûts de suspension et de génération d'électricité, il y a un effet d'hystérésis: les seuils de spark spread pour les décisions de produire et d'arrêter la production diffèrent. Nous utilisons ensuite ces règles de fonctionnement à court terme dans une méthodologie basée sur des simulations Monte Carlo pour estimer la valeur de la centrale. Le troisième essai rend plus générale la formulation du modèle de Gaudet et Khadr (1991) en considérant une fonction d'utilité non espérée afin de dériver une généralisation de la règle d'Hotelling. Alors que dans le cadre de l'utilité espérée la différence entre le taux de rendement espéré de l'actif risqué (la ressource non renouvelable) et celui d'un actif certain égale une prime de risque qui ne dépend que du coefficient d'aversion relative au risque et de la covariance entre la consommation et le rendement de l'actif risqué, cela n'est plus vrai avec notre fonction d'utilité plus générale. Nous montrons que la prime de risque dépend alors aussi de l'élasticité de substitution intertemporelle (qui n'est plus nécessairement égale à l'inverse du coefficient d'aversion relative au risque), de l'incertitude de l'utilité indirecte et de l'incertitude de l'utilité marginale de la richesse. La prise en compte de ces paramètres additionnels peut avoir des conséquences importantes. Supposons en effet que l'élasticité de substitution intertemporelle soit suffisamment élevée et que l'incertitude de l'utilité indirecte soit suffisamment faible relativement à celle de l'utilité marginale de la richesse. Alors, même si le consommateur est riscophobe et si la covariance entre la consommation et le rendement de la ressource non renouvelable est positive, il est possible que le consommateur exige une prime pour détenir l'actif risqué. Le taux de rendement espéré de ce dernier est inférieur au taux de rendement certain. Ce résultat est bien entendu exclu dans le cas de l'utilité espérée.
Using tools from mathematical finance and economic theory, this thesis studies the impact of uncertainty and irreversibility on decision-making related to the management of pollution, energy production, and the extraction of a non-renewable resource. It consists of three essays. The first essay analyzes the decision to invest to reduce the emissions of a stock pollutant under two types of uncertainty: economic (emissions are stochastic because of changes in economic activity) and environmental (which affects directly the stock of pollutant). A number of recent papers find that the decision to invest to reduce the emissions of a stock pollutant should be delayed in the presence of sunk costs and uncertainty. Using concepts from the theory of Real Options, we formulate a social planning problem in continuous time, derive the corresponding optimal stopping rule, and show that when economic or environmental uncertainty is large enough, it is optimal to invest immediately to reduce emissions. These results have implications for the management of stock pollutants and particularly for global warming. The second essay is concerned with the valuation of energy generating assets in a deregulated electricity market. The recent wave of deregulation initiatives in the electricity industry has created the need to value energy-generating assets in an uncertain environment in order to facilitate their sale. However, a number of authors have noted discrepancies between valuations predicted by a conventional cost-benefit approach and observed transactions. In this chapter, I analyze the importance of explicitly accounting for technological constraints in the generation process by modeling the decision to start and stop the production of electricity by a gas-powered plant. With the inclusion of these constraints, the generator may be in two different states, idle or generating electricity. In either state its operator has a call option to switch to the other state. These options depend on the spark spread (the difference between the price of electricity and the price of the fuel used to generate it, adjusted for equivalent units), which is assumed to follow a mean reverting process with regime changes. I use data from the California deregulated market to estimate the thresholds for starting and stopping production. These results are entered in a simple simulation framework to estimate the value of the electricity-generating asset in a competitive market. I find significant differences between a standard cost-benefit analysis and this Real Options approach. In my third essay, I derive a testable form of the price dynamics of a non-renewable natural resource in the context of a general equilibrium portfolio choice model where the representative agent has a non-expected utility function. The non-renewable nature of the resource introduces an element of irreversibility in the portfolio choice. An analog of Hotelling's rule is derived. In an expected utility framework, the difference between the rate of return of the risky asset (the non-renewable resource) and that of the riskless one equals a risk premium that depends only on the coefficient of relative risk aversion and the covariance between consumption and the return of the risky asset. I show that with this more general specification of the utility function, the risk premium depends also on the instantaneous elasticity of substitution (IES, which is not necessarily equal to the inverse of the coefficient of relative risk aversion), the uncertainty of the indirect utility function and the uncertainty of the marginal utility of wealth. These results have important consequences. If the IES is large enough and if the uncertainty of the indirect utility function is small enough, a risk-averse consumer may be willing to pay a premium to hold the risky asset even though the covariance between its return and consumption is positive. This case is of course excluded in the expected utility framework.
Using tools from mathematical finance and economic theory, this thesis studies the impact of uncertainty and irreversibility on decision-making related to the management of pollution, energy production, and the extraction of a non-renewable resource. It consists of three essays. The first essay analyzes the decision to invest to reduce the emissions of a stock pollutant under two types of uncertainty: economic (emissions are stochastic because of changes in economic activity) and environmental (which affects directly the stock of pollutant). A number of recent papers find that the decision to invest to reduce the emissions of a stock pollutant should be delayed in the presence of sunk costs and uncertainty. Using concepts from the theory of Real Options, we formulate a social planning problem in continuous time, derive the corresponding optimal stopping rule, and show that when economic or environmental uncertainty is large enough, it is optimal to invest immediately to reduce emissions. These results have implications for the management of stock pollutants and particularly for global warming. The second essay is concerned with the valuation of energy generating assets in a deregulated electricity market. The recent wave of deregulation initiatives in the electricity industry has created the need to value energy-generating assets in an uncertain environment in order to facilitate their sale. However, a number of authors have noted discrepancies between valuations predicted by a conventional cost-benefit approach and observed transactions. In this chapter, I analyze the importance of explicitly accounting for technological constraints in the generation process by modeling the decision to start and stop the production of electricity by a gas-powered plant. With the inclusion of these constraints, the generator may be in two different states, idle or generating electricity. In either state its operator has a call option to switch to the other state. These options depend on the spark spread (the difference between the price of electricity and the price of the fuel used to generate it, adjusted for equivalent units), which is assumed to follow a mean reverting process with regime changes. I use data from the California deregulated market to estimate the thresholds for starting and stopping production. These results are entered in a simple simulation framework to estimate the value of the electricity-generating asset in a competitive market. I find significant differences between a standard cost-benefit analysis and this Real Options approach. In my third essay, I derive a testable form of the price dynamics of a non-renewable natural resource in the context of a general equilibrium portfolio choice model where the representative agent has a non-expected utility function. The non-renewable nature of the resource introduces an element of irreversibility in the portfolio choice. An analog of Hotelling's rule is derived. In an expected utility framework, the difference between the rate of return of the risky asset (the non-renewable resource) and that of the riskless one equals a risk premium that depends only on the coefficient of relative risk aversion and the covariance between consumption and the return of the risky asset. I show that with this more general specification of the utility function, the risk premium depends also on the instantaneous elasticity of substitution (IES, which is not necessarily equal to the inverse of the coefficient of relative risk aversion), the uncertainty of the indirect utility function and the uncertainty of the marginal utility of wealth. These results have important consequences. If the IES is large enough and if the uncertainty of the indirect utility function is small enough, a risk-averse consumer may be willing to pay a premium to hold the risky asset even though the covariance between its return and consumption is positive. This case is of course excluded in the expected utility framework.

De plus en plus, les études de sécurité incendie reposent sur l’ingénierie de la sécurité incendie. Il s’agit notamment à l’aide de codes de calcul, de réaliser des simulations numériques visant à définir les règles de sécurité à appliquer. Ainsi, des nombreuses études ont permis d’améliorer les codes de calcul et de définir les bases et guides techniques à respecter pour la réalisation de ces études. Toutefois, si cela est vrai pour le domaine de la résistance au feu, de l’évacuation ou du désenfumage, ce n’est pas encore le cas dans le domaine de la réaction au feu. Cette dernière représente la manière dont le matériau va se comporter comme combustible et elle caractérise l’aptitude de ce matériau à s’enflammer et à contribuer à un incendie.Dans ce contexte, l’objectif de ces travaux de thèse est d’étudier et de prédire la cinétique de décomposition thermique, la combustion et la propagation de flamme d’un matériau bois. Pour cela, la méthode de travail retenue est multi-échelle, à la fois expérimentale et numérique. Cette approche permet dans un premier temps de simplifier les phénomènes dans le but de déterminer les propriétés du matériau, puis d’ajouter de la complexité à échelle croissante, afin d’identifier les processus pilotant la propagation de flamme et de définir les bases pour une étude d’ingénierie. Au total, 4 échelles de travail ont été étudiées :- A petite échelle, concernant uniquement la phase solide. Elle permet d’extraire certaines propriétés du matériau en travaillant sur des échantillons de l’ordre du milligramme. Les propriétés extraites sont les propriétés thermiques et cinétiques, indispensables pour caractériser l’échauffement et la décomposition thermique du matériau à échelle plus grande.- A moyenne échelle, incluant l’influence de la phase gazeuse avec notamment le développement de la flamme à la surface de l’échantillon. Les échantillons sont de l’ordre de la centaine de gramme avec une épaisseur identique à l’application finale du produit. L’objectif est dans un premier temps d’identifier les paramètres de combustion du matériau, tels que la chaleur de combustion, le taux de formation de suie, de monoxyde de carbone, etc. Dans un second temps, il a s’agit de valider numériquement l’ensemble des propriétés ainsi extraites (propriétés thermiques, cinétiques et de combustion) par comparaison avec les données expérimentales (taux de dégagement de chaleur, perte de masse, températures, etc.).- A échelle intermédiaire, utilisant des échantillons de l’ordre du kilogramme. Elle tient compte de la propagation de flamme à la surface de l’échantillon. De ce fait, les processus pilotant cette propagation sont étudiés. Cette échelle permet d’évaluer l’aptitude du code à prédire la cinétique de propagation de flamme. Deux modes de propagation sont investigués : contre-courant et co-courant. Cette échelle permet également d’établir certaines bases pour la réalisation d’étude d’ingénierie de réaction au feu.- A échelle finale, couplant les deux modes de propagation étudiés. L’objectif est alors de valider les observations faites à l’échelle précédente et d’étayer les bases pour une étude d’ingénierie
Increasingly, fire safety relies on fire safety engineering. This involves, in particular, using calculation codes, performing numerical simulations aimed at defining the safety rules to be applied. Thus, numerous studies have made it possible to improve the calculation codes and define the bases and technical guides to be respected for carrying out these studies. However, while this is true in the field of fire resistance, evacuation or smoke control, it is not yet the case in the field of reaction to fire. The latter represents how the material will behave as a fuel and it characterizes the ability of that material to ignite and contribute to a fire.In this context, the objective of this thesis work is to study and predict the kinetics of thermal decomposition, combustion and flame propagation of wood material. For this, the working method adopted is multi-scale, both experimental and digital. This approach allows initially to simplify the phenomena in order to determine the properties of the material, then to add complexity on an increasing scale, in order to identify the processes controlling the propagation of flame and to define the bases for an engineering study. In total, 4 working scales were studied:- At a small scale, which concerns only the solid phase. It permits to extract some properties of the material by working on samples of the order of a milligram. The properties extracted are the thermal and kinetic properties, essential to characterize the heating and thermal decomposition of the material on a larger scale.- At medium scale, including the influence of the gas phase within particularly the development of the flame on the surface of the sample. The samples are of the order of a hundred grams with a thickness identical to the final application of the product. The objective is first to identify the combustion parameters of the material, such as the heat of combustion, the rate of formation of soot, carbon monoxide, etc. Secondly, it concerns the numerical validation of all the properties extracted (thermal, kinetic and combustion properties) by comparison with the experimental data (rate of heat release, loss of mass, temperatures, etc. ).- At the intermediate scale, using samples of the order of one kilogram. It takes into account the propagation of flame on the surface of the sample. Therefore, the processes driving this propagation are studied. This scale is used to assess the ability of the code to predict the kinetics of flame propagation. Two modes of propagation are investigated: counter-current and co-current. This scale also makes it possible to establish certain bases for carrying out a reaction to fire engineering study.- At final scale, two studied modes of propagation are coupled. The objective is then to validate the observations made at the previous scale and to support the basis for an engineering study

La présente étude porte sur l'influence de la vitesse de refroidissement et du taux d'inoculation sur la structure de solidification des fontes à graphite sphéroïdal. Des modèles de simulation numérique de la solidification sont proposés. Des pièces comportant 5 cylindres de diamètres différents, instrumentés à l'aide de thermocouples, ont été coulées. Les courbes de refroidissement ont été dépouillées par analyse thermique directe et dérivée. La structure des cylindres a été caractérisée par analyse d'images : on a ainsi déterminé la densité surfacique de nodules, leur densité volumique, le taux de graphite et celui de cémentite. Des corrélations entre ces paramètres ont été établies et chiffrées, de même que des corrélations entre les caractéristiques des courbes de refroidissement et les paramètres structuraux des pièces. L'ensemble des corrélations expérimentales obtenues représente un moyen empirique pour décrire l'effet du taux d'inoculation et de la vitesse de refroidissement sur la structure de solidification des fontes. Les différents aspects de la simulation numérique et de la confrontation entre les résultats des calculs et les données expérimentales sont ensuite successivement abordés. La cinétique de solidification est décrite par un modèle qui comporte des lois de germination et de croissance des sphères eutectiques (nodule de graphite plus coquille d'austénite). On présente enfin un modèle amélioré qui considère le dépôt d'austénite hors des sphères eutectiques. La confrontation simulation-expérience montre que le type de modélisation examine permet de décrire l'effet de l'inoculation et de la vitesse de refroidissement sur la structure des pièces coulées. Cette approche peut aider à la rationalisation des connaissances empiriques que l'on a de ces phénomènes en fonderie

La filière solaire des centrales actuellement existantes se base essentiellement sur des cycles classiques à vapeur. Mais il est aussi possible de développer une filière gaz en utilisant des turbines à gaz avec des cycles ouverts ou fermés. Dans cette optique a été développée une méthode générale d'optimisation du rendement d'un système capteur solaire à air - moteur thermique, en s'appuyant sur un fonctionnement en cycle de CARNOT puis en cycle de BRAYTON avec ou sans régénération. Les écarts de température à la source et au puits, les pertes thermiques directes entre source et puits sont pris en compte, ainsi que le rendement de régénération pour le cycle de Brayton. L’étude de la sensibilité paramétrique est faite en prenant la température du puits ou la température de stagnation comme référence. Cette première partie se termine par la présentation de quelques résultats significatifs, permettant de situer l'importance de ces paramètres dans la conception des moteurs thermiques de ce type. Dans la deuxième partie, l'étude en régime de relaxation de flux radiatif de ces capteurs solaires comportant des matrices poreuses mène à l'écriture des équations de bilan d'énergie pour les phases solide et fluide. Leur résolution analytique simplifiée en négligeant les termes de diffusion dispersion et le terme d'inertie du fluide aboutit à des valeurs du coefficient volumique de transfert h qui s'accordent avec ceux du régime stationnaire. Le modèle numérique développe ensuite pour la résolution des équations complètes est basé sur la méthode des volumes finis et permet l'identification de h par comparaison des profils de température calculés et expérimentaux. Le présent travail se limite aux milieux poreux suivants: les copeaux de duralumin, la laine de cuivre, la mousse de polyuréthane et les grains de liège. Les valeurs de h déduites du modèle numérique transitoire restent très supérieures à celles déduites du modèle analytique correspondant, mais restent cohérents par rapport aux quelques corrélations de la littérature

L'énergie thermique des mers (ETM) offre une alternative intéressante pour la réduction de l'utilisation des énergies fossiles. En utilisant le gradient de température présent entre l'eau de surface et l'eau en profondeur, il est possible de produire de l'électricité grâce à un cycle thermodynamique. Les expérimentations sont peu nombreuses à l'heure actuelle, en raison d'un coût relativement élevé. Une approche fondamentale est donc développée avec la création de modèles numériques en régime permanent et dynamique. Le modèle en régime statique a été développé à partir d'une description mathématique simplifiée des composants du cycle. Ce modèle permet une évaluation globale des performances du système, incluant le prélèvement et le rejet de l'eau de mer ainsi que le cycle thermodynamique. À partir de la modélisation statique, un modèle dynamique a été établi en appliquant la méthode des systèmes équivalents de Gibbs. Cet outil permet de décrire les phases de démarrage et d'arrêt, d'étudier la modulation de la puissance électrique délivrée au réseau et d'optimiser le cycle. Les résultats de simulations des différents modèles sont confrontés à la littérature et à des données expérimentales, afin d'avoir des éléments de validation. L'un des intérêts du modèle en régime dynamique est la possibilité d'effectuer une analyse de type " premier et second principe " du système. Une optimisation du fonctionnement du cycle est réalisée à partir de cette analyse. Des pistes d'améliorations sont proposées. L'optimisation est réalisée grâce au couplage du modèle dynamique avec l'outil Genopt. Les outils numériques développés permettront d'élaborer des stratégies de contrôle des installations.

Étant de plus en plus isolés, les bâtiments très performants sont très sensibles aux apports solaires transmis par les vitrages ainsi qu'aux apports internes. Dans ce contexte, l'inertie thermique peut être utile en stockant l'énergie excédentaire et en réduisant les variations de température, améliorant ainsi le confort thermique.Évaluer la performance énergétique, environnementale et le confort thermique des bâtiments nécessite des outils de simulation thermique dynamique (STD) fiables. Historiquement, les modélisateurs ont essayé de trouver un compromis approprié entre précision et efficacité. Des hypothèses simplificatrices ont alors été intégrées dans les outils STD et ont un lien étroit avec l'inertie thermique. La validité de telles hypothèses, notamment la globalisation des échanges convectifs et radiatifs GLO intérieurs, ou la distribution forfaitaire des apports solaires transmis par les vitrages nécessitent particulièrement d'être remises en questions dans le contexte des bâtiments très isolés.Ainsi, un modèle découplant les échanges convectifs et radiatifs GLO ainsi qu'un modèle de suivi de la tache solaire (modèles détaillés) ont été implémentés dans une plateforme de simulation mettant en œuvre l'analyse modale et une discrétisation par volumes finis.Une première comparaison entre les modèles détaillés et simplifiés a été réalisée sur des cas d'études du "BESTEST", intégrant aussi des résultats d'outils STD de référence au niveau international (EnergyPlus, ESP-r, TRNSYS). Un travail similaire a été réalisé sur le cas d'une maison passive instrumentée (plateforme INCAS à Chambéry) en utilisant des techniques d'analyses d'incertitudes et de sensibilité.Les résultats montrent qu'une tendance à la baisse concernant les besoins de chauffage et de refroidissement existe en ce qui concerne les modèles détaillés considérés ici. D'autre part, il semble que ces modèles détaillés ne contribuent pas à diminuer significativement les écarts entre les simulations et les mesures.

Avec l’accroissement des exigences des avionneurs, les problématiques thermique interviennent de plus en plus tôt dans les phases de conception d’un équipement roue et frein. La première phase de conception, appelée pré-étude, doit permettre de définir les grands choix technologiques pour répondre aux spécifications. Cette phase se déroulant sur une période de l’ordre du mois, la prévision du comportement thermique induit par les différentes solutions doit être de l’ordre de quelques jours. Aussi, les outils de simulation (de type CFD) ne peuvent pas être utilisé, car le temps d’implémentation (maillage) et de calcul ne sont pas adaptés. En outre, compte tenu de la faible maturité du design, aucune CAO n’est disponible. En revanche, le degré de précision et de résolution exigé sur les résultats est plus faible. Dans cette thèse nous proposons un outil de modélisation simplifiée adapté aux contraintes de cette phase de conception, à savoir, un temps d’implémentation et de calcul de l’ordre de quelques heures, et, un très fort niveau de paramétrisation. Pour cela, nous avons tout d’abord établi une représentation géométrique simplifié de l’équipement dans une grille en coordonnées R,T,Z. La simplification géométrique se traduit par une adaptation de la forme des pièces à la grille. L’obtention de cette représentation devient alors automatisable pour réduire le temps d’implémentation. Le modèle thermique utilisé est basé sur l’association d’une approche nodale par l’utilisation de formulation RC et un maillage spatiale adaptable sur chaque pièce qui se rapproche du principe d’une méthode de type volume finis. La complexité du problème thermique (liée à la géométrie, aux transferts multi-modes instationnaires, aux hautes températures et aux non-linéarités) va nous imposer, à des fins d’analyses, la mise au point d’un outil de représentation spatiale et temporelle des grandeurs thermiques. Une décomposition géométrique, associée à une décomposition temporelle du refroidissement par rapport à des temps caractéristiques, a permis d’établir une représentation intelligible des informations sous formes de cartographies. Dans une première étape, des cartographies de températures ont été établies à partir de données d’essais. Ces cartographies ont permis d’énoncer quelques hypothèses sur le sens et l’intensité des transferts, en particulier, conductifs. Dans une seconde étape, les résultats d’un modèle thermo-aéraulique complet de l’équipement, recalés sur les températures d’essais, ont offert la possibilité d’obtenir des cartographies énergétiques par l’intermédiaire des flux et des décompositions spatiale et temporelle. Ces dernières mettent en évidence les lieux et l’intensité des transferts énergétiques, ainsi que, les pièces stockant la chaleur. Cet outil de représentation a pu être utilisé sur d’autres équipements roue et frein, et sur plusieurs énergies de freinage (16 à 64MJ)
For several years, expectations of aircraft manufacturers and airlines have risen as far as reduction of aircraft weight and turn-around time are concerned. Mass reduced wheel and brake equipments tend to reach higher maximal temperature and need to be cooled down more efficiently. Therefore, equipments need to be better designed in terms of heat transfer, especially from the early design phases (i.e. right from the request for proposal). Brake cooling is insured by transient and multi-modal heat transfer, involving particularly, surface-to-surface thermal radiation, natural convection and heat conduction. Furthermore, because of the geometric complexity of the system, three-dimensional heat transfer should be considered. The first aim of this work is to develop a simplified representation of the heat transfer, inside the equipment and with the outdoor, leading to a better acknowledgment of its thermal comportment. This would eventually provide to the engineers some guidelines to a way to help the decision forecast and improve the thermal design of wheel and brake equipments. Secondly, a simplified thermal model should be developed, in order to fill the lack of dedicated tools ,in the preliminary design stage, to predict the thermal comportment. To predict thermal fields, in such a complex system, modelisation approaches, such as finite volume or finite-element methods (the use of CFD in the case of coupled convection/conduction problems) are commonly used in industry. Despite their ability to provide suitable and accurate results, that kind of numerical methods don't fit with the preliminary design stage requirements, especially in term of implementation and calculation time. On the opposite, model based on RC thermal network seems to meet the requirements of fast calculation time and implementation time thanks to fully adapted parameterization

Dans une logique de valorisation globale des ressources, les boues issues des stations d’épuration urbaines, des activités industrielles et de l’agriculture sont en grande partie traitées via des filières de valorisation. Dans la majorité des cas les processus de valorisation imposent en amont une réduction significative de la quantité d’eau présente dans les boues. Dans les filières de traitement il existe donc généralement une première phase de séchage mécanique avant un séchage thermique qui doit permettre d’atteindre une siccité de 80%. Le niveau de déshydratation étant directement lié à l’énergie apportée aux produits il est nécessaire de développer un procédé de séchage à grande efficacité énergétique. L’objectif de cette thèse concerne le développement et la validation d’un outil numérique complet de dimensionnement d’un séchoir couplé à une pompe à chaleur. La mise en place d’une installation pilote au sein du LIMATB a permis d’établir les cinétiques de séchage de plaques de boue soumises à des apports de chaleur de type convectif et conductif. L’analyse et la comparaison des résultats expérimentaux permettent d’observer l’influence des paramètres opératoires (température, humidité et vitesse de l’air, température de contact) sur le temps de séchage et la déformation du produit. Une modélisation 1D des transferts couplés de chaleur et de masse est validée par diverses expérimentations. La prise en compte d’un coefficient de diffusion effectif, intégrant l’effet des crevasses, s’est avérée pertinente pour accéder aux évolutions des champs de température et de teneur en eau dans le produit. De nouveaux scenarii de séchage avec conditions d’air variable, et retournement du produit sont simulés. Ce modèle “produit” a ensuite été combiné à un modèle global de séchoir-tunnel multizone. Celui-ci intègre la circulation de la boue dans le séchoir et l’évolution des caractéristiques de l’air lors de son passage dans chaque zone. Des simulations permettent la prédiction en régime dynamique du taux de siccité du produit en fonction de conditions thermo-aérauliques fixées. En parallèle, un module de calcul complémentaire a été mise en œuvre pour effectuer le dimensionnement d’une pompe à chaleur
Within an approach of wastes global valorization, sludge generated by municipal, industrial and agricultural wastewater treatment plants is mostly re-used in valorization processes. In most of the cases, these recycling processes first make it necessary to reduce significantly the water content in upstream sludge. Generally, the first step of this type of process is a mechanical dewatering phase followed by a thermal drying phase in order to reach a dry content of 80%. As dehydration is directly linked to the amount of energy brought to the product, it is necessary to develop a high energy efficient drying process. This thesis focuses on developing and validating a complete numerical tool for designing a heat pump assisted sludge dryer. The experimental setup within the LIMATB lead to the establishment of the drying kinetics of sludge plates submitted to convective and conductive heat intakes. Thanks to the analysis and the comparison of experimental data, the impact of operating parameters (air temperature, humidity and velocity, contact temperature) on the drying time and the product deformation can be observed. A coupled heat and mass transfer 1D model is validated by various experiments. The taking into account of an effective diffusion coefficient, which integrates the influence of cracks, has been proven relevant to access to the evolutions of temperature and water content gradients in the product. New drying scenarios with variable air conditions and product flipping have been simulated. Then, this model has then been combined to a global multizone tunnel dryer model. It integrates the circulation of sludge in the dryer and the evolution of air characteristics as it goes through each zone. Simulations permit to predict the dry content as a function of the air conditions in dynamic regime. Meanwhile, an additional computing module has been developed with a view to designing the heat pump system

Mesure de l'enthalpie de formation du composé GAMO::(3) et du liquide (MO, GA) riche en gallium. Détermination du diagramme de phases du système (MO, GA) grâce à un calcul complet auto cohérent. Mise au point d'un logiciel d'exploitation des données calorimétriques de mesure de CP en programmation discontinue sur le calorimètre DSC 111 de SETARAM

La conception des bâtiments à faible consommation d'énergie est devenue un enjeu très important dans le but de réduire au maximum la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre associées. Pour y arriver, il est indispensable de connaître les sources potentielles de biais et d'incertitude dans le domaine de la modélisation thermique des bâtiments d'un part, et de les caractériser et les évaluer d'autre part.Pour répondre aux exigences courantes en termes de fiabilité des prévisions du comportement thermique des bâtiments, nous avons essayé dans le cadre de cette thèse de quantifier les incertitudes liés à des paramètres influents, de proposer une technique de diagnostic de l'enveloppe, propager les incertitudes via une méthode ensembliste sur un modèle simplifié et puis proposer une démarche permettant d'identifier les paramètres de modélisation les plus influents et d'évaluer leur effet sur les performances énergétiques avec le moindre coût en termes de simulations.

Les tubes gaine et tubes guide réalisés en alliage de zirconium et utilisés dans les réacteurs à eau pressurisée constituent des éléments de structures essentiels de ce type de réacteur. Soumis à de multiples sollicitations (irradiation, corrosion, hydruration…), ils subissent aussi des contraintes mécaniques multiaxées à une température d'environ 320 °C, ce qui induit du fluage thermique. Cette thèse a pour but d'étudier l'influence de trois paramètres sur le comportement en fluage d'alliages de zirconium qui sont fortement anisotropes : le trajet de chargement, l'état métallurgique et la composition chimique. Compte tenu de la géométrie particulière de ces tubes mais surtout de la multiaxialité des chargements en service (pression interne qui augmente, contrainte axiale…), la première partie de la thèse a consisté en la mise au point d'un dispositif de fluage adapté. Celui-ci a été testé et validé en réalisant des essais sur Zircaloy 4 détendu. La suite de l'étude a été menée à une température fixe, 400 °C, en réalisant des essais pour déterminer deux courbes iso-vitesses de fluage (5 10-9 et 3,510-8 s-1) pour chacun des matériaux testés. La comparaison entre les résultats obtenus sur le Zircaloy 4 détendu et recristallisé a permis de déterminer les effets de l'état métallurgique sur le fluage dans cette gamme de vitesses. L'alliage de référence (M5®) nous a permis de montrer, qu'à cette température, pour cette gamme de contraintes, l'ordre des étapes de mise en charge ne semblait pas avoir d'influence sur le comportement en fluage. Les effets de l'oxygène, de l'étain et du fer ont pu être étudiés grâce à 5 autres alliages (M5® haut et bas oxygène, quaternaires Q12, Q32 et Q42). Enfin, à l'aide du logiciel Sidolo, en utilisant d'une part la base expérimentale sur le M5® et d'autre part celle sur le Zircaloy 4 recristallisé, deux modélisations macroscopiques ont été ajustées sur les résultats expérimentaux. La première utilise un critère de Von Mises (isotrope), la seconde un critère de Hill plus adapté pour les matériaux anisotropes. Aucun de ces deux modèles ne parvient à rendre compte de la forte anisotropie du comportement de fluage à 400°C en particulier pour des valeurs de σZZ / σθθ entre 0,5 et 1
Fuel rods and cladding tubes in zirconium are essential structural parts of Pressurized Water Reactors. There are submitted in service to aggressive environment (vapour at ~320°C, 155 bars, and irradiation) and to multiaxial mechanical loadings leading to thermal creep which has to be quantified. The present work aims to determine the effects of 3 parameters on the mechanical behaviour of different zirconium alloys: the loading path, the metallurgical state (stress-relieved, recrystallized) and the chemical composition. The first step to take was to develop a new device adapted to different geometries of tubes, and to validate it by comparing experimental results obtained upon the stress-relieved Zircaloy 4 to bibliographical results. Second, a large database has been constituted on the M5® in order to highlight the effects of an overloading or of cycling on the circumferential stress, and of the loading path (application of the axial then the circumferential stress, or the contrary or proportional loading). Then by comparing the behaviour of the recrystallized and the stress-relieved Zircaloys 4, the effects of the metallurgical state on this hexagonal alloy on the creep behaviour have also been studied. Lastly, the effects of oxygen, stain and iron have been quantified due to 5 other alloys (M5® low and high oxygen, Q12, Q32 and Q42). The last step of this work corresponds to the model of the macroscopic behaviour of 2 alloys (M5® and Zircaloy 4) with isotropic and anisotropic criteria to prove the necessity of developing a new and strong model adapted to highly anisotropic alloys like Zirconium alloys

La géothermie peu profonde est une énergie qui peut aider l'humanité à atteindre les objectifs du développement durable. Le système de pompe à chaleur géothermique est utilisé pour bénéficier de cette énergie. En tant qu'élément principal du système, la performance de l'échangeur de chaleur souterrain influence directement son efficacité énergétique. Les échangeurs de chaleur souterrains peu profonds sont normalement installés dans les sols, qui présentent une grande hétérogénéité des propriétés hydrothermales. L'objectif principal de ce projet est d'identifier le comportement des échangeurs de chaleur souterrains dans les sols. En résumé, les enquêtes suivantes ont été menées : la première consiste à introduire le transfert hydrothermique dans la modélisation numérique des échangeurs géothermiques installés sur un site en Alsace (France) ; la seconde enquête consiste à identifier les facteurs qui influencent la performance d'un échangeur de chaleur de forage peu profond installé dans les sols ; la troisième étude concerne l'analyse de sensibilité des essais de réponse thermique pour les échangeurs de chaleur de forage installés dans les sols ; la dernière étude traite l'identification de la différence de performance d'un modèle de simulation numérique avec les limites de Neumann et de Dirichlet à la surface du sol pour un échangeur horizontal de chaleur souterraine
Shallow geothermal energy is an energy that can help humanity to reach the goal of sustainable development. Ground-Coupled Heat Pump system is traditionally used to benefit this energy. As a main element of the system, ground heat exchanger performance directly influences its energy efficiency. The shallow ground heat exchangers are normally installed in soils, which show high heterogeneity of hydrothermal properties along the soil profiles. The main objective of this project is identifying how ground heat exchanger behaves in the soil. In summary, the following investigations were conducted: the first is introducing hydrothermal transfer in the numerical modeling of Borehole Heat Exchanger installed at a site in Alsace region (France); the second is identifying the factors influencing the performance of a shallow Borehole Heat Exchanger installed in soils; the third is conducting sensitive analysis of Thermal Response Tests for Borehole Heat Exchanger installed in soils; the fourth is identifying the performance difference of a numerical simulation model with Neumann and Dirichlet boundaries on the ground surface for a Horizontal Ground Heat Exchanger

L’objectif de ce travail est de développer une démarche permettant de prédire l’évolution de la charge microbienne à la surface de carcasses de porc lors d’un transport frigorifique selon les conditions opératoires (température et humidité de l’air de soufflage) et des conditions initiales (profil de température en sortie de chambre froide d’abattoir). La croissance microbienne dépendant notamment de la température et de l’activité de l’eau, il est nécessaire d’étudier les transferts de chaleur et de matière de type diffusif au sein des carcasses et de type convectif autour des carcasses. Ces derniers dépendent de la circulation d’air dans le véhicule frigorifique lorsqu’il est chargé de centaines de demi-carcasses ce qui rend la géométrie particulièrement complexe.De ce fait, ce travail fait appel à diverses disciplines : mécanique des fluides, transferts thermiques et microbiologie prévisionnelle. Le couplage de ces trois disciplines permet d’apporter des réponses scientifiques quant à la qualité sanitaire des carcasses de porc.En travaillant sur un dispositif expérimental reproduisant une semi-remorque chargée de carcasses de porc à l’échelle réduite, les écoulements d’air ont pu être caractérisés par vélocimétrie laser Doppler 2D dans deux configurations de distribution d’air (avec et sans conduits). De plus, les coefficients de transfert convectifs locaux ont pu être estimés à la surface de différentes parties des carcasses de porc et à différentes positions dans la semi-remorque à l’échelle réduite. Un schéma simplifié des écoulements d’air a été établi, il permet de localiser les « zones à risque » dans la semi-remorque chargée (faible circulation d’air et faible coefficients de transfert convectif).En se basant sur les résultats de l’étude expérimentale à l’échelle laboratoire et sur ceux récoltés au cours de vrais transports frigorifiques, la variabilité des paramètres caractérisant l’air circulant autour des carcasses a pu être estimée. Ces informations ont servi de conditions aux limites d’un modèle de transfert de chaleur et de matière (eau) au sein de la partie la plus sensible au niveau microbiologique: le jambon. Ce modèle 3D, résolu par la méthode des éléments finis, permet de prédire l’évolution de la température, de la teneur en eau et de la charge microbienne (Pseudomonas) à la surface de la partie maigre du jambon pour différents scénarios de transport frigorifique. Les résultats ont montré que si le transport commence alors que le cœur des carcasses est encore tiède (15°C au lieu de 7°C selon la réglementation actuelle) la croissance des microorganismes à la surface des carcasses de porc n’est globalement pas plus importante entre l’abattage et l’arrivée sur le site de découpe.Enfin, une étude de terrain a permis de valider les données obtenues à l’échelle du laboratoire et de réaliser une étude énergétique. Il apparait que quelle que soit le pourcentage de carcasses tièdes dans la semi-remorque, la capacité frigorifique du système de production de froid est généralement suffisante pour évacuer la chaleur des carcasses.Cette étude a permis de développer des méthodes de caractérisation des écoulements et des transferts dans une géométrie particulièrement complexe. Elle a montré l’intérêt de coupler des modèles de transfert et de microbiologie prévisionnelle. Les expérimentions à l’échelle laboratoire ont été construites en reproduisant au plus près les conditions réelles grâce à l’appui de spécialistes de la filière viande. Ainsi les carcasses modèles ont été réalisées dans des moules obtenus par impression 3D d’après des scanners X de vraies carcasses. Les résultats de cette étude sont directement utilisables par la profession et les pouvoirs publics pour l’adaptation de la réglementation des transports réfrigérés. La démarche développée pourra être adaptée pour des problèmes similaires dans des enceintes ventilées très encombrées
The objective of this work is to develop an approach allowing to predict the evolution of the microbial load on the surface of pork carcasses during a refrigerated transport according to the operating conditions (temperature and humidity of the blowing air) and initial conditions (temperature profile at the outlet of the slaughterhouse cold room). Since microbial growth depends mainly on temperature and water activity, it is necessary to study heat and mass transfer the transfer within and around the carcasses. These phenomena depend on the circulation of air in the refrigerated vehicle loaded with hundreds of half-carcasses which makes the geometry particularly complex.Thus, this work involves various disciplines: fluid mechanics, heat transfer and predictive microbiology. The coupling of these three disciplines makes it possible to provide scientific answers as to the sanitary quality of the pork carcasses.By conducting experiments on a semitrailer loaded with pork carcasses on a reduced scale, the air flows could be characterized by 2D Doppler laser velocimetry in two air distribution configurations (with and without air ducts). In addition, local convective heat transfer coefficients could be estimated at the surface of different parts of pork carcasses and at different positions in the reduced-scale trailer. A simplified model of the airflow has been established, that makes it possible to identify the "risk zones" in the loaded semi-trailer (low air circulation and low convective transfer coefficients).Based on the results of the experimental laboratory scale study and those collected during actual refrigerated transport, the variability of the parameters characterizing the air circulating around the carcasses could be estimated. This information served as boundary conditions for a model of heat and mass (water) transfer within the most sensitive part at the microbiological level: the ham. This 3D model, solved by the finite element method, makes it possible to predict the evolution of the temperature, the water content and the microbial load (Pseudomonas) on the surface of the lean part of the ham for different scenarios. The results showed that if the transport begins while the heart of the carcasses is still warm (15°C instead of 7°C according to current regulation) the growth of microorganisms on the surface of pork carcasses is generally not more between slaughter and arrival at the cutting site.Finally, a field study validated the data obtained at the laboratory scale and carried out an energy study. It appears that whatever the percentage of warm carcasses in the semi-trailer, the cooling capacity of the cooling system is generally sufficient to evacuate the heat of the carcasses.This study has made it possible to develop a method that characterizes airflow and heat transfer methods in a particularly complex geometry. It showed the interest of coupling transfer models and predictive microbiology models. Experiments at the laboratory scale were built by reproducing the real conditions as closely as possible thanks to the support of specialists in the meat sector. Thus the model carcasses were made in molds obtained by 3D printing from X-Ray scanners of real carcasses. The results of this study are directly usable by the profession and the public authorities for the adaptation of the refrigerated transport regulations. The approach developed may be adapted for similar problems in very congested ventilated enclosures

Ce mémoire de thèse traite la problématique des émissions vibroacoustiques dès les premières phases de conception de machines électriques dans le but de mettre en œuvre des machines robustes, fiables et surtout efficientes répondant aux contraintes dans un large domaine d’applications et spécialement pour le véhicule électrique et hybride. Ce manuscrit ne s’intéresse pas seulement à l’identification et la mise en exergue de la problématique vibroacoustique mais surtout a apporté des solutions et des éléments de réponse à certaines contraintes. La problématique vibroacoustique étant trop vaste et trop complexe, ce travail de thèse se focalise sur les aspects vibroacoustiques d’origine électromagnétiques. Pour ce faire, les méthodes de réduction de bruit sont présentées mais seules les solutions de réduction passive sont évoquées. Ces solutions se basent sur le dimensionnement et la conception par optimisation de machines électriques performantes et moins bruyantes. Cela nous ramène au cœur de ce travail qui est le développement d’outils et de modèles multi-physique réunissant les critères de généricité, rapidité, précision et facilité de couplage. Dans ce cadre, plusieurs modèles électriques, magnétiques, mécaniques, thermiques, et acoustiques sont présentés. Différentes stratégies de couplages et d’approches de modélisation sont investiguées. Des conclusions sont tirées à chaque fois en fonction des besoins pour le cas d’application
This PhD thesis deals with the issue of vibroacoustic emissions from the first design phases of electrical machines in order to have robust, reliable and above all efficient machines that meet the constraints in a wide range of applications and especially electrical vehicles. This manuscript is not only interested in the identification and highlighting the vibroacoustic problem, but above all to brought solutions and response elements to certain constraints. Knowing that the vibroacoustic problem is too vast and complex, this thesis focuses on vibroacoustic aspects of electromagnetic origin. To do so, the methods of noise reduction are presented but only the passive reduction solutions are used. These solutions are based on the design and optimization of efficient and less noisy electrical machines. This brings us back to the core of this work, which is the development of tools and multi-physics models combining the criteria of genericity, speed, accuracy and simplicity of coupling. In this context, several electric, magnetic, mechanical, thermal and acoustic models are presented. Different coupling strategies and modeling approaches are investigated. Conclusions are drawn each time according to the needs for the application use case

Cette thèse est consacrée à l'optimisation de la topologie et de la forme de systèmesmultiphysiques motivés par des applications de l'industrie aéronautique. Nouscalculons les dérivées de forme de fonctions de coût arbitraires pour un modèlefluide, thermique et mécanique faiblement couplé. Nous développons ensuite unalgorithme de type gradient adapté à la résolution de problèmes d'optimisation deformes sous contraintes qui ne requiert par de réglage de paramètres nonphysiques. Nous introduisons ensuite une méthode variationnelle qui permet decalculer des intégrales le long de rayons sur un maillage par la résolution d'unproblème variationnel qui ne requiert pas la détermination explicite de ces lignessur la discrétisation spatiale. Cette méthode nous a ainsi permis d'imposer unecontrainte de non-mélange de phases pour une application à l'optimisationd'échangeurs de chaleur bi-tubes. Tous ces ingrédients ont été employés pour traiterune variété de cas tests d'optimisation de formes pour des systèmes multi-physiques2-d ou 3-d. Nous avons considéré des problèmes à une seule, deux ou bien troisphysiques couplées en 2-d, et des problèmes de tailles relativement élevées en 3-dpour la mécanique, la conduction thermique, l'optimisation de profils aérodynamiques,et de la forme de systèmes en interaction fluide-structure. Un dernier chapitred'ouverture est consacré à l'étude de modèles homogénéisées d'ordres élevés pour lessystèmes elliptiques perforés. Ces équations d'ordres élevés englobent les troisrégimes homogénéisés classiques associés à divers rapports d'échelles pour la tailledes obstacles. Elles pourraient permettre, dans de futurs travaux, de développer denouvelles méthodes d'optimisation pour les systèmes fluides caractérisés par desmotifs multi-échelles, ainsi que couramment rencontré dans la conception deséchangeurs thermiques industriels
This work is devoted to shape and topology optimization of multiphysics systemsmotivated by aeronautic industrial applications. Shape derivatives of arbitraryobjective functionals are computed for a weakly coupled thermal fluid-structuremodel. A novel gradient flow type algorithm is then developed for solving genericconstrained shape optimization problems without the need for tuning non-physicalmetaparameters. Motivated by the need for enforcing non-mixing constraints in thedesign of liquid-liquid heat exchangers, a variational method is developed in orderto simplify the numerical evaluation of geometric constraints: it allows to computeline integrals on a mesh by solving a variational problem without requiring theexplicit knowledge of these lines on the spatial discretization. All theseingredients allowed us to implement a variety of 2-d and 3-d multiphysics shapeoptimization test cases: from single, double or three physics problems in 2-d, tomoderately large-scale 3-d test cases for structural design, thermal conduction,aerodynamic design and a fluid-structure interacting system. A final opening chapterderives high order homogenized equations for perforated elliptic systems. These highorder equations encompass the three classical regimes of homogenized modelsassociated with different obstacle's size scalings. They could allow, in futureworks, to develop new topology optimization methods for fluid systems characterizedby multi-scale patterns as commonly encountered in industrial heat exchanger designs

Le GIEC (groupe d’expert Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat) dans leur 4 ème rapport souligne que les villes européennes seront impactées par des épisodes caniculaires plus fréquents et plus intenses dû aux modifications climatiques ayant lieu au cours du XXI ème siècle. La ville, espace climatique particulier, sensiblement plus chaud que son espace environnant amplifie le phénomène de l’îlot de chaleur urbain (ICU). Pour la ville de Paris, les îlots de chaleur urbains peuvent dépasser de 8 à 10°C les températures relevées quelques kilomètres plus loin. Cet effet est d’autant plus néfaste lors de période caniculaire comme a connu la France en 2003, 2006, 2010 ou bien même en 2015. La connaissance sur le phénomène de la canicule nécessite de mettre en relation des données autant spatiales que temporelles afin de définir des zones à risques .Pour pouvoir simuler une canicule, le modèle SURFEX-TEB, conçu par Météo-France, CNRS, a été choisi. Il permet d’estimer la température en ville à partir de conditions climatiques des plus hautes atmosphères. Ces prévisions sont importantes notamment en période de canicule où les écarts de température entre la ville et sa banlieue peuvent dépasser 8C°. Le risque caniculaire, induit par les ICU, est complexe à appréhender et à représenter.Pour caractériser, appréhender et représenter la canicule, avec l’aide du modèle SURFEX-TEB, nous avons effectué une assimilation avec des mesures réalisées pendant la canicule de 2015 sur Paris. Cette assimilation met en évidence par exemple les phénomènes d’accumulation et l’impact des configurations des appartements sur les températures intérieures et extérieures. Nos différentes configurations ont permis de confirmer l’importance de considérer les températures intérieures lors de périodes caniculaires.Ce travail de recherche propose donc un éclairage spécifique et technique de la représentation des canicules. Son objectif est une meilleure représentation des canicules et l’estimation de leur dangerosité en fonction de la durée du phénomène, de son intensité et des caractéristiques urbaines et humaines. Des cartes décrivant la canicule et sa dangerosité sont mises en valeur grâce à l’élaboration d’un site web grand public.Les résultats de cette recherche soulèvent une interrogation sur les seuils de canicule. Ils soulignent l’importance d’introduire un seuil de canicule intérieur et démontrent le rôle de la configuration urbaine et en particulier des types d’habitation pour mieux prendre en compte la dangerosité des canicules et espérer mieux atténuer leurs effets
The IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) in its 4th report underlines that the European cities will be impacted by more frequent and more intense scorching episodes due to the climatic modifications taking place during the XXIth century. Peculiar climatic areas, significantly hotter than their surroundings, cities amplify the phenomenon of the urban heat island (UHI). In the example of Paris, the urban islands of heat can exceed by 8°C to 10°C the temperatures measured a few kilometers away. This effect is all the more fatal as heat wave periods become more and more regular (2003, 2006, 2010, 2015). The knowledge on the heat wave phenomenon requires to put in relation spatial and temporal data so as to define high-risk areas.To be able to simulate a heat wave, the SURFEX-TEB model, designed by Météo-France, and CNRS, was chosen. It allows to estimate the temperature in town from weather conditions of the highest atmospheres. These forecasts are particularly important in heat wave periods where temperature differences between cities and suburban areas can exceed 8°C. The heat wave risk, resulting from the UHI, is complex to both understand and represent.To characterize, understand and represent the heat wave by the means of the SURFEX-TEB model, we made a data fusion with measures realized during the 2015 heat wave in Paris. This assimilation highlights, for instance, the accumulation phenomena and the impact of the apartments configuration on the inside and outside temperatures. Our various configurations allowed to confirm the importance of taking into account the internal temperatures during heat waves periods.This research thus proposes a specific and technical perspective of the heat waves representation. Its objectives are a better representation of heat waves and a sharper estimation of their dangerousness according to the phenomenon duration, its intensity and the urban and human features. Maps describing the heat wave and its dangerousness are highlighted thanks to the elaboration of a public Web site.The results of this research rise an interrogation on the thresholds of heat wave. They underline the importance to introduce an internal threshold of heat wave and demonstrate the role of the urban configuration, particularly the types of house. This should contribute to better take into account the dangerousness of heat waves and to improve the mitigation of their effects

L'objectif de cette étude est de mettre en place une bibliothèque de modèles en thermique du bâtiment. Il s'agit de mener à bien le couplage en régime dynamique d'un bâtiment aux équipements énergétiques associes. Notre contribution porte notamment sur la modélisation des phénomènes thermiques a l'intérieur d'une cellule d'habitation. Un couplage de la méthode zonale et de l'analyse intégrale au voisinage des parois est réalisé. L'air intérieur de la cellule est décomposé en plusieurs zones isothermes et des bilans de masse et d'énergie sont établis, en régime transitoire, pour chacune des zones. Les différents types de transfert convectif sont recensés et étudiés : transfert entre l'air intérieur et les parois, transfert entre strates d'air, transfert entre l'air intérieur et l'air de renouvellement, transfert entre l'émetteur et l'air intérieur. Les transferts conductifs à travers les parois et les transferts radiatifs intérieurs sont également pris en compte. Nous présentons par la suite le dispositif expérimental de l'étude ; les protocoles de validation sont décrits ainsi que les laboratoires d'essais : la salle de génie climatique dédiée au test d'émetteurs, le banc diaphragme destiné à la caractérisation de chaudières domestiques et l'immeuble expérimental ou des systèmes de chauffage aussi bien individuels que collectifs sont installés. Puis, les résultats de la phase de validation des modèles sont présentés et commentes. Les résultats de validation sont satisfaisants et l'importance des phénomènes de diffusion dans l'air est soulignée.

Ce travail concerne la modelisation de la croissance d'une vegetation dans son ecosysteme. Le modele est bati sur l'ecriture d'equations phenomenologiques qui decrivent les dynamiques de la biomasse, de l'humidite du sol et de l'humidite atmospherique. Il constitue un outil predictif pour connaitre l'etat de la vegetation de demain. C'est aussi une des bases de depart pour un ensemble de recherches a caractere essentiellement methodologique mettant en uvre le concept d'etalabilite. Le modele etabli a ete traite numeriquement et a donne lieu a de multiples simulations. Il a egalement fait l'objet d'une animation video simulant l'evolution de la vegetation dans differents contextes

Les énergies fossiles jouent un rôle fondamental dans l'économie, la société et la politique. Il existe différentes énergies renouvelables pouvant présenter une alternative telles le solaire, l'éolien, l'hydro-électrique ou encore la biomasse. Parmi ces énergies renouvelables, la biomasse est la seule source de carbone pouvant être utilisée pour la production de carburants, produits chimiques ou matériaux. Parmi les produits chimiques issus de la biomasse, la production de molécules plateformes comme l'acide lévulinique (AL) et ses esters est une voie attractive. Ces molécules peuvent être obtenues par solvolyse de la cellulose ou hémicellulose. L’hydrogénation de ces molécules plateformes conduit à la production de γ-valerolactone (GVL) qui peut aussi être considéré comme une molécule plateforme. Pour favoriser le passage à l'échelle industrielle et trouver les conditions opératoires optimales vis-à-vis de la sécurité et des coûts de production, les questions suivantes doivent être répondues : - Quel est le risque thermique de cette réaction d' hydrogénation? ; - Quel réactif doit-on utiliser : AL ou ses esters? ; - Afin de favoriser l’intégration énergétique, comment mesurer les enthalpies de réactions? Dans un premier temps l'évaluation des risques thermiques pour l' hydrogénation de l’acide lévulinique en GVL catalysée par Ru/C dans l'eau a été effectuée. Un modèle cinétique simple incluant un bilan énergétique en condition pseudo-adiabatique a été développé pour estimer les constantes cinétiques et les paramètres de risque thermique. Par cette étude, il a été possible de déterminer des conditions opératoires sûres pour ce système afin de prévenir les emballements thermiques. Dans un deuxième temps, une approche structure-réactivité a été effectuée en utilisant le concept de relation linéaire de l’énergie libre, à savoir l’équation de Taft. Cette équation a été utilisée pour l'hydrogénation de l'acide lévulinique et de ses esters en GVL catalysée par Ru/C. Le GVL a été utilisé comme solvant pour solubiliser les différents réactifs : AL, lévulinate de méthyle (LM), d'éthyle (LE) et de n-butyle (LB). Il a été démontré que la première étape cinétique, à savoir l'hydrogénation de LA, LM, LE ou LB en leurs intermédiaires et la cinétique de la deuxième étape, à savoir la cyclisation suivent l'équation de Taft. Les effets polaires et stériques ont été évalués et il a été montré que l'effet polaire gouverne ces étapes réactionnelles. La dernière partie de cette thèse consiste à estimer les enthalpies de réaction par calorimétrie. L'estimation de ces constantes thermodynamiques peut s'avérer complexe parce que le GVL est utilisé comme solvant et qu'il n'y a pas d'informations sur les intermédiaires. L’hydrogénation du lévulinate de méthyle a été sélectionnée pour cette étude. Une méthode utilisant les données calorimétriques et analyse chimique a permis d’évaluer l'enthalpie réactionnelle globale et les enthalpies des 2 réactions consécutives. Il a été montré que l'enthalpie globale a une valeur de -51.5 kJ/mol de GVL produits montrant que le système est dans sa globalité exothermique. L’enthalpie d'hydrogénation a été estimée à -58-66 kJ/mol de LM consommé et celle de cyclisation à +7,16 kJ/mol de GVL produits
Fossil energy plays a fondamental role in the economy, society and politics. Till now, different renewable energy are explored to be an alternative for energy supply, such as wind, solar, hydro­ and biomass energy. Among these renewable energy, biomass is regarded as the organic carbon source which can be applied for production of fuels, chemicals or materials. Among the bio-based chemicals, production of platform molecules such as levulinic acid (LA) and its esters is one of attractive way for biomass valorization. LA and its esters can be obtained through hydrolysis and alcoholysis of cellulose or hemicellulose. By further hydrogenation, γ-valerolactone (GVL) is produced and it is also regarded as a platform molecule for further upgrading to biofuels and chemicals with wide application. To scale-up the hydrogenation reaction and to find the optimum operating conditions towards safety and cost, the following questions must be answered : - What is the thermal risk of this reaction? ; - Which starting materials to choose (LA or esters)? ; - For a better energy integration of this process, how to measure the reaction enthalpies? Herein, at first, thermal risk assessment for hydrogenation of LA to GVL catalyzed by Ru/C in water was performed. A simplified kinetic model including energy balance under near-adiabatic conditions was developed to estimate the kinetic constants and thermal risk parameters of this reaction system. Through this thermal risk assessment, it was possible to know the safe operation conditions for this reaction system, i.e., preventing the risk of thermal runaway. Secondly, a structure-reactivity approach was carried out using the concept of Linear Free Energy Relationships (LFER). i.e., Taft equation. The Taft equation (LFER) was applied to hydrogenation of LA and its corresponding esters to GVL catalyzed over Ru/C. GVL was used as a solvent to allow the solubility of the different reactants, namely, LA, methyl levulinate (ML), ethyl levulinate (EL) and n-butyl levulinate (BL). It was demonstrated that the kinetics of the first step, i.e., hydrogenation of LA, ML, EL or BL to the corresponding intermediates and the kinetics of the second step, i.e., ring-closure follow Taft equation. The polar and steric effect of the substituents were evaluated, and it is shown that polar effect governs the kinetics of both reaction steps. Thirdly, the estimation of reaction enthalpies by calorimetry experiments was done. The estimation of such thermodynamic constants by using different thermodynamic models can be hazardous, because in this study GVL was used as a solvent and there are no data concerning the intermediates. Hydrogenation of methyl levulinate (ML) to GVL catalyzed over Ru/C was selected for this study. A method which links calorimetry measurement with composition analysis was developed to determine the reaction enthalpies of the overall reaction and two consecutive steps. It was found that the overall reaction enthalpy was -51.5 kJ/mol of GVL produced, which indicates that the reaction for production of GVL from ML is exothermic. The reaction enthalpy for the first hydrogenation step was calculated to be -58.66 kJ/mol of ML consumed, and for the reaction enthalpy for the second ring-closure step was calculated to be +7.16 kJ/mol of GVL produced

Cette thèse de doctorat est consacrée à l'étude mathématique de deux types de problèmes de jonction. Le premier modèle est obtenu comme limite variationnelle d'un problème d'élasticité avec jonction de faible épaisseur, l'adhésif occupant la jonction a une rigidité de l'ordre de l'épaisseur. La densité élastique W de l'adhésif est complétée par une densité d'énergie surfacique convexe h non nécessairement régulière. Cette densité traduit une contrainte mécanique entre adhérents et l'adhésif imparfaitement collés. On montre que le modèle limite consiste à remplacer la jonction par une contrainte qui est l'inf-convolution de h et de la densité surfacique limite de W. Dans un cadre scalaire on effectue l'analyse des concentrations de gradient à l'interface au moyen d'outils récents issus de la théorie de la mesure. Dans le second modèle, la rigidité de l'adhésif est de l'ordre inverse de l'épaisseur de le jonction, la densité élastique du matériaux adhérent a une croissance super-linéaire alors que celle de l'adhésif croit linéairement. Suivant la stratégie utilisée pour le premier problème on propose un modèle simplifié mais fiable comme limite variationnelle lorsque l'épaisseur tend vers zéro. A la limite la fine couche intermédiaire est remplacée par une interface pseudo-plastique prédisant la formation de fissures.

Des outils analytiques, numériques et expérimentaux sont développés dans ce travail de thèse pour déterminer les températures et les paramètres de contact dans les solides soumis à l’échauffement par frottement. Il s’agit ici des machines tournantes où le frottement a lieu en périphérie, dans le sens de la rotation. Nous nous sommes intéressés à deux types de contacts : (i) bagues-rouleaux d’un roulement ; donc 3 cylindres à axes parallèles et (ii) disque-secteur; équivalent au contact balai-collecteur d’un générateur électrique. Pour la première configuration, nous proposons, d’une part, un modèle analytique pour déterminer le coefficient de partage de flux et les températures des 3 solides et, d’autre part, une modélisation numérique pour étudier les phénomènes de convection dans l’entrefer du roulement. Pour la seconde configuration, une expérimentation et des modélisations analytiques et numériques sont développées pour déterminer les températures, le partage de flux secteur-disque et les paramètres thermiques de contact. Ces derniers sont estimés par inversion de mesures. Nous présentons les évolutions des températures et du partage de flux pour les deux configurations étudiées et nous analysons les tendances en fonctions des paramètres physiques du problème. Nous proposons des corrélations pour le nombre de Nusselt associé à la convection dans la cavité formée par les bagues et les rouleaux du roulement. L’étude expérimentale, associée au modèle analytique développé pour le dispositif secteur-disque, a permis d’estimer le facteur de génération de flux (appelé également coefficient de partage intrinsèque) et la résistance thermique de contact à partir de mesures de températures réalisées dans le secteur et dans le disque
Analytical, numerical and experimental tools are developed in this thesis to determine the temperatures and the thermal contact parameters in solids subjected to frictional heating. This friction takes place I the periphery of rotating machines. We were interested in two types of contacts: (i) ring-rollers of a bearing; made of 3 cylinders with parallel axes and (ii) disc-sector; equivalent to the brush-collector contact of an electric generator. For the first configuration we propose, on the one hand, an analytical model to determine the heat partition coefficient and the temperatures of the 3 solids, and on the other hand, a numerical modeling to study the convection phenomena in the bearing gap. For the second configuration, an experimental study serve to complete the analytical and numerical models developed to determine the temperatures, the partition of heat flux at the sector-disc contact and the thermal contact parameters. This latter are estimated through inverse methods. We present the evolution of temperatures and the partition of heat flux for the two studied configurations and we analyze the tendencies observed as a function of the physical parameters involved. We propose correlations for the Nusselt number associated to the convection in the cavity formed by the rings and the rollers of the bearing. The experimental study, together with the analytical model developed for the sector-disc device, made it possible to estimate the intrinsic heat partition coefficient and the thermal contact resistance from the temperature measurements taken at different points of the sector and disc

Les travaux développés dans cette étude ont visé à étudier dans le cas d'une projection thermique les relations entre la morphologie de particules de poudre écrasées à la surface d'un subjectile, les caractéristiques finales des revêtements correspondants et les conditions opératoires (paramètres de projection, angle de projection, etc. ). Dans un premier temps, la morphologie de particules de poudre écrasées à la surface d'un subjectile poli a été déterminée d'une part par des facteurs de forme, se rapportant à un diamètre équivalent, un facteur d'élongation et un taux d'éclaboussure, et d'autre part par des mesures tridimensionnelles des profils. Le rendement de projection, le taux de porosité et la résistance à l'usure par érosion de revêtements épais ont été déterminés dans un second temps. Des modèles heuristiques simples, basés sur l'établissement de fonctions de transfert entre la distribution granulométrique de la poudre et la distribution des diamètres équivalents des particules écrasées ont été développées. Ils permettent de remonter la chaîne du processus de formation des revêtements.

L'incapacité et l'invalidité sont des risques couverts dans le cadre de la prévoyance complémentaire et des contrats Emprunteurs. La faiblesse des prestations des régimes de base et le développement des organismes de crédits à la consommation concourent à l'expansion du marché de l'incapacité et de l'invalidité. L'obligation de constituer des provisions suffisantes pour la couverture de ces risques, emmène l'organisme assureur à choisir entre l'utilisation d'une loi de maintien de référence (loi du BCAC par exemple) "rassurante" et d'une loi estimée sur le portefeuille de la compagnie qui risque de générer des erreurs d'échantillonnage à cause de la faiblesse des effectifs des sinistrés. L'estimation des lois de maintien présentent des difficultés qui nécessitent de s'interroger sur le choix de la méthodologie. Dans notre étude nous avons privilégié les méthodes paramétriques d'estimation qui présentent l'avantage de se contenter d'un nombre d'observations beaucoup moins important que les méthodes d'estimation non paramétriques avec une nouvelle approche qui consisteà modéliser la fonction espérance résiduelle. Nous avons par la suite modéliser l'influence de la variable exogène âge à l'entrée sur les lois de maintien. Le modèle paramétrique ainsi obtenu, intègre une variable exogène quantitative. Une extension du test du X2 aux données censurées à droite et tronquées à gauche a été proposée afin de pouvoir vérifier la validité des modèles paramétriques exposés.

Cette thèse étudie la faisabilité de la diffusion de contenu sur un réseau tolérant aux délais (DTN) dans une zone urbaine. L'application cible est la distribution de la version électronique d'un journal dans une grande ville. Bien que des contraintes de temps ne s'appliquent pas de manière stricte, il est tout de même attendu que la diffusion d'information se fasse dans un délai raisonnable. Premièrement, notre objectif est de mesurer de manière analytique les performances d'un environnement DTN simple lorsqu'un contenu est distribué exclusivement à travers des contacts entre les nœuds mobiles. Nos contributions résultent de la prise en compte de la probabilité d'intérêt dans les expressions du délai moyen de message. Deuxièmement, si le délai est jugé excessif, nous suggérons un déploiement de kiosques de données dans l'environnement afin d'améliorer les performances de la diffusion de contenu. Pour répondre à ce problème, nous déterminons les valeurs de la borne supérieure et de la borne inférieure du nombre de kiosques de données nécessaires pour distribuer le contenu dans une zone géographique en optimisant un temps moyen de propagation pris comme objectif. Enfin, nous considérons le problème de l'emplacement optimal des kiosques de données dans un scénario plus réaliste où les utilisateurs se déplacent en utilisant un système de transport qui relie plusieurs régions. Nous analysons le choix des stations de métro où installer un kiosque de données pour optimiser le temps moyen de propagation. Nous validons nos résultats analytiques par des simulations en prenant différents modèles de mobilité ainsi que des données de mobilité résultant de mesures réelles.