Dissertations / Theses: 'Caractérisation thermique et thermocinétique'

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Hany, Cindy. "Développement de méthodes thermiques pour la caractérisation de réactions chimiques en microfluidique." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13936/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur le développement de nouvelles méthodes de mesure permettant la caractérisation de réactions chimiques très exothermiques dans des conditions de sécurité. Pour cela, nous souhaitons combiner l’analyse thermique des réactions et la technologie microfluidique. L’utilisation de la microfluidique rend possible l’utilisation de très faibles volumes réactionnels limitant ainsi tout risque lié à la dangerosité des réactions explosives. Le premier appareil développé est un microcalorimètre qui mesure le flux de chaleur global dégagé lors d’un écoulement co-courant ou gouttes. Plusieurs paramètres peuvent être déterminés : enthalpie de mélange et de réaction, concentration par dosage calorimétrique et cinétique. Le deuxième dispositif consiste à mesurer le champ de température du milliréacteur isopéribolique à l’aide d’une caméra InfraRouge et ainsi de suivre localement l’évolution de la réaction pour déterminer les paramètres thermocinétiques
This work deals with the development of new measurement methods in order to characterize high exothermic chemical reactions in safe conditions. Thus, we combine thermal analysis with microfluidic technology. The use of microfluidics allows to manipulate a very small amount of product safely. First, we have developed a microcalorimeter to measure the global heat flux produced in co-flow or droplet-flow configurations. Several parameters can be determined: reaction and mixing enthalpy, concentrations by calorimetric titration and kinetics. The second method uses an InfraRed camera to measure the temperature field of the isoperibolic millireactor. Then, the local evolution of the reaction is estimated by thermal processing. From such inverse methods, the thermokinetic parameters can be determined

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Coumes, Isabelle. "Caractérisation thermocinétique d'une installation d'analyse thermique différentielle automatisée." Grenoble INPG, 1986. http://www.theses.fr/1986INPG0095.

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Abstract:

Dans le cadre des programmes de simulations numeriques de la solidification en fonderie mise au point d'une methode pour determiner experimentalement la distribution du degagement enthalpique sur l'intervalle de solidification. En particulier creation d'une installation d'analyse thermique automatisee comportant d'une part la programmation du four et d'autre part l'acquisition des mesures

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Djanna, Koffi Francis Lénine. "Convection naturelle turbulente en cavité différentiellement chauffée à grands nombres de Rayleigh : caractérisation expérimentale des écoulements et des transferts thermiques, étude numérique du couplage convection-rayonnement." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00595352.

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Abstract:

Ce travail présente des résultats expérimentaux obtenus dans une cavité différentiellement chauffée de 4 m de hauteur. Dans cette étude, des cartographies de température (microthermocouples) et de vitesse (LDV 2D et PIV standard) ont été établies pour des écoulements de convection naturelle turbulente à grands nombres de Rayleigh (4,0×1010 ≤ RaH ≤ 1,2×1011) tout en respectant l'approximation de Boussinesq. L'exploitation des résultats expérimentaux a, entre autre, permis de caractériser la stratification thermique au centre de la cavité ainsi que son évolution en fonction du nombre de Rayleigh pour différentes émissivités des parois passives. En outre, cette caractérisation a permis de connaitre les répartitions des flux échangés à la paroi, la typologie des écoulements au voisinage des parois actives et dans le plan vertical médian, ainsi que le cheminement du fluide dans la partie haute de la cavité. Ces résultats sont ensuite comparés à ceux obtenus dans d'autres cavités différentiellement chauffées de moindres dimensions étudiées antérieurement au laboratoire. L'ensemble de ces résultats montre une grande cohérence et nous permet de déterminer des lois d'évolution de la vitesse maximale atteinte dans la cavité et du transfert de chaleur aux parois en fonction du nombre de Rayleigh en régime laminaire et turbulent. En parallèle, une étude numérique 2D a été réalisée. Son objectif est d'étudier l'influence du rayonnement de surface ou volumique sur la structure de l'écoulement et sur les modes de transfert de chaleur. A cette fin, un module de transferts radiatifs a été implanté dans un code Volumes Finis de convection naturelle turbulente existant. La modélisation de la turbulence est réalisée par une approche LES avec un modèle de diffusivité de sous maille adapté à la convection naturelle. La partie rayonnement est traitée à l'aide d'un modèle de gaz gris par bande, associé à une méthode aux ordonnées discrètes. Une analyse de l'influence du rayonnement de parois et/ou de gaz sur les écoulements turbulents de convection naturelle est réalisée pour un nombre de Rayleigh de 1,21011.

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Flity, Hassan. "Modélisation de la dégradation et combustion du bois de construction." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0250.

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Abstract:

L'utilisation du bois dans la construction présente de nombreux avantages, mais aussi des risques en termes de sécurité incendie. La littérature regorge d'études, qu'elles soient expérimentales ou numériques, sur le comportement au feu du bois. Cependant, les résultats, divers et variés, ne permettent pas d'identifier un comportement intrinsèque au bois, et le cadre réglementaire doit se résoudre à de nombreuses hypothèses simplificatrices. L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier la dégradation thermique du bois à l'échelle du cône calorimètre. L'originalité de l'étude repose sur l'adoption d'une démarche à complexité croissante, l'utilisation d'une métrologie méticuleuse et sur une caractérisation la plus complète possible des propriétés des échantillons de bois étudiés. La dégradation implique de nombreux processus qui interagissent entre eux, tels que le séchage, la pyrolyse et la combustion avec ou sans flamme, entraînant des transferts de chaleur et de masse. Vu la complexité d'étudier tous ces phénomènes simultanément, la stratégie adoptée a consisté à séparer autant que faire se peut les différents phénomènes par le biais de modèles et d'expériences spécifiques. Pour s'affranchir du problème du séchage et des transferts hydriques, l'ensemble du travail a été réalisé sur du bois anhydre. Dans un premier temps, des méthodes de caractérisation spécifiques ont été utilisées afin de déterminer les propriétés thermiques du bois et du charbon. Ces expériences ont permis d'établir des lois de comportement pour certaines de ces propriétés, facilitant ainsi leur intégration dans un modèle. Ensuite, une campagne expérimentale a été réalisée sur le bois à l'échelle matière en utilisant des techniques telles que l'analyse thermogravimétrique et la calorimétrie différentielle de balayage, sous atmosphère inerte. À cette échelle, le bois est thermiquement mince, ce qui a permis de développer un modèle cinétique capable de prédire la perte en masse, la vitesse de perte en masse et la chaleur absorbée ou générée par le bois lors de la pyrolyse, en fonction de la température. Ensuite, une campagne expérimentale a été réalisée sur des échantillons de bois à l'échelle du cône calorimètre sous atmosphère inerte afin de valider le modèle de pyrolyse 3D développé pour la prédiction de la pyrolyse du bois, en l'absence de combustion, lorsque celle-ci est principalement pilotée par les transferts thermiques dans le matériau. Des essais sous air ont enfin été réalisés en vue d'une modélisation globale de la combustion du bois anhydre, nécessitant une caractérisation précise de la combustion du charbon et de l'apport de chaleur associé et du flux de chaleur apporté par la flamme
The use of wood in construction offers numerous advantages, but also poses fire safety risks. Several studies available in the literature, whether experimental or numerical, have investigated the fire behavior of wood. However, the diverse and varied results do not allow the identification of the intrinsic behavior of wood, and regulatory frameworks have to rely on numerous simplifying assumptions. The objective of this thesis is to study the thermal degradation of wood at the cone calorimeter scale. The uniqueness of the study lies in the adoption of an increasingly complex approach, the use of meticulous metrology, and the most comprehensive characterization of the properties of the wood samples under investigation. Degradation involves numerous interacting processes such as drying, pyrolysis, and combustion with or without flames, resulting in heat and mass transfer. Given the complexity of studying all these phenomena simultaneously, the strategy adopted was to separate the different phenomena as much as possible through models and specific experiments. In order to overcome the problem of drying and hydric transfer, all the work was carried out on dry wood. First, specific characterization methods were used to determine the thermal properties of wood and charcoal. These experiments helped to establish behavioral laws for some of these properties, facilitating their integration into a model. Subsequently, an experimental campaign was conducted at the material scale of wood using techniques such as thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry under an inert atmosphere. At this scale, wood is thermally thin, which allowed the development of a kinetic model capable of predicting mass loss, mass loss rate, and heat absorbed or generated by wood during pyrolysis as a function of temperature. Next, an experimental campaign was carried out on wood samples at the scale of the cone calorimeter in an inert atmosphere to validate the 3D pyrolysis model developed to predict wood pyrolysis in the absence of combustion, driven primarily by heat transfer within the material. Finally, tests in an air environment were conducted for a comprehensive modeling of dry wood combustion, which requires a precise characterization of char combustion, the associated heat generated, and the heat flux supplied by the flame

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Duquesne, Loys. "Caractérisation thermique de structures composites SiCf/SiC tubulaires pour applications nucléaires." Thesis, Paris, ENSAM, 2015. http://www.theses.fr/2015ENAM0052/document.

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Abstract:

Les recherches portant sur le développement des composites réfractaires de type SiCf/SiC pour application gainage du combustible des réacteurs de géneration IV ont conduit le CEA à s’intéresser aucomportement thermique de ces matériaux. En particulier, la connaissance des propriétés thermiques représente un des points cles dans la conception des composants. Au regard du concept sandwichdont la complexité de structure et la géométrie cylindrique s'éloigne de celle d'éprouvettes planes classiquement utilisées, les méthodes de mesures usuelles ne conviennent pas.Ce travail de thèse s’intéresse à la caractérisation et à la modélisation du comportement thermiquede ces structures. Une première partie du travail concerne l'identification des paramètres thermiquesglobaux des différentes couches constitutives d'une gaine sandwich . Pour cela, une méthodeash est employée et un banc d’expériences adapte aux géométries tubulaires a pu être développe.L’écriture d'un nouveau modèle d'estimation, fonde sur le couplage des signaux recueillis à la fois enface avant et en face arrière, permet aujourd'hui d’accéder par la mesure a la diffusivité thermiquedes composites tubulaires via la thermographie infrarouge. Dans une seconde partie de la thèse,une démarche matériau virtuel a été mise en place pour décrire le comportement thermique d'unegaine sandwich à partir des propriétés des constituants élémentaires (bres et matrice). Cespropriétés, obtenues avec deux méthodes d'estimation différentes permettant d'exploiter les mesuresde deux expériences distinctes basées sur la thermographie infrarouge, sont utilisées comme donnéespour la modélisation du transfert thermique au sein de ces gaines. Les confrontations réalisées entrecampagnes de mesures et expériences numériques permettent normalement d’appréhender le poids desdifférents facteurs d'influence qui régissent les transferts thermiques
Researches on the development on SiCf/SiC refractory composites for generation IV nuclear fuel cladding led the CEA to focus on the thermal behavior of these materials. In particular, knowingthe thermal properties is essential for their components design. Regarding the development of the sandwich" concept, whose complexity and geometry differ from the conventionally used at tubes,usual measurement methods are unsuitable.This PhD reports on the characterization and modeling of the thermal behavior of these structures. The first part concerns the identification of the global thermal parameters of the diferent layers of a"sandwich" sheath. To do so, a ash method is used and an experimental bench suitable for tubular geometries was developed. A new estimation method based on the combination of both collectedsignals in front and rear faces allows the identification of the thermal diffusivity of tubular composites using infrared thermography. The second part focuses on a virtual material approach, established todescribe the thermal behavior of a "sandwich" cladding, starting from the properties of the elementary components (bers and matrix). These properties, obtained using two different estimation methods,allows exploiting the measurements of two separate experiments based on infrared thermography.They are then used as data for the heat transfer modeling in these ducts. Confrontations betweenexperimental measurements and numerical results finally allow gaining insight into the in uence ofthe different key parameters governing the heat transfer

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Monette, Simon-Pierre. "Caractérisation hydraulique et thermique d'une assistance ventriculaire." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2001. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/MQ65589.pdf.

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Brigui, Jamal. "Synthèse, caractérisation et comportement thermique de polystyrènes bifonctionnels." Saint-Etienne, 1992. http://www.theses.fr/1992STET4008.

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Abstract:

Les monomères alpha-acétoxystyrènes para-substitués préparés à partir de produits commerciaux, en deux ou plusieurs étapes. Ces monomères fonctionnalisés comportent une fonction ester d'Enol, une chaine aliphatique en position para qui constitue un espaceur entre le noyau aromatique et l'espèce réactive (halogène ou ester). L'espaceur est constitué de un, deux ou trois carbones. Ces monomères ont été polymérisés ou copolymérisés par voie radicalaire ou thermique : poly(parachloro-alkyl alpha-acétoxystyrène) : n=1,2,3 ; Poly(para-acétoxy-alkyl alpha-acétoxystyrène) : n=1,2,3 ; Poly(para-tert-butoxycarbonyloxy alpha-acétoxystyrène). Ces polymères ont été caractérisés par les méthodes classiques (IR, RMN, GPC, DSC). L'étude thermique de ces polymères a permis de proposer les mécanismes de décomposition en température, leur stabilité thermique, et de déterminer certaines grandeurs cinétiques telles l'énergie d'activation et la constante de vitesse de réaction

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Latournerie, Jérôme. "Céramiques nanocomposites SiCO : Synthèse, caractérisation et stabiblité thermique." Limoges, 2002. http://www.theses.fr/2002LIMO0046.

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Abstract:

Ce travail porte sur la synthèse et la conversion thermique de gels polysiloxanes obtenus par voie sol-gel. L' objectif est de mieux comprendre le rôle de groupements substituants liés aux atomes de silicium sur la réticulation, le rendement céramique et le comportement à haute température. Parmi les différents précurseurs permettant l'élaboration de verres (Si/C/O), notre choix s'est porté sur deux grandes familles : les composés trifonctinnels de type RSi (OEt)3 ( où R=CH3, C2H3 ET C6H5° et les composés possédant des liaisons Si-H résultant de la copolymérisation du méthyldiéthoxysilane et d'un rapport variable de triéthoxysilane (DhTh 1/1, 1/2 et 1/9). Le premier chapitre de ce travail a été consacré à l' étude en solution des réactions d' hydrolyse-condensation des différents précurseurs par spectroscopie Raman. En suivant la cinétique de disparition de la bande vSi-O dans les précurseurs, nous avons pu accéder à la réactivité intrinsèque de chacun à l' hydrolyse qui a été expliquée par les effets conjugués (stériques, mésomères et inductifs). Dans le deuxième chapitre de ce mémoire, nous avons étudié les mécanismes de conversion thermique des gels polymériques en oxycarbures de silicium en s' attachant à définir la chronologie des principaux processus qui semblent régir cette transformation en relation avec la nature du groupement hydrocarboné. Le troisième chapitre a traité de l' évolution structurale des systèmes Si/C/O. N ous avons clairement établi l' importance et les domaines précis de température de chacune des réactions mises en jeu au-delà de 1000°C en relation avec la composition chimique du système étudié. La réaction de carboréduction a été étayée, mettant en évidence la formation de SiO comme étape intermédiaire qui implique un déplacement du front de réaction dans le lit de poudre
This work concerns the synthesis and the thermal evolution of polysiloxanes gels obtained by the sol-gel method. The aim of this study is to better understand the effect of the substituting groups bonded to silicon atoms on the cross-linking, ceramic yield and the thermal behaviour at high temperature. Two different types of precursors have been studied : trifonctional compounds RSi(OEt)3 ( where R=CH3, C2H3 and C6H5) and precursors that contained Si-H bonds obtained after polymerization of a mixture of methyldiethoxysilane and triethoxysilane in a variable amount (DhTh 1/1, 1/2 and 1/9). The first chapter concerns the study of hydrolysis and condensation reactions of different precursors by Raman spectroscopy. By following the kinetics of the disappearance of vSiO, we could access the intrinsic reactivity of hydrolysis reaction for of each precursor. These phenomena have been explained by steric, mesomer and inductive effects. In the second chapter, we studied the mechanisms of thermal conversion of polymeric gels into silicon oxycarbide. Thus the chronology of the main processes of mineralization in relation to the nature of the substituting group has been evaluated. The third chapter deals with the structural evolution of Si/C/O systems. We clearly established the importance and the domain of temperature of each reaction, which occurs above 1000°C, in relation to the composition of the materials. Carbothermal reaction has been studied and it shows SiO gas to be an intermediate product

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Droval, Guillaume. "Élaboration et caractérisation de composites polymères conducteurs électrique et thermique." Lorient, 2006. http://www.theses.fr/2006LORIS068.

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Abstract:

En vue d'une application dans le domaine du chauffage ohmique, l'objectif de ce travail est l'amélioration de la conductivité thermique de systèmes chauffants (à base de composites polymères conducteurs (CPC) diphasiques – mélange immiscible) sans altération significative de la conductivité électrique afin de diminuer le gradient de température au sein du matériau, ce qui, à terme, pourrait endommager le système. L'approche suivie a permis d'étudier et de contrôler de manière indépendante les propriétés thermo-physiques de chacune des phases : une phase conductrice électrique (une matrice de poly(éthylène) haute densité (PEhd) avec des charges de noirs de carbone (NC)) et une phase conductrice thermique (une matrice de poly(styrène) syndiotactique (PSs) avec différentes charges conductrices de la chaleur telles que des microparticules d'oxyde d'aluminium (Al2O3), de nitrure d'aluminium (AlN), de talc ou encore de nitrure de bore (BN)). L'originalité de cette étude réside dans la synergie de propriétés obtenue entre les deux phases thermique et électrique. Ces nouvelles formulations conservent une capacité d'auto-régulation (augmentation de la résistivité électrique avec la température (Coefficient de Température Positif – effet CTP) et permettent une dissipation thermique deux fois plus importante. Enfin, le comportement thermo-électrique en fonctionnement des CPC optimisés a été étudié par la confrontation de données expérimentales obtenues sur bancs d'essais et de modèles de simulations. Les résultats sont tout à fait satisfaisants pour envisager le développement de ces produits pour la conception d'éléments chauffants auto-régulés
Focusing on further application in the field of ohmic heating, the aim of this work is to improve the thermal conductivity of heating systems (based on biphasic conductive polymer composites (CPC) – immiscible blend) without significantly altering electrical properties to ensure that the temperature gradient within the material decreases since that could, in a long run, damage the system. The applied approach allowed to study and control in an independent way the thermo-physical properties of each phase: an electrically conductive phase (high density polyethylene (HDPE) matrix with carbon black (CB) fillers) and a thermally conductive phase (syndiotactic polystyrene (sPS) matrix filled with various thermal micro particles such as aluminium oxide (Al2O3), aluminium nitride (AlN), talc or even boron nitride (BN) among others). The novel feature obtained from this study is the synergy of the electrical and thermal properties of the two phases. These new formulas maintain a self regulating capability (increase of the electrical resistivity as the temperature rises (Positive Temperature Coefficient – PTC effect) and double the heat dissipation. Finally, the thermo-electrical behaviour of optimized CPC in working process has been studied through experimental data and simulation models on benchmarks of pilot tests. These results are fully satisfying in the purpose of developing and designing these materials as self regulating heating elements

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Mazhoud, Brahim. "Elaboration et caractérisation mécanique, hygrique et thermique de composites bio-sourcés." Thesis, Rennes, INSA, 2017. http://www.theses.fr/2017ISAR0024/document.

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Abstract:

En réponse aux préoccupations environnementales, l'utilisation du béton de chanvre s'est développée ces dernières années et a montré son efficacité d'un point de vue hygrothermique. L’analyse de son cycle de vie souligne l’intérêt environnemental du chanvre et montre que le constituant le plus impactant est le liant, généralement à base de chaux. L'objectif de cette thèse est de développer des composites à base de chanvre en substituant à la chaux une matrice minérale moins impactante. Plusieurs formulations sont réalisées avec différentes matrices liantes et différents dosages en chanvre. D'une part, le liant commercial ThermOⓇ est utilisé pour produire des bétons de chanvre «classiques», servant de référence comparative. D' autre part, des matrices liantes sont développées à base de fines issues de boue de lavage. La terre commerciale ClaytecⓇ est également considérée. Après avoir présenté les différentes matières premières retenues pour cette étude. Le liant ThermOⓇ est caractérisé pour différents dosages en eau. Les fines issues de boues de lavage font l'objet d'une étude de stabilisation visant à satisfaire des objectifs de résistance mécanique de la matrice liante. Une stabilisation avec 5 % de ciment portland couplé à 5% de ThermOⓇ est retenue pour la suite de l'étude. Cette formulation n'impacte pas significativement la conductivité thermique de la matrice liante, tout en permettant d'atteindre les objectifs mécaniques fixés. Les composites réalisés avec les différents liants sélectionnés présentent des dosages chanvre / liant évoluant entre 0.4 et 0.75, dosage conventionnels pour des applications toit, mur et dalle. Ils sont mis en œuvre par compaction, ce qui conduit à des masses volumiques comprises entre 370 et 6 15 kg/m3 et des porosités comprises entre 70 et 81 %. Les comportements mécaniques, thermiques et hygriques des composites sont évalués. Les performances mécaniques mesurées répondent aux exigences des règles professionnelles Construire en Chanvre, y compris pour les composites réalisés avec des fines non stabilisées. Les isothermes de sorption obtenues sont des sigmoïdes de classe II ou Ill. présentant des teneurs en eau plus élevées pour les composites réalisés avec le ThermOⓇ. Les valeurs MBV obtenues montrent que les composites à base de fines ou de terre ClaytecⓇsont meilleurs régulateurs hygriques que les composites réalisés avec le liant ThermOⓇ, respectivement classés excellents et très bons régulateurs hygriques. Les performances thermiques des composites en permettent un usage en isolation répartie. Au point sec, la conductivité thermique dépend essentiellement de la masse volumique, sans impact du type de liant. Lorsque l'humidité relative ambiante augmente, la conductivité thermique des composites à base de liant ThermOⓇ est plus impactée que celle des autres composites, en lien avec les isothermes de sorption. Cette étude montre donc toute la pertinence du développement de composites formulés à l'aide de fines issues de boues de lavage en substitution de la chaux
In response to environmental concerns, the use of hemp concrete has been developed in recent years and has shown its efficiency from a hygrothermal point of view. Its life cycle analysis underlines the environmental interest of hemp and shows that the most impacting component is the binder, usually lime-based. The aim of this thesis is to develop hemp-based composites by substituting lime with a less impacting mineral matrix. Several formulations are made with different binder matrices and different hemp content. On the one hand, the ThermO® commercial binder is used to produce "classic" hemp concrete, which are used as a comparative reference. On the other hand, binder matrices are developed based on washing mud fines. Claytec® commercial earth is also considered. After presenting the different raw materials selected for this study, the ThermO® binder is characterized with several water ton binder ratios. The washing mud fine stabilisation is investigated regarding mechanical resistance objectives. A stabilization with 5% of portland cement coupled with 5% of ThermO® is selected for the following development. This formulation does not significantly affect the thermal conductivity of the binder matrix, while allowing to achieve the fixed mechanical objectives. The composites made with the various selected binders have hemp I binder ratios ranging between 0.4 and 0.75, conventional ratio for roof, wall and floor applications. They are implemented by compact ion, which leads to densities ranging from 370 to 61 5 kg/m3 and porosities ranging from 70 to 81%. The mechanical. Thermal and hygric behaviors of the composites are investigated. The measured mechanical performances meet the requirements of the professional rules Construire en Chanvre, even for composites made with unstabilized fines. The sorption isotherms obtained are class II or III sigmoid, with higher water contents for composites made with ThermO®. The MBV values obtained show that the composites made with fines and with Caytec® earth are better hygric regulators than the composites made with ThermO® binder, respectively classified as excellent and as very good hygric regulators. The thermal performances of the composites allow a use in distributed insulation. At the dry point, the thermal conductivity mainly depends on the density, without impact of the type of binder. As ambient relative humidity increases, the thermal conductivity of ThermO®, binder-based composites is more impacted than that of other composites in connection with sorption isotherms. This study thus shows the relevance of the development of composites formulated with washing mud fine as a substitute tor lime

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Okhrimenko, Larysa Mikolaivna. "Stockage d'énergie thermique par un composite zéolite/MgSO4-H2O : étude thermocinétique du système MgSO4 – H2O et étude expérimentale des composites." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEM001/document.

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Abstract:

L’épuisement des combustibles fossiles et l’augmentation de la demande d’énergie, entrainent l’intérêt croissant du développement des énergies renouvelables et des systèmes efficaces énergétiquement. Néanmoins, le décalage entre le besoin en énergie et la fourniture de celle-ci par les énergies renouvelables rend nécessaire l’utilisation d’un système de stockage. Parmi les différentes technologies de stockage d’énergie thermique, les composites formés d’une matrice poreuse et d’un sel hygroscopique, permettent de profiter à la fois des capacités d’adsorption/désorption de la matrice et des réactions chimiques du sel. La difficulté principale du développement d’un tel système est la compréhension incomplète des phénomènes physico-chimiques mis en jeu.Le premier objectif de cette thèse est d’étudier les réactions d’hydratation et de déshydratation du sel MgSO4. La caractérisation physico-chimique des solides ainsi que des expériences de thermogravimétrie isotherme et isobare ont été réalisées. Il a été montré que le système est divariant et que les hydrates obtenus sont non-stœchiométriques. Un modèle thermodynamique a été développé et appliqué aux données expérimentales. Les études cinétiques des réactions de déshydratation et d’hydratation ont été réalisées ce qui a permis de définir les étapes limitantes ainsi que d’écrire deux modèles et d’appliquer aux résultats expérimentaux. Enfin différents matériaux composites zéolite/ MgSO4 ont été synthétisés. Ces matériaux ont été caractérisés et leur capacité de sorption a été mesurée. Les résultats mettent en évidence une augmentation de la capacité de sorption, mais uniquement pour des pressions de vapeur d’eau importantes
Exhaustion of fossil fuels and increase of energy demand, lead to growing interest in the development of renewable energies and energy efficient systems. Nevertheless, the gap between the supply and the demand of energy by renewable energies makes necessary the using a storage system. Among various thermals energy storage technologies, the composites formed by a porous matrix and a hygroscopic salt, allow to benefit advantage of both the adsorption/desorption capacities of the matrix and the chemical reactions of salt. The main difficulty to develop of such a system is the incomplete understanding of the involved physicochemical phenomena.The first objective of this thesis is to study the hydration and dehydration reactions of MgSO4 salt in presence of water vapor. Firstly, the physicochemical characterization of solids and isothermal and isobaric thermogravimetry experiments were carried out. It has been shown that the system is divariant and that the hydrates obtained are non-stoichiometric with localized water molecules. A thermodynamic model was developed and applied to the experimental data. In a second step, the kinetic studies of both the dehydration and hydration reactions were carried out. The rate limiting steps were defined, two kinetic models have been written and applied to the experimental results. Finally, various zeolite/MgSO4 composite materials have been synthesized. These materials have been characterized and their sorption capacity has been measured. The results show an increased sorption capacity, but only for water vapor pressures different from those used for thermal energy storage

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Lalisse, Adrien. "Optimisation thermique de nanostructures plasmoniques : conception, modélisation et caractérisation." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066081/document.

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Abstract:

Un des défis majeurs auquel la communauté de la nano-optique aura à répondre dans les années à venir sera de concentrer l'énergie lumineuse à l'échelle du nanomètre de façon à créer une nanosource optique ou thermique intense à même d'alimenter de futurs dispositifs. Les nanoparticules métalliques, supportant une résonance plasmon de surface, sont idéales pour de telles applications. Dans ce contexte, cette thèse a pour vocation d'apporter un élément de réponse aux problématiques d'optimisation thermique aux échelles nanométriques et de proposer une nouvelle technique de nanothermométrie. A l'aide de simulations numériques, nous avons pu mettre en évidence les propriétés de génération de chaleur des nitrures de titane et de zirconium, dépassant celle de l'or, qui en font alors des matériaux de choix pour concevoir et fabriquer des nanosources thermiques dans le visible. Nous avons également obtenu une morphologie de particules induisant un échauffement maximal pour une longueur d'onde donnée : une nanoétoile à trois branches. Nous avons ensuite fabriqué des nanostructures d'or par lithographie électronique afin de les caractériser par holographie photothermique. En utilisant les deux types d'informations accessibles avec cette technique, l'amplitude et la phase optique, nous nous sommes alors efforcés à quantifier l'élévation de température de nanobâtonnets d'or. L'holographie photothermique d'amplitude a permis d'obtenir des mesures de température semi-quantitatives et, la technique de phase, encore préliminaire, se révèle intéressante et innovante pour étudier les propriétés thermoplasmoniques de nanostructures plasmoniques
Focusing light on the nanoscale in order to create intense optical or thermal nanosources is probably the main challenge facing the nano-optics community, in order to power up future devices. Metallic nanoparticles and their surface plasmon resonance are ideal optical or thermal nanosources.In this context, this thesis aims at providing a possible solution to the issues of thermal optimization at the nanoscale and nanothermometry.By carrying out numerical simulations, we were able to highlight the heat generation properties of titanium and zirconium nitrides, exceeding those of gold, which make them ideally suited in order to conceive and fabricate heat nanosources in the visible. We also managed to obtain a particle morphology inducing a maximum heating at a given wavelength : a three-branchs nanostar.We fabricated gold nanostructures by e-beam lithography in order to characterize them with photothermal holography. By exploiting the two kind of informations available with this far-field optical technique, the amplitude and the optical phase, we strove to quantify the temperature variations of gold nanorods. The photothermal holography setup based on amplitude delivered semi-quantitative temperature measurements, and the phase based-technique, still at a preliminary stage of developpement, proves to be a new and promising tool for the study of optical and thermal properties of plasmonic nanostructures

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Émond, Josée. "Suivi et caractérisation de glaces fluviales par imagerie thermique." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28213/28213.pdf.

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Abstract:

Le suivi des glaces sur le fleuve St-Laurent est primordial, à des fins de sécurité civile, d'efficacité du transport maritime et de surveillance des changements climatiques. Alors que les études des glaces à la dérive sont habituellement locales, ce mémoire présente l'étude d'un tronçon d'environ 250 km sur le fleuve St-Laurent, entre Montréal et Québec, faite par imagerie infrarouge aéroportée. Par l'acquisition de températures de surface et avec une équation de diffusion de chaleur dans les glaces modélisée par éléments finis, le lien entre la température de surface et l'épaisseur des glaces est fait. Diverses caractéristiques supplémentaires des glaces sont extraites (concentration, taille, forme). Certaines limites d'utilisation, en termes de conditions météorologiques (pluie, neige ou brouillard) et en termes d'épaisseur maximale pouvant être détectée, sont toutefois atteintes. La thermographie infrarouge est appropriée au suivi des glaces sur le fleuve StLaurent, mais elle a ses limites comme toute autre méthode.
Surface ice observations on the St. Lawrence River are needed to provide a safe and effective waterway, as weil as to study climate changes. Usually made locally, ice characterization is made on a reach of 250 km between Montreal arid Quebec City, from airbome thermal imaging. lee surface temperatures are acquired, and a heat transfer equation modeled through a finite-element model links these temperatures to ice thicknesses. lee characteristics, such as concentration, size and shape, are also obtained. Operationallirnits in the form of rain, snow and fog, are encountered, as weil as maximum detectable thicknesses due to the physics of heat transfer and to the model used. Overall, infrared imaging is a well-suited technology for drift ice observations on the St. Lawrence River, but it has its lirnits, just as any other technology.

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Mourtada, Adel. "Caractérisation thermique des parois opaques et transparentes du bâtiment." Lyon 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LYO19003.

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Abstract:

Developpement d'un meme dispositif experimental pour traiter les deux materiaux. Comparaison de l'evolution, en fonction de l'age, de la conductivite thermique apparente, de la diffusivite thermique, du taux d'humidite et de la carbonation de materiaux opaques en ambiances controlees ou en conditions climatiques exterieures. Modele mathematique de la resistance thermique des ecrans en fonction des caracteristiques de surface (emissivite, reflectivite, transparence) des films constituants, avec comparaison aux resultats experimentaux et aux mesures en site reel

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Guedia, Guemo Gilles Romuald. "Modélisation et caractérisation thermique de machines électriques synchrones à aimants permanents." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0023/document.

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Abstract:

Les machines électriques synchrones à aimants permanents sont susceptibles de rencontrer un disfonctionnement suite à un échauffement non maîtrisé. L’objectif de cette étude est de développer un modèle thermique générique et prédictif pouvant simuler diverses situations d’intérêts: régime permanent, régime transitoire, mode dégradé, entrefer immergé, haute vitesse. Pour cela, la méthode nodale est utilisée pour développer le modèle thermique générique. En parallèle, un banc d’essai et un prototype sont conçus pour valider le modèle. L’étude de sensibilité des résultats du modèle à certains paramètres montrent que certains coefficients de convection, certaines conductances de contact et la conductivité thermique radiale du bobinage ont une influence considérable sur les résultats du modèle. Cependant ces paramètres sont mal connus, car ils sont issus des formules empiriques ou des abaques. Grâce au prototype et au modèle développé, ces paramètres sont identifiés. Trois méthodes d’identification sont testées pour aboutir à une stratégie d’identification: les algorithmes génétiques, la méthode de Gauss-Newton et la méthode de Levenberg-Marquardt. Plusieurs essais sont effectués sur le prototype instrumenté. La mesure des températures à des lieux précis du prototype permet d’identifier les paramètres mal connus et de valider le modèle
Permanent magnet synchronous machines are likely to break down due to poorly controlled heating. The goal of this study was to develop a generic and predictive thermal model to calculate the temperature of machines during the design phase simulating temperatures at various states. These states include: steady state, transient state, fault mode, axial circulating of a cooling fluid in the air-gap and high speed. The lumped parameter method was used to develop this generic thermal model. Meanwhile, a test bench and a prototype instrumented with thermocouples were manufactured to validate the model at the same time. Sensitivity studies of the results of the model to some parameters demonstrated that some convective coefficients, contact conductances and the thermal conductivity of the winding in the radial direction influenced the model. However, these parameters are poorly known, because empirical formulas or abacus are used to calculate them. Using, the prototype and the developed model, these parameters were identified. Three methods of identification were tested in order to find a strategy for the identification: the genetic algorithms method, the Gauss-Newton method and the Levenberg-Marquardt method. Many tests were done on the prototype. The measure of the temperatures on the specific place allows to identify these parameters and to validate the model

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Rodrigues, Anthony. "Caractérisation des interactions entre un plasma non-thermique et des matériaux." Thesis, Poitiers, 2013. http://www.theses.fr/2013POIT2288.

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Abstract:

L'étude des interactions entre les espèces actives générées par un plasma non thermique et diverses surfaces de matériaux font l'objet de ce travail.Dans un premier temps, des polymères provenant de la biomasse ont été le sujet de nos recherches. Ils représentent une source importante de molécules plateforme telle que le glucose à partir desquelles peuvent être générés des produits de haute valeur ajoutée. Plus précisément, les effets d'un plasma à décharge à barrière diélectrique sur la structure et la dépolymérisation de l'inuline, de la cellulose et de l'amidon ont été étudiés. Une variation des paramètres électriques et chimiques de la décharge plasma a été effectuée et leurs effets sur les biopolymères évalués afin de comprendre les mécanismes de réaction. Nos résultats ont montré qu'un traitement initial par le plasma permettait d'augmenter considérablement le rendement final en sucre monomère (fructose ou glucose) par rapport au même produit de départ non traité par le plasma (84 et 54% de glucose à partir réciproquement de l'amidon et de la cellulose traités par plasma, au lieu de 65 et 1 % pour les mêmes produits non traités). Cet effet pourrait être du en partie à une dépolymérisation par attaque acide induite au sein du plasma sur les zones amorphes des biopolymères.Dans un second temps, l'étude a porté sur l'élimination des COV par couplage plasma non-thermique et catalyseur. Pour cette étude, nous avons conçu et mis en oeuvre un appareillage original formé par un réacteur plasma-catalyseur permettant une analyse sous atmosphère contrôlée de la surface du catalyseur par spectroscopie IR (DRIFT). Cet appareillage a permis d'étudier la décomposition de quatre COV (isopropanol, acétone, éthanol et toluène) adsorbé sur différents oxydes métalliques (g-Al2O3, CeO2 et TiO2) placés dans la zone de décharge en temps réel (in-situ). Les premiers résultats ont permis d'élucider certaines voies de décomposition de ces différents COV
The interactions between the active species generated by a non thermal plasma and various material surfaces have been studied in this work. In a first part, biopolymers coming from biomass have been the subject of our investigations as they offer a great reservoir for a platform molecule, glucose, from which valuable chemicals can be generated. More specifically, the effects of a dielectric barrier discharge plasma on the structure and depolymerization of inulin, cellulose and starch were evaluated. For that purpose, the electrical and chemical characteristics of the plasma discharge were varied and their effects on the biopolymers evaluated in order to understand the reaction mechanisms. Our results showed that a plasma pre-treatment increased considerably the final monomer yield (in glucose and fructose) compared to the untreated starting material (84 and 54 % yield in glucose from plasma treated starch and cellulose, instead of 65 and 1 % for the same untreated samples). This effect could be partly explained by the depolymerization of the amorphous areas of the polymers by and acid attack within the plasma discharge.In a second part, the study focused on the removal of VOCs by coupling non-thermal plasma and inorganic materials. For this purpose, we designed and implemented an innovative apparatus. It consists of a plasma-catalyst reactor with controlled atmosphere that allows the analysis of the catalyst surface by IR spectroscopy (DRIFT). The decomposition of four VOCs (isopropanol, acetone, ethanol and toluene) adsorbed on different metallic oxides (y-Al2O3, CeO2 and TiO2) placed within the discharge area have been studied in situ using this method. The first results have enlightened the decomposition pathways of the different VOCs

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Gusarov, Boris. "PVDF polymères piézoélectriques : caractérisation et application pour la récupération d’énergie thermique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT091/document.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse portent sur la caractérisation du polymères piézoélectriques de PVDF et celles de ses composites avec un alliage à mémoire de forme, pour des applications de récupération l'énergie thermique. Tout d'abord, une discussion est donnée sur les avancées actuelles des technologies de récupération d'énergie ainsi que leurs intérêts économiques. Des valeurs typiques de l'énergie pouvant être générée sont estimées, ainsi que des énergies nécessaires pour certaines applications.Une attention particulière est accordée aux principes de fonctionnement des matériaux pyroélectriques et piézoélectriques. Le PVDF et l'alliage à mémoire de forme NiTiCu sont également introduits.Des techniques de caractérisation adaptées sont introduites pour par voie direct caractériser le PVDF en tant que générateur de charges électriques, et son aptitude à la récolte de l'énergie thermique. Puisque le PVDF est un matériau très souple, la flexion à quatre points, la flexion sur tube, et la machine de traction sont utilisés pour étudier sa réponse piézoélectriques directe en mode quasi-statique, ainsi que les changements de propriétés piézoélectriques sous contrainte. Des mesures d'auto-décharge sous différents champs électriques appliqués, températures et contraintes sont effectuées pour étudier la stabilité du matériau.Un concept de récupération d'énergie utilisant des composites de matériaux fonctionnels de familles différentes est introduit. Ici, le couplage entre un matériau piézo-/pyroélectrique et un alliage à mémoire de forme est proposé. Le voltage pyroélectrique simple est combiné avec un voltage piézoélectrique induit par la transformation de phase de l'alliage à mémoire de forme, pour augmenter l'énergie totale générée par le système en chauffant. Une preuve de concept est présentée d'abord pour un matériau semi-flexible basé sur une céramique PZT, et ensuite pour le PVDF qui est entièrement flexible.Enfin, un circuit de gestion d'énergie a été conçu et intégré au récupérateur d'énergie en PVDF. Les hauts pics de tension générés lors du chauffage or refroidissement sont abaissés par un convertisseur de type buck à deux étages jusqu'au une tension de sortie utile stable. L'énergie de sortie est utilisée pour alimenter une carte d'émission sans fil. Ainsi, une chaîne complète de génération d'énergie, exploitant des variations de température et allant jusqu'au l'émission de données représentatives de l'événement thermique survenu est présentée.Les résultats de ces travaux concernent un large spectre d'applications potentiels, particulièrement les capteurs autonomes sans fil, et des objets de l'Internet of Things, avec une flexibilité mécanique élevée, une épaisseur réduite et de faible coût de maintenance
This work deals with the characterization of piezoelectric polymers PVDF and its composites with shape memory alloys, for thermal energy harvesting applications. First, we discuss current advancements on energy harvesting technologies as well as their economical interests. Typical values of energy that can be generated are given together with energies typically needed for applications.Particular attention is given to the functioning principles of pyroelectric and piezoelectric materials. PVDF and shape memory alloy NiTiCu are also introduced.Custom characterization techniques are introduced to characterize PVDF piezoelectric properties relevant to generator applications and to evaluate its suitability for thermal energy harvesting. Since PVDF is a very flexible material, four-point bending, tube bending and a tensile machine experiments are used to study its piezoelectric response in quasi-static mode, as well as changes in piezoelectric properties with increased strain. Self-discharge measurements under various applied electric fields, temperatures and strains are performed to study the stability of material.A concept of composite energy harvesting, utilizing two materials of different families, is introduced. Here, we propose the coupling of piezo-/pyroelectric material and shape memory alloy. The pure pyroelectric voltage is combined with generated piezoelectric voltage, induced by shape memory alloy transformation, to increase the total energy generated by the system during heating. The proof of concept is shown first for ceramic PZT-based semi-flexible material and then for fully flexible PVDF.Finally, a power management circuit was designed and integrated with the PVDF energy harvester. High generated voltage peaks at heating are lowered by a two-step buck converter to a useful stable output voltage. Output energy are used to power a wireless emission card. Thus, a complete power generation chain from temperature variations to data emission is presented.The results of this work concern a wide range of applications, especially modern autonomous wireless sensors and Internet of Things objects, with low profile, high mechanical flexibility and low maintenance costs

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Yuan, Shifeng. "Caractérisation des surfaces découpées par laser et modélisation thermique du processus." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0008.

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Abstract:

Les progrès dans le domaine du découpage par laser créent le besoin d'étudier la micro-géométrie des surfaces découpées pour améliorer la qualité de découpe. La mise en œuvre de ces techniques nécessite des expérimentations, des mesures et leurs analyses pour évaluer les morphologie des surfaces et les facteurs d'influence sur celle-ci. Cette étude contribue à cet objectif. La première partie présente diverses études antérieures sur les mécanismes fondamentaux du processus de la découpe ( chapitre I) et sur les bases de la caractérisation de l'état de surface ( chapitre II). La deuxième partie présente les résultats issus de nos expérimentations: le chapitre III concerne l'étude de la morphologie d'une surface générée sur une pièce industrielle découpée par laser ; poursuivant cette étude, les analyses des influences des paramètres d'usinage sur la qualité de découpe à partir d’essais font l'objet du chapitre IV. La troisième partie ( chapitre V) initie la modélisation thermique du processus à partir d'un modèle monodimensionnel. Cette première approche permet une interprétation plus pertinente des résultats expérimentaux, quant à la dynamique du processus de découpe; elle permet en outre de mieux connaître les problèmes à résoudre pour une étude plus approfondie. Enfin,. Le chapitre VI pr~sente les conclusions générales.

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Tankpinou, Kiki Yvette sedjro. "Caractérisation minéralogique, thermique et microscopique des sols fins en technique routière." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0227/document.

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Abstract:

En vue de la réduction des problèmes engendrés par les phénomènes de retrait-gonflement des sols dans la dépression de la Lama au Sud du Bénin, nous avons entrepris des recherches dans le but de maîtriser le comportement de ces sols. Six échantillons de sols fins dont quatre argileux de cette région ont été prélevés. Différents essais ont été réalisés : une caractérisation macroscopique concernant les propriétés mécaniques et géotechniques et les essais microscopiques prenant en compte les analyses chimiques, thermiques, minéralogiques et microstructurales. Les sols étudiés sont constitués de différents minéraux argileux. Celle à structure fibreuse est à l'origine d’un comportement macroscopique particulier décelé par l’essai de gonflement libre. Les essais ont confirmé le fort potentiel de gonflement et de retrait de certains sols qui sont donc à l'origine des fortes dégradations rencontrées.Les résultats montrent que les sols traités se distinguent par les performances mécaniques acquises et peuvent être utilisés à différents niveaux de la chaussée selon leur teneur en liant.Les différentes méthodes utilisées ont révélé des facettes particulières de l'étude de traitement des sols fins. Principalement, nous avons noté que les informations apportées par les observations au Microscope Electronique à Balayage, les analyses thermiques et les analyses de Diffraction aux Rayons X ont permis de compléter l’analyse des résultats géotechniques. En somme, les méthodes de caractérisation géotechnique permettent d’avoir une idée générale du potentiel de gonflement, mais pour les études d’envergure, la réalisation d’études microscopiques est primordiale
To help reduce the problems caused by phenomena due to the shrink-swell soil in the depression of the Lama in southern Benin, we have undertaken research in order to control the behavior of these soils. Six soil samples, including four clay from this area were taken. Different types of tests were performed: a macroscopic characterization concerning mainly mechanical and geotechnical properties and microscopic tests taking into account the chemical, thermal, microstructural and mineralogical analysis. The soils studied consist of different clay minerals. The fibrous structure is at the origin of a particular macroscopic behavior detected by the free swell test. The tests confirmed the potential for swelling and shrinking of some soils that are causing heavy damage.Three soils treated with different contents at Binder Hydraulic Road, were subjected to several tests. The results show that these soils are distinguished by the acquired mechanical performance and may be used at different levels of the floor according to binder content.Also, the different methods revealed specific facets of fine soil treatment study. Mainly, we noted that the information provided by the observations scanning electron microscope, thermal analysis and the analysis of diffraction X-Ray are very important and helped complete the analysis of geotechnical results for soil treatment. In sum, geotechnical characterization methods used to get a general idea of the swelling potential, but for large-scale studies, conducting microscopic studies is paramount

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Pradere, Christophe. "Caractérisation thermique et thermomécanique de fibres de carbone et céramique à très haute température." Phd thesis, Bordeaux, ENSAM, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001547.

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Abstract:

Ce travail, motivé par un besoin industriel, a pour objectif de déterminer les propriétés thermiques et thermomécaniques de fibres micrométriques de carbone et céramique à très haute température (1000-3000 K). Afin de fournir des mesures à de telles échelles et sur une telle gamme de température, notre étude a porté sur: la modélisation des phénomènes, le développement de méthodes d'identification stables, l'optimisation expérimentale et la recherche d'erreurs. En plus de ce travail important de développement de méthodes de mesures, un effort particulier a consisté à réaliser un maximum de caractérisations susceptibles d'apporter une connaissance précise des propriétés thermiques et thermomécaniques (inconnues jusqu'à présent) des fibres de carbone. Dans la première partie, relative à la détermination des propriétés thermomécaniques des fibres, la difficulté peut se résumer à la mise en oeuvre de méthodes susceptibles de détecter avec précision, à très haute température, des variations de l'ordre de quelques nanomètres sur des matériaux dont la dimension caractéristique est d'environ 10 mm. La méthode développée permet de réaliser indifféremment des mesures du coefficient de dilatation transverse et du coefficient de Poisson. Dans la deuxième partie, on détermine d'une part la capacité thermique massique à pression constante à l'aide d'une méthode analytique et d'autre part la diffusivité thermique longitudinale par méthode inverse, ce qui nous permet d'estimer la conductivité thermique. Dans les deux cas, la difficulté liée aux échelles micrométriques et aux très hautes températures se répercute sur l'expérimentation, sur les modélisations et sur le développement de méthodes d'identifications.

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Belhassein, Betty. "Caractérisation et modélisation de la thermique d'un moteur Diesel et de sa ligne d'échappement." Ecole centrale de Nantes, 2014. https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01207627.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la caractérisation et la modélisation des transferts thermiques à l’échappement d’un moteur Diesel suralimenté en conditions de fonctionnement stationnaires comme transitoires. Pour répondre à cette problématique, une méthodologie s’appuyant à la fois sur des essais expérimentaux spécifiques et l’utilisation de la simulation système a été mise en place. Pour le cas particulier des conditions de fonctionnement transitoire, une méthode de reconstruction de températures est évaluée. Dans l’optique d’appliquer cette reconstruction, des thermocouples de plusieurs diamètres sont placés dans deux dispositifs expérimentaux : un générateur de pulsations et un banc d’essais moteur. Le générateur de pulsations permet de caractériser l’erreur dynamique des thermocouples. Des essais ont été effectués sur banc moteur instrumenté pour caractériser les échanges thermiques ayant lieu dans la ligne, en particulier au niveau de la turbine et des éléments de post-traitement. Pour caractériser l’influence de ces derniers sur les échanges, deux lignes d’échappement ont été étudiées au cours de ces essais. Le turbocompresseur et les lignes d’échappement sont modélisés selon une approche système prenant en compte les transferts thermiques et qui a été validée à partir de ces essais. Le cas de la modélisation turbocompresseur a également été comparé à l’approche usuelle qui a servi de référence pour estimer les apports de l’approche en terme de représentativité des phénomènes thermiques
This Ph. D. Thesis deals with the characterization and modeling of heat transfers in the exhaust line of a turbocharged Diesel engine when working in steadystate and transient conditions. To deal with this issue, a methodology is developed based on specific experimental testing and the use of system simulation. Concerning transient operation, a temperature reconstruction method is tested. For using this method, thermocouples of different diameter are put in two experimental test benches : a pulse generator and an engine test bench. The dynamic error can be characterized by the pulse generator. Experimental testing is done on the engine test bench to characterize the heat exchange in the exhaust line, especially in the turbine and in the aftertreatment systems. To characterize the influence of the latter, two exhaust lines are studied. The turbocharger and the exhaust lines are modeled with a 0D approach taking into account the heat transfers and validated with the experimental data. The turbocharger modeling is compared to a reference approach in order to estimate the contribution of the proposed approach in terms of representativeness of the heat transfers

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Jorez, Sébastien. "Développement d'instrumentation et de méthodologies pour la caractérisation thermique et thermomécanique de composants électroniques." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12425.

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Abstract:

Ce travai décrit une instrumentation nouvelle, basée sur des techniques d'imagerie en lumière cohérente, pour caractériser des phénomènes thermiques et thermomécaniques de composants et de systèmes électroniques en fonctionnement. Au cours de ce travail, différentes techniques d'imagerie ont été développées s'appuyant sur l'interférométrie de speckle. Le speckle représente une structure granulaire lorsqu'on utilise une lumière cohérente pour faire de l'imagerie. Ceci a donné lieu au développement de deux instruments complémentaires basés sur l'ESPI (Electronic Speckle Pattern Interferometry) et la shearographie. Ces instruments permettent de cartographier différents paramètres tels que le déplacement de surface du composant en fonctionnement mais aussi l'énergie de déformation élastique. L'amplitude des déplacements mesurés est nanométrique et ceci a rendu possible une étude sur la fiabilité de composants électroniques ainsi qu'une étude sur la r1lation de contraintes dans les joints de brasure lors du report d'une puce sur son substrat. Enfin, une technique, nouvelle à ce jour, basée sur l'hétérodynage est décrite. Elle permet de cartographier des déplacements de surface, la fréquence du signal étant supérieure à la fréquencel d'acquisition vidéo.

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Gavérina, Ludovic. "Caractérisation thermique de milieux hétérogènes par excitation laser mobile et thermographie infrarouge." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0012/document.

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Abstract:

De nos jours, les matériaux composites sont très largement utilisés dans l’industrie aéronautique et aérospatiale car ils ont de très bonnes tenues mécaniques, mais ces matériaux comportent de fortes hétérogénéités dues aux fibres et aux liants qui les constituent. Ainsi, depuis de nombreuses années, l’équipe TIFC «Thermal Imaging Fields and Characterization » du département TREFLE de l’institut I2M développe des méthodes de mesure des propriétés thermophysiques de matériaux hétérogènes dans le plan ou dans l’épaisseur. Ces méthodes sont très variées du point de vue des méthodes inverses (transformée intégrale, double décomposition en valeurs singulières, …) ou expérimentale (Flash, diode laser, …). Le faible coût des diodes lasers et des systèmes de déplacement de miroirs galvanométriques ont permis de développer un système complet de scanner optique laser, monté sur un banc de mesure. Il permet de revisiter les différents types de sollicitations thermiques et de réaliser une infinité de combinaisons spatiotemporelles d’excitations thermiques par méthode laser. Ceci est une des principales originalités de ce travail. De nouvelles méthodes inverses basées sur la réponse thermique au point source impulsionnel et sur la séparabilité des champs de température ont été proposées. Ces méthodes ont permis d’estimer le tenseur de diffusivité thermique selon les axes principaux d’anisotropie, mais aussi hors des axes du repère de l’image, où il est possible de déterminer l’orientation des axes d’anisotropie, lorsque le transfert de chaleur s’effectue hors des axes du repère de l’image. Ces méthodes ont permis d’obtenir des résultats intéressants comptetenu de leur simplicité. De plus, elles ont permis d’obtenir des cartographies de diffusivités thermiques dans le plan car, comparées aux autres méthodes, elles permettent d’obtenir des estimations du tenseur de diffusivité thermique localement grâce à l’obtention d’une cartographie de flux thermique surfacique via le scanner optique laser
Nowadays, composite materials are widely used in the aeronautic and aerospace industries because of their high mechanical resistance. However, they have a large heterogeneity due to the fiber and matrix they are made of. In this way, for many years, the TIC team «Thermal Imaging Fields and Characterization » from TREFLE department of I2M laboratory develops methods to measure thermal in-plane properties of heterogeneous materials such as inverses (integral transforms, double singular value decomposition…) or experimental (Flash, laser diode…) methods. The recent progress made in optical control, lasers and infrared (IR) cameras enables the development of a new scanning system (based on galvanometer-mirror) which allows the easy control of a laser hot spot spatial and temporal displacements over a plane surface. The low cost of laser diodes and optical control (galvanometric mirror) systems allows to develop a laser scanning system fixed on a test bench. We can revisit the different types of thermal excitation and realize infinite spatio-temporal combinations of thermal excitations by laser method. This is one of this thesis aims. New inverse methods based on the thermal response to an instantaneous point source heating, and temperature fields separability, have been proposed. These methods allow to estimate the thermal diffusivity tensor along the main axes of anisotropy, but also out of those axes, where it is possible to estimate the anisotropy axes orientation when the heat transfer takes place out of the image axes. These methods have produced interesting results in view of their simplicity. Moreover, they made it possible to obtain in-plane thermal diffusivities maps because, compared to the other methods, they allow to obtain, locally, thermal diffusivity tensor estimations by getting a surface heat flux map using the laser optical scanner

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Bui, Anh Tuan. "Caractérisation et modélisation du comportement des matériaux magnétiques doux sous contrainte thermique." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00857546.

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Abstract:

Depuis longtemps, les dispositifs ou systèmes électromagnétiques sont omniprésents dans les milieux industriel et domestique. Le circuit magnétique de ces systèmes est un des éléments clefs d'une conversion énergétique efficace. Outre l'optimisation de la géométrie du circuit magnétique, la maîtrise de l'efficacité énergétique passe par l'utilisation de matériaux magnétiques performants et par une connaissance approfondie de leur comportement, notamment sous contraintes élevées comme les températures et fréquences élevées que l'on rencontre de plus en plus aujourd'hui. Notre travail s'intègre dans le cadre des recherches menées par l'équipe matériaux du laboratoire AMPERE, notamment sur les modèles comportementaux de matériaux magnétiques. Partant de nombreuses caractérisations expérimentales en fonction de la température, nous avons développé un modèle " dynamique " adapté à différents types de matériaux ferromagnétiques, et permettant de simuler rapidement l'influence de la température sur le fonctionnement permanent et transitoire de systèmes électromagnétiques simples. Il s'appuie sur l'association des modèles d'hystérésis de Jiles-Atherton et dit " tubes de flux ". Ce modèle, et la démarche associée de couplage entre phénomènes magnétique, thermique et électrique, sont validés sur un capteur de courant et une inductance. Les résultats confirment l'importance de l'effet de la température sur les performances des systèmes, et la pertinence de disposer d'un tel modèle pour optimiser ces systèmes

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Cong, Weimin. "Préparation, caractérisation et stabilité thermique de différentes phases de l’hydrure d’aluminium (alane)." Poitiers, 2011. http://www.theses.fr/2011POIT2275.

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Abstract:

Hydrure d'aluminium ou d’alane AlH3 est un matériau très important comme additifs dans les propergols énergiques. Il y a au moins huit phases AlH3 trouvé dans la littérature. Mais en fait, seuls le plus stable α-AlH3 (Hf ° = -11,4 kJ mol-1) peut être un candidat pour l'utilisation potentielle. Les méthodes sûres, fiables, à faible coût et à faible toxicité de synthèse de pur α-AlH3 ont attiré de nombreuses études. Les échantillons alane est synthétisé en utilisant une méthode de synthèse organométallique en deux étapes : (i) préparation d'un complexe soluble dans alane solvate par l'éther, et (ii) l'élimination de l'éther pour obtenir l’alane non solvate. 1) 3 LiAlH4 (dans l'éther) + AlCl3 (dans l'éther) (+ LiBH4)  4 AlH3 • Et2O (solvate) + 3 LiCl (s) 2) AlH3 • Et2O (solvate) (traitement thermique / cristallisation en solution solvant)  AlH3 (s). Avec l'évolution des conditions de traitement thermique et de l'état de cristallisation, les types d'échantillons alane sont préparés. Ces échantillons sont caractérisés avec de la poudre diffraction des rayons X, la spectroscopie électronique à balayage, microsonde Raman et RMN (27Al et 1H, pour l'étude de la solution de alane solvate dans l'éther). Les performances de décomposition des échantillons sont examinées par TGA-DTA et in-situ diffraction des rayons X. Parmi ces échantillons, pur γ-phase alane et pur α-phase alane sont obtenus avec succès. La température de traitement thermique et les conditions de cristallisation dans une solution de solvant jouent un rôle très important dans la préparation pure phase γ- et α-alane respectivement. Après le traitement de stabilisation, α-phase alane sont bien stabilisées. Les échantillons sont très stables jusqu'à la décomposition principale. L'échantillon pur α-phase alane est préparé avec grande échelle (à partir de 2 g à 6 g) et est régulièrement synthétisés avec succès. Il a prouvé cette méthode de préparation est fiable et reproductible
Aluminum hydride or alane AlH3 is a very important material as energetic additives in rocket propellants. There are at least eight AlH3 phases found in the literature. But in fact only the most stable α-AlH3 (Hf° = -11. 4 kJ mol-1) can be a candidate for the potential utilization. The safe, reliable, low toxic and low cost synthesis methods of pure α-AlH3 attracted numerous studies. The alane samples are synthesized using an organometallic synthesis method in two steps : (i) preparation of a soluble alane complex solvated by ether; and (ii) removal of ether to get the non-sovated alane. 1) 3 LiAlH4 (in ether) + AlCl3 (in ether) (+ LiBH4)  4 AlH3·Et2O (solvated) + 3 LiCl(s) 2) AlH3·Et2O (solvated) (heat treatment / crystallization in solvent solution)  AlH3(s). With changing heat treatment conditions and crystallization condition, kinds of alane samples are prepared. These samples are characterized with powder X-ray diffraction, Scanning electron spectroscopy, Raman scattering microprobe and NMR (27Al and 1H, for the study of alane solvated solution in ether). The decomposition performances of the samples are investigated by TGA-DTA and In-situ X-ray diffraction. Among these samples, pure γ-phase alane and pure α-phase alane are obtained successfully. The heat treatment temperature and the crystallization conditions in solvent solution play very important roles in the pure γ and α phase alane preparation respectively. After the stabilization treatment, α-phase alane are well stabilized. The samples are very stable until the main decomposition. The pure α-phase alane sample is prepared with larger scale (from 2 g to 6 g) and is repeatedly synthesized successfully. It has proved this preparation method is reliable and reproducible

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Verdy, Christophe. "Structures multicouches mises en forme par projection thermique : élaboration, caractérisation et applications." Besançon, 1998. http://www.theses.fr/1998BESA2077.

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Abstract:

La mise en forme par projection thermique consiste à réaliser un ou plusieurs revêtements d'épaisseurs variables à la surface d'un mandrin sacrificiel présentant la forme complémentaire de la pièce à obtenir. L'objet de cette thèse était de développer une expérience sur l'ensemble des points à maîtriser pour l'élaboration de structures multicouches à hautes caractéristiques par projection thermique. Une première partie a consisté à étudier les caractéristiques de quelques matériaux métalliques mis en forme par projection thermique sous basse pression : les superalliages Astroloy et Inconel 625, le TA6V4 et le CuAgZr, matériaux qui seront à la base des systèmes multicouches étudiés. Des dépôts épais à hautes caratéristiques mécaniques proches de celles des matériaux forgés ou MDP ont été obtenus. L'étude des propriétés mécaniques révèle des contraintes à rupture élevées mais une certaine perte de ductilité, en particulier à haute température par rapport aux matériaux standards équivalents. Le concept de structures multicouches a ensuite été abordé dans le cadre de deux situations pratiques : une structure de paroi de chambre de combustion soumise à un haut flux thermique et une structure de blindage de turbomachine devant présenter de hautes propriétés de rétention en cas de rupture de pale. L'élaboration de ces structures impose des contraintes fortes concernant le choix des matériaux. En effet, l'élaboration de ces structures pendant des durées pouvant dépasser l'heure à de hautes températures et les éventuels traitements thermiques applicables accroissent l'importance des phénomènes d'interdiffusion. Cette interdiffusion entre les dépôts peut s'avérer soit profitable par la création d'un gradient de composition, soit néfaste par la création de phases intermétalliques fragiles. Les perspectives de la mise en forme par projection thermique de telles structures sont prometteuses étant donné la qualité, la diversité et la vitesse de réalisation des dépôts
The aim of this work was to develop an experience about the building of high mechanical characteristics multi-layered structures by thermal spraying. The first part of the study consisted in studying the characteristics of several vacuum thermal spray metallic materials : Nickel based, superalloys Astroloy and Inconel 625, Titanium based TA6V4 and Copper based CuAgZr alloys, materials which were then considered for the multi-layered structures. Thick deposits, with high mechanical characteristics, i. E. Close to forged or HIPed materials, were obtained. The concept of multi-layered structures was then tackled within the framework of two practical situations : the structure of a combustion chamber wall submitted to a very high heat flux and the structure of a blade containment system for turboengines with the capability to withstand the perforation of high kinetic projectiles. The building of such structures imposes strong constraints about the choice of materials because thermal spray durations are likely to exceed one hour at high temperatures and also because further thermal treatments increase the importance of interdiffusion phenomena. It was shown that interdiffusion between deposits can be either profitable with the creation of a functionally graded material, or detrimental with the creation of fragile intermetallicd phases

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Ji, Gang. "Elaboration et caractérisation de revêtements nanocristallins Fe-40AI préparés par projection thermique." Besançon, 2003. http://www.theses.fr/2003BESA2034.

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Abstract:

Des revêtements nanostructurés à base de FeAl ont été réalisés par projection thermique en utilisant la technique de la flamme supersonique (HVOF). Les revêtements obtenus ainsi que la poudre broyée initiale ont été caractérisés par différentes analyses : la Diffraction des Rayons X (DRX), les Microscopies Electroniques à Balayage (MEB) et en Transmission (MET), la Calorimétrie Différentielle à Balayage (DSC) et la Spectrométrie Mössbauer (SM), afin de construire un modèle pour expliquer les mécanismes de formation des différentes structures dans les revêtements et clarifier l'origine de la nanostructure. L'effet des paramètres du procédé sur la microstructure et sur les propriétés des revêtements (la dureté et la corrosion) a été également étudié par faisant varier la granulométrie de la poudre initiale. Les résultats indiquent que les revêtements présentent une structure bimodale où des nanograins 3D peuvent être conservés dans les particules non fondues. Ces derniers résultent de la recristallisation partielle des nanostructures de la poudre initiale. Si les particules de poudre ont été totalement fondues, des nanograins 2D peuvent être développés par la solidification rapide. Le choix judicieux de la granulométrie de la poudre peut permettre d'optimiser le compromis dureté/résistance à la corrosion
Nanostructured Fe-40Al coatings were prepared by High Velocity Oxy-Fuel (HVOF) spraying from milled powder. The as-sprayed coatings as well as the milled powder were examined by X-Ray Diffraction, Scanning Electron Microscopy, Transmission Electron Microscopy, Differential Scanning Calorimetry and Mössbauer Spectroscopy to improve the understanding of structure formation in such coatings; in particular, to clarify the origin of the nanostructures. The relationships among the process parameters, the microstructure and the coating properties (hardness and corrosion) were also investigated by the variation of the size of the feedstock powder. The resultants indicate that the coatings show a bimodal structure where 3D nanograins, resulted from a partial crystallization of the starting powder, can be essentially conserved in non melted particles. Alternatively, because of the rapid solidification, the 2D nanograins can be formed in fully melted particles. Finally, the hardness/corrosion balance can be optimized by a good selection of powder size feedstock

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Monin, Valéry. "Elaboration et caractérisation de segments automobiles hautes performances élaborés par projection thermique." Besançon, 2000. http://www.theses.fr/2000BESA2071.

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Abstract:

Les conditions de fonctionnement de plus en plus drastiques des moteurs diesels obligent les segmentiers à élaborer de nouveaux revêtements anti-usure sur les segments coup de feu. Les résultats présentés dans cette étude concernent l'élaboration et la caractérisation de revêtements sur des segments mis en oeuvre par projection thermique à plasma d'arc soufflé (APS). Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une collaboration avec la société Perfect Circle Europe. Dans un premier temps, l'environnement segment-piston-chemise est présenté. Cet état de l'art permet d'appréhender les conditions de fonctionnement moteur ainsi que l'usure du couple segment-chemise. Il oriente le cahier des charges et définit les nouveaux revêtements à mettre en oeuvre. Le choix s'est porté sur un composite à matrice Mo avec un renfort dur de TiN. La deuxième partie est consacrée à l'optimisation de l'élaboration du revêtement d'origine (Mo-NiCrBFeSi) et à sa caractérisation physico-chimique et tribologique. Une analyse phénoménologique de l'usure montre l'importance de la cohésion interlamellaire sur les applications tribologiques et notamment l'incidence de la diffusion dissymétrique du NiCrBFeSi dans le Mo. La troisième partie concerne l'élaboration d'un revêtement à base de Mo et de Tin. Deux modes d'élaboration de poudre et deux compositions sont développés. Les résultats tribologiques et physico-chimiques des revêtements montrent l'intérêt de renforcer le composite par un liant de type NiCrBFeSi et la potentialité du TiN dans ce type d'application. La quatrième partie est consacrée à l'évolution de ces revêtements vers leur contexte industriel. Une analyse électrochimique est développée pour appréhender la stabilité chimique des revêtements vis-à-vis d'un environnement agressif. Cette analyse illustre le caractère sélectif de la corrosion de ces revêtements élaborés par projection thermique
The drastic working conditions of diesiel engines imply piston ring manufacturers to elaborate wear resistant coatings for top position piston ring. The results presented in this study concern the elaboration and characterization of atmospheric plasma sprayed deposits for piston ring. This study received a financial support from Perfect Circle Europe. Firstly, the piston ring-cylinder environment is presented. The consideration of the engine working conditions and the piston ring-cylinder wear mechanisms leads to the definition of a new plasma sprayed piston ring coating : a Mo matrix with a hard TiN reinforcement. The second part is dedicated to the optimization of the elaboration of the previous coating (Mo-NiCrBFeSi) and its tribological and physico-chemical characterization. Wear mechanisms analysis shows the importance of the interlamellar cohesion for tribological applications. The third part concerns the elaboration of a Mo-TiN based plasma sprayed coating from agglomerated and blended powders. Tribological results show the efficiency of the hard phases TiN associated with a NiCrBFeSi binder. Finally, an electrochemical approach is used to estimate the chemical resistance of the coatings in a corrosive environment

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Meyruey, Gwenaëlle. "Caractérisation et modélisation du vieillissement thermique d’un composite à base d’alliage d’Aluminium." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI092.

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Abstract:

Les composites à matrice métallique ont été développés dans les années 60 initialement pour les besoins de l’industrie aérospatiale. De nos jours, les alliages d’Aluminium à durcissement structural sont souvent combinés à des particules céramiques afin d’atteindre des propriétés de résistance élevées, maintenues à haute température, tout en conservant la légèreté de l’alliage, pour un coût faible. Cependant, l’utilisation de ces alliages nécessite une bonne connaissance des transformations microstructurales ayant lieu lorsqu’ils sont soumis à certaines conditions de température puisque des phénomènes de précipitation ont lieu et impactent les propriétés de résistance mécanique du matériau. De plus, la présence du renfort, induit des modifications microstructurales majeures et notamment lors des phénomènes de précipitation de la matrice. Ainsi, ces travaux de thèse portent sur un alliage d’Aluminium à durcissement structural de la série 6xxx qui, durant son utilisation, peut être confronté à des températures comprises entre 100°C et 350°C, et ayant une séquence de précipitation complexifiée par la présence de Silicium en excès et de particules de renfort céramiques. Les objectifs visés par ces travaux sont alors : 1) De décrire l’évolution microstructurale de l’alliage d’AlMgSi à excès de Silicium étudié, avec et sans particules céramiques. Ensuite, l’évolution de la résistance mécanique a été caractérisée à partir d’un état T6 lors de traitements isothermes, 2) De prédire ces évolutions microstructurales et les propriétés mécaniques qui en découlent par des modèles à base physique. La précipitation des principales phases de l'alliage étudié a pu être prédite grâce un modèle à champ moyen basé sur des lois classiques de germination-croissance et par une approche par classes de type KWN, en tenant compte : 1) de la compétition entre la phase cohérente et semi-cohérente, 2) d'une morphologie en bâtonnet avec un rapport de forme variable et propre à la phase modélisée. Ce modèle a permis, de tracer le diagramme Temps-Température-Transformation de l’alliage et du composite tout en tenant compte de l'accélération des cinétiques de précipitation en présence de renfort et attribuée à la forte densité de dislocations. Pour finir, 2 méthodes de prédiction des propriétés mécaniques ont été confrontées : 1) Une approche empirique de type JMAK (Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov), 2) une approche à base physique. Malgré une prédiction proche des résultats expérimentaux par l'approche JMAK, cette méthode ne permet pas de remonter aux mécanismes physiques à l’origine des variations observées. Ainsi, l'approche à base physique basée sur le modèle de prédiction de la microstructure constitue une alternative prometteuse pour une prédiction plus précise des évolutions de propriétés de résistance mécaniques de ces matériaux même si de nombreuses adaptations restent à faire dans le cas du composite
Precipitation-strengthened alloys as Al-Mg-Si alloys reinforced with ceramic particles are an appropriate alternative for industrial applications. The precipitation sequence in Al-Mg-Si alloys is particularly complex when Silicon is in excess with respect to the Mg2Si composition and it is expected to be modified by the presence of the ceramic reinforcement. This is why, for industrial applications, under certain use conditions, it is fundamental to be able to predict the evolution of the microstructure in the alloy and the consequences on mechanical properties. The present work is devoted to the study of an age-hardenable Al-Mg-Si aluminium alloy which, can be facing temperatures between 100°C and 350°C in use conditions. This material is characterized by a complex precipitation sequence due to Silicon-excess and ceramic particles. The main objectives of the work are the following: 1) To describe how the microstructure evolves in the Al-Mg-Si alloy with silicon excess studied, with or without reinforcement, during a long storage period at a temperature between 100°C and 350°C. Then, it appeared necessary to describe the evolution of the mechanical properties in the same conditions but starting from a T6 state (corresponding to peak aged conditions). 2) To predict these evolutions (microstructure and strength) using an appropriate model. It was highlighted that the high silicon excess in the studied alloy leads to a simultaneous precipitation of several semi-coherent phases. Their precipitation has been predicted thanks to a KWN-type model based on classical nucleation-growth theories, validated by the experiments, and implemented considering: 1) the competitive precipitation between coherent et semi-coherent phases, 2) the rod-shape morphology of precipitates with a variable aspect ratio. This model has been used for the prediction of the Time-Temperature-Transformation diagram of the alloys and its composite considering the acceleration of the precipitation kinetics observed and attributed to the high dislocation density resulting from the presence of ceramic particles. Finally, 2 methods for the mechanical properties prediction have been compared: 1) a JMAK-type empirical approach 2) a physically based approach. The JMAK approach allowed us a quicker and easier prediction of the loss of hardness from the T6 state, for alloy and composite, during isothermal and non-isothermal treatment. Despite a prediction close to the experimental results, this approach cannot give us information about the physical mechanisms responsible for the observed mechanical variations. Then, a physically based approach taking into account the predictions of the precipitation model was used for the yield stress estimation during aging with a micromechanical model. This approach gave encouraging results and could be a powerful tool for the prediction of the strength during industrial use conditions

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Boussatour, Ghizlane. "Caractérisation diélectrique et thermique de films biopolymères pour l’électronique flexible haute fréquence." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I015/document.

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Abstract:

Les matériaux biopolymères sont l’objet d’un engouement très fort pour des applications très variées dans de nombreux domaines d’activités où ils remplacent de plus en plus les polymères pétrosourcés. Compte tenu de leurs propriétés, parmi lesquelles la biocompatibilité, la biodégradabilité, la flexibilité et la légèreté, ils suscitent un intérêt croissant dans le domaine de l’électronique. Néanmoins, leur possible intégration dans l’électronique haute fréquence passe par l’étude de propriétés importantes telles que la conductivité thermique et la permittivité diélectrique complexe. Dans ce travail nous nous intéressons à deux biopolymères en particulier, l’acide poly lactique (PLA) et le palmitate de cellulose (CP). L’extraction des propriétés de ces matériaux est réalisée au travers de la mise en œuvre de deux méthodes. La méthode 3ω pour la détermination de la conductivité thermique et la méthode dite des deux lignes pour la détermination de la permittivité diélectrique complexe. Cette dernière est mesurée sur une bande de fréquences allant de 0,5 à 67 GHz. Ces deux techniques de caractérisation requièrent la réalisation de lignes métalliques en surface des films biopolymères qui compte tenu de leur nature supportent mal les procédés de photolithographie. Aussi, des procédés alternatifs ont été développés pour répondre à ce challenge technologique. Ce travail expérimental est accompagné d’études de modélisation sur les deux volets, estimations de la conductivité thermique et de la permittivité diélectrique complexe des matériaux investigués. La confrontation des modèles proposés, analytiques et numériques, aux données expérimentales montre une bonne compréhension du problème de caractérisation de ces biopolymères
Biopolymer materials attract significant attention in many fields where they tend to replace petrosourced polymers. Thanks to their properties, such as biocompatibility, biodegradability, flexibility and lightness, biopolmyers are also increasingly used in many electronic applications. Nevertheless, their possible integration into high-frequency electronics requires the study of important properties such as thermal conductivity and dielectric complex permittivity. In this work we are interested in two biopolymers in particular, poly lactic acid (PLA) and cellulose palmitate (CP). The extraction of the properties of these materials is carried out through the implementation of two methods. The means selected are the 3ω method for the thermal conductivity and the two-line method for the dielectric complex permittivity. This latter is measured in the frequency band 0.5 - 67 GHz. These two characterization techniques require the realization of metal lines on the surface of the biopolymer films. Since biopolymers are not compatible with classical photolithography method, an alternative processes have been developed to meet this technological challenge. This experimental work is accompanied by modeling studies on both aspects, estimates of the thermal conductivity and the complex dielectric permittivity of the investigated materials. The comparison of the proposed analytical and numerical models with the experimental data shows a good understanding of the problem of characterization of these biopolymers

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Ahose, Komla Dela Mawulawoe. "Caractérisation et modélisation du vieillissement thermique d'élastomères chargés par une approche multiphysique." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0726/document.

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Abstract:

Cette étude s'intéresse au vieillissement thermique d'élastomères synthétiques, amorphes, vulcanisés et additionnés de charges (noir de carbone). Sur la base d'une même formulation matériau, on étudie plus particulièrement, l'impact du procédé initial (conditions de vulcanisation), les conséquences de l'évolution physico-chimique des matériaux sur le comportement mécanique et l'influence d'un chargement mécanique permanent durant le vieillissement. Des caractérisations mécaniques (essais cycliques, relaxations par paliers, essais de compressibilité) et physico-chimiques (suivi des variation de dimension et de masse, essais de gonflement dans un solvant) sont réalisées afin de quantifier l'impact du vieillissement. Le phénomène dominant étant une augmentation de la densité de réticulation (maturation des ponts polysulfures en ponts disulfures ou monosulfures). D'une manière générale la partie expérimentale a permis de formuler un certain nombre d'hypothèses (isotropie, insensibilité de certaines caractéristiques physiques aux vieillissement, etc.) qui ont guidé le développement d'un modèle multiphysique. Ce modèle s'appuie sur une approche thermo-chimio-mécanique formulée dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles avec introduction de variables internes afin de traduire d'une part les non-linéarités de comportement de ce type de matériau (grandes déformations, viscoélasticité non-linéaire et effet Payne), et d'autre part de décrire l'évolution physico-chimique du réseau macromoléculaire (qui dépend de la température et de l'état mécanique). Cette modélisation a permis d'introduire un couplage réciproque entre les états physico-chimique et mécanique
This study mainly concerns the thermal aging phenomenon in amorphous synthetic rubbers, initially vulcanized and filled with carbon blacks. On the basis of one material formulation, we study: the impact of the process (vulcanization condition), the influence of the chemo-physical evolution of the cross-linked network on the mechanical behavior and the influence of a permanent mechanical load during aging. Mechanical characterizations (cyclic, relaxation and hydrostatic tests) and chemo-physical ones (variation of mass and volume, swelling in solvent) are realized in order to quantify the impact of ageing. The main phenomena observed is an increase of the crosslink density (maturation of polysulfides to monosulfide or disulfide crosslinks). From a general point of view, we can formulate many hypothesis from the experimental characterizations (isotropy, non-dependence of some physical properties on ageing, etc.). For the modeling, we have adopted a themo-chemo-mechanical approach that is based on the thermodynamics of irreversible processes and the introduction of internal variables in order to phenomelogically describe on one hand the nonlinear mechanical behavior at finite strain (nonlinear viscoelasticty, Payne effect, etc.) and on the other hand the chemo-physical evolution of the macromolecular network (which depends on temperature and mechanical state). This approach has permitted to introduce a reciprocal coupling between chemo-physical and mechanical states

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Soanen, Nastasia. "Caractérisation et modélisation de la culture de la microalgue Chlamydomonas reinhardtii et mise en place d'un photobioréacteur miniaturisé pour l'étude quantitative de la croissance de micro-organismes photosynthétiques." Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2017. http://www.theses.fr/2017CLFAS023.

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Abstract:

Financés par deux projets de recherche distincts (AlgoH2 (ANR) et MELiSSA (ESA), ces travaux de thèse, réalisés au sein de l’axe GePEB, sont axés sur l’application de modèles de connaissance pour le fonctionnement de l’énergétique cellulaire sur des cultures de microorganismes photosynthétiques. La première étude a été réalisée sur la microalgue Chlamydomonas Reinhardtii, afin d’optimiser la production de dihydrogène. Le travail a été de « regrouper » l’ensemble des réactions métaboliques existantes dans la cellule afin de réaliser une étude stœchiométrique et thermocinétique du fonctionnement cellulaire en phase de croissance et de production d’hydrogène, l’objectif étant de pouvoir comprendre, contrôler et optimiser la production de dihydrogène en photobioréacteur. Une contribution de ce travail est également d’assembler une base de données cohérente réunissant les propriétés de formation de composés impliqués dans le fonctionnement cellulaire, ceci afin d’appliquer les règles de calculs d’équilibres thermochimiques aux composés du métabolisme cellulaire. Dans un second temps, un miniphotobioréacteur, développé au sein du laboratoire en 2003 a été optimisé et modernisé. Ce miniPBR permet de réaliser des analyses rapides sur le fonctionnement de la photosynthèse. Son dimensionnement en deux compartiments superposés et séparés par une membrane présente l’intérêt de pouvoir extrapoler le comportement de la cyanobactérie Arthrospira platensis en condition de microgravité spatiale. Un modèle de connaissance de la photosynthèse, regroupant les transferts radiatifs et la cinétique de croissance en présence de nitrates avait préalablement été développé, ce qui a permis de valider les tests préliminaires réalisés en fioles de Roux sur différentes sources nutritives azotées et ainsi de viser de nouvelles améliorations du miniPBR
Funded by two separate research projects (AlgoH2 (ANR) and MELiSSA (ESA)), this work, conducted within the GePEB axis, is focused on the application of knowledge models of energetics of living cells for cultures of photosynthetic microorganisms. The first study was conducted on the microalga Chlamydomonas reinhardtii, in order to optimize the bio- production of dihydrogen. The work has been to gather the whole metabolic reactions existing in the cell in order to carry out a stoichiometric and thermokinetic study of the cellular functioning of growth and hydrogen production phases, the objective being to understand, control and optimize the production of hydrogen in photobioreactor. A contribution of this work is also to assemble a consistent database, bringing together the properties of formation of compounds involved in the cellular functioning, in order to apply the rules of calculations of thermochemical equilibria to compounds of cellular metabolism. As a second part of the study, a mini-photobioreactor developed in the lab in 2003 has been optimized and modernized. This mini-PBR allows realizing fast analyzes on the functioning of the photosynthesis. The design in two compartments separated by a membrane presents the interest extrapolating the behavior of the cyanobacterium Arthrospira platensis in conditions of microgravity. A model of knowledge of the photosynthesis, grouping the radiative transfer and the kinetics of growth on nitrate source had previously been developed. Comparing the preliminary tests carried out in Roux flasks on different nutrient nitrogen sources with model allowed better understanding of the cellular metabolism and further improvements of the mini-PBR

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Collet-Foucault, Florence. "Caractérisation hydrique et thermique de matériaux de génie civil à faibles impacts environnementaux." Rennes, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAR0016.

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Abstract:

Ce travail porte sur la caracterisation hydrique et thermique des materiaux bauge, enduit chanvre chaux, beton de chanvre et laine de chanvre. Une premiere partie porte sur la qualite environnementale des materiaux de construction et sur la presentation des materiaux etudies. Leurs caracteristiques physiques structurelles sont ensuite donnees. La fixation et le transfert de l'humidite en phase vapeur sont alors etudies a travers des mesures de sorption et de permeabilite. Les resultats obtenus sont rapproches de la structure poreuse et sont couples afin de determiner le coefficient de diffusion hydrique isotherme. Enfin, les caracteristiques thermiques des materiaux sont mesurees a trois teneurs en eau. Des simulations permettent ensuite de comparer les besoins de chauffage d'un batiment pour des parois classiques et des parois constituees des materiaux etudies. Les resultats obtenus montrent que les besoins energetiques sont similaires, pour des impacts environnementaux plus faibles
This work deals with hydric and thermal characterization of cob, hemp and lime coating, hemp mortar and hemp wool. The first part deals with environmental quality of building materials and presents the ones studied. Their structural physical characteristics are given. The wet fixing and transfer are then studied by sorption and permeability measurement. The results obtained are compared with the porous structure and are coupled in order to calculate the isothermal hydric diffusivity coefficient. Lastly, the thermal characteristics of the materials are measured for three wet contents. The results are compared with those obtained for other materials. Simulations enable to compare the heating needs of a building with walls made of different materials (insulated concrete blocks, cob, hemp mortar). The results show that the heating needs for the studied materials are similar for lower environmental impacts all the building life cycle long

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Gauthier, Sébastian. "Caractérisation thermique de la matière par la méthode 3ω." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00826953.

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Abstract:

Cette thèse de doctorat porte sur le développement d'un banc de mesure pour la caractérisation thermique de la matière. Les techniques et instruments employés pour la mesure des propriétés thermo-physiques sont nombreux, évoluent constamment. Ils sont aujourd'hui encore le centre d'attention de multiples recherches. Ils sont néanmoins bien souvent adaptés préférentiellement à un état de la matière et à la mesure spéci fique d'un paramètre thermique. Le banc développé repose sur la méthode dite 3!, qui consiste à observer la réponse thermique fréquentielle d'un matériau soumis à un flux thermique harmonique. Cette technique met à pro t l'e et thermo-résistif qui accomplit la transduction du domaine thermique vers le domaine électrique. Elle permet alors de mesurer simplement les variations de température en fonction de la fréquence d'excitation donnant ainsi accès aux propriétés thermo-physiques du milieu étudié. Nous montrons que la méthode 3w permet eff ectivement d'une part de mesurer e fficacement la conductivité thermique, mais également d'estimer la capacité thermique isobare. De plus, alors qu'elle a été initialement introduite pour la caractérisation des solides, nous élargissons le champ d'application de cette technique, via un dispositif expérimental adapté, pour l'étendre aux autres états de la matière, à savoir les liquides et aux gaz. Le capteur proposé est fabriqué à l'aide des techniques de la micro-électronique et basé sur la technologie du silicium, ce qui permet de réduire fortement ses dimensions et o re des perspectives intéressantes en termes de miniaturisation et d'intégration

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Blanchard, Florent. "Nouveaux peroxydes et peroxo-oxalates à base d’uranium, précurseurs d’oxydes : synthèse et caractérisation." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10108.

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Abstract:

Les recherches actuelles sur les cycles nucléaires du futur sont axées notamment sur le traitement-recyclage du combustible nucléaire dit “usé“ avec la préparation de solides mixtes à base d’actinides, matières premières pour la fabrication de nouveaux combustibles. A l’issue des cycles de séparation-purification lors du traitement du combustible, l’étape de conversion des actinides en solution en oxyde mixte est une des étapes clés de cette démarche. Actuellement le plutonium est précipité sous forme oxalate et de nombreuses études de la précipitation et décomposition d’oxalates mixtes ont été réalisées. Quant à l’uranium, il est précipité sous forme de peroxyde d’uranyle, l’utilisation de peroxydes mixtes voire peroxo-oxalates comme précurseurs d’oxydes est donc une voie à explorer. L’objectif de cette étude est d’instruire la potentialité d’une telle voie peroxyde. Dans une première étape, l’examen du système NH4+/UO22+/O22-/C2O42-, a mis en évidence la formation de plusieurs peroxydes et peroxo-oxalates sous forme de polyanions isolés ou de nanoclusters conduisant, par décomposition thermique, à des oxydes d’uranium. Dans une seconde étape, partant de nanoclusters d’uranyle et d’ammonium des peroxydes d’uranium et de lanthanides ou de thorium ont été préparés et caractérisés par diffraction X sur monocristal et sur poudre, par analyse ICP-AES, par microscopie électronique et par spectroscopies UV-visible et IR. Leur décomposition en oxydes mixtes a été étudiée sous différentes atmosphères
One of the current researches on future nuclear cycle is spent nuclear fuel treatment and recycling, where actinides mixed solids are prepared as raw materials for nuclear fuel refabrication. After separating-purification cycle during spent nuclear fuel treatment, the conversion step of actinides from solution to mixed oxide is one of the key stages. Currently, plutonium is recovered by oxalic precipitation and numerous studies on its precipitation and oxalate decomposition have been done. Meanwhile, in the case of uranium, a uranyl peroxide is precipitated. Therefore, a route to investigate is the use of peroxides or peroxo-oxalates as oxides precursors. The main goal of this study is to study the feasibility of such method. In a first step, examination of NH4+/UO22+O22-/C2O42- system has highlighted the evidence of many peroxides or peroxo-oxalates formed as polyanions or nanoclusters. These entities lead to uranium oxides after calcination. In a second step, using uranyl nanoclusters, mixed uranium - lanthanide or uranium - thorium compounds were prepared and characterised by single crystal and powder X-ray diffraction, ICP-AES analysis, electron microscopy, UV-Vis and IR spectroscopy. Their decomposition in mixed oxides has been studied under different atmospheres

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Briant, Tristan. "Caractérisation du couplage optomécanique entre la lumière et un miroir : bruit thermique et effets quantiques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004972.

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Abstract:

Nous présentons une expérience de mesure optique ultrasensible de petits déplacements d'un miroir placé dans une cavité Fabry-Perot de grande finesse, avec une sensibilité au niveau de l'attomètre.
Nous avons mesuré le bruit thermique du miroir et suivi son évolution temporelle dans l'espace des phases. Nous avons refroidi le miroir en exerçant une force de friction froide et obtenu une compression du bruit thermique dans l'espace des phases.
Une étude spatiale des modes acoustiques internes a été réalisée pour différentes géométries du miroir, en balayant une force de pression de radiation sur la surface du miroir. Les résultats valident les modèles théoriques utilisés pour les interféromètres gravitationnels et permet de définir une géométrie favorable à la démonstration des effets quantiques du couplage optomécanique.
Nous présentons également une étude théorique des bruits thermiques et quantiques dans un nouveau type d'antenne gravitationnelle, constituée de deux sphères imbriquées.

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Bensaid, Samir. "Contribution à la caractérisation et à la modélisation électromagnétique et thermique des matériaux composites anisotropes." Nantes, 2006. http://www.theses.fr/2006NANT2107.

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Abstract:

Les matériaux composites en fibres de carbone se destinent plus aux secteurs de hautes performances tels que l’aéronautique. Pour assembler des pièces en composites, plusieurs techniques sont utilisées. Parmi celles-ci la technique utilisant l’induction électromagnétique qui est très intéressante pour ses avantages tel que la transmission rapide, sans contact et localisée de l’énergie à l’interface de d’assemblage. Le but de cette thèse est de modéliser en 3D le chauffage par induction de ces matériaux en tenant compte de l’anisotropie. Dû au problème du facteur d’échelle, ces matériaux sont remplacés, par des matériaux homogènes équivalents ; leurs propriétés électromagnétiques et thermiques sont obtenues soit en utilisant les méthodes d’homogénéisation ou des méthodes expérimentales. Dans ce cadre, nous avons proposé une méthode expérimentale basée sur la mesure de l’impédance pour déterminer la conductivité électrique. D’autre part, dans notre cas, ces matériaux se présentent sous forme de plaque d’épaisseur très faible comparée aux autres dimensions. Les éléments coques associés aux éléments finis nodaux, bien adaptés à ce type de géométries, sont alors utilisés. Deux modèles ont étés mis en place, un modèle éléments coques anisotropes monocouche pour les composites de structures inconnues et un modèle multicouches dédié aux composites stratifiés à structures orientées. Une confrontation entre les résultats de simulations et les mesures expérimentales (chauffage par induction), a permis de valider les modèles développés. Ces modèles ont été appliqués pour améliorer une installation industrielle dédiée à l’assemblage par induction des matériaux composites
The carbon fibre composite materials cover a lot of manufacturing industries. To assemble parts of these composites several techniques are used. The technique using electromagnetic induction is very interesting; for his advantages such as the fast, without contact and localised transmission of energy to the assemblage interface. The goal of this thesis is to model in 3D, the induction heating of composite materials by taking into account of the anisotropy. Owing to the problem of the scale factor, these materials are replaced by homogeneous equivalent materials; so their electromagnetic and thermal properties are obtained either by using the homogenisation or experimental methods. In this work, to identifying the electric conductivity, one proposed an experimental method based on the impedance measurement. In addition, in our case, these materials are in the form of plate with very small thickness compared to the other dimensions. The shell elements associated to the nodal finite elements are then used. Two models have been developed, a monolayer anisotropic shell elements model applied to composites of unknown structures and a multi-layer model dedicated to the laminated composites with oriented structures. A confrontation between the simulation and experimental results (in induction heating) gave an acceptable difference. These models are applied to improve an industrial application of an induction assembly of composite materials

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Lecœur, Edwige. "Étude de nouveaux retardateurs de flamme pour étoffes cellulosiques : formulations, procédés, caractérisation et durabilité." Lille 1, 2002. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2002/50376-2002-259.pdf.

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Abstract:

Cette étude concerne l'ignifugation de tissu de coton par des retardateurs de flamme (FR) phosphorés, azotés. Une comparaison de FR commerciaux (ignilys, pyrovatex, proban, aflamman) est présentée quant à leur performance au feu et à leur durabilité à l'eau. De nouvelles molécules organiques à base de guanidine et d'aminosilane sont testées en tant que FR. Des formulations sont développées et caractérisées par infrarouge, analyse microcalorimétrique différentielle, RMN mettant en évidence leur structure chimique et leur capacité à agir en tant que FR. Ces nouvelles formulations donnent de bonnes propriétés retardatrices de flamme pour les étoffes de coton. Le toucher est caractérisé par des tests Kawabata. Il est peu modifié, sauf dans le cas de solution d'aminosilane en milieu basique. Le coton traité par des solutions d'aminosilane dégage peu de fumées lors de sa combustion. La tenue à l'eau du FR à base de guanidine est améliorée par l'addition de mélamine.

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Di, Martino Françoise. "Synthèse et caractérisation de carboxylates métalliques produits de traitement de conversion de surface." Nancy 1, 2002. http://www.theses.fr/2002NAN10278.

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Abstract:

Ce travail porte sur la synthèse et la caractérisation de carboxylates métalliques, produits de traitement de conversion de surface. Ces composés font l'objet de recherches concernant la protection de métaux contre la corrosion aqueuse ou atmosphérique. Leurs propriétés cristallographiques et thermiques sont ici étudiées. Les structures de carboxylates de zinc à 7, 8, 9 et 10 atomes de carbone ont été résolues ainsi que celles des heptanoates de magnésium, de gadolinium et de plomb. Les analyses thermiques ont permis d'identifier de nombreuses transformations se produisant avant la fusion : il s'agit de transitions structurales courantes dans les carboxylates de zinc et de transitions solide - cristal liquide rencontrées dans les carboxylates de plomb. Par ailleurs, d'autres produits issus de l'étude des revêtements de carboxylates sont également étudiés, des composés mixtes associant deux anions différents : l'hepta-décanoate de zinc et l'hydroxy-heptanoate de zinc
This work is about synthesis and characterisation of metallic carboxylates, products of surface conversion treatment. These compounds are studied for the protection of metals against atmospheric or aqueous corrosion. Their crystallographic and thermal properties are studied here. The structures of zinc carboxylates with 7, 8, 9, and 10 carbon atoms have been resolved as those of magnesium, gadolinium and lead heptanoates. Thermal analysis has allowed to identify numerous transformations occurring before melting : they are structural transitions common in zinc carboxylates and crystal - liquid crystal found in lead carboxylates. Otherwise, other compounds stemming from the study of carboxylates coatings are also studied, some mixed compounds associating two different anions : the zinc hepta-decanoate and the zinc hydroxy-heptanoate

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Barbier, Benjamin. "Bilan thermique et caractérisation géochimique de l'activité hydrothermale du volcan Rinjani, Lombok, Indonésie." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2010. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210140.

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Abstract:

La caldera du volcan Rinjani contient un lac d’un volume de 1 km³ qui est probablement le plus grand lac volcanique au monde présentant une anomalie thermique nette. Ce lac présente une composition neutre chlorure sulfate bicarbonate inhabituelle pour les lacs volcaniques. Sa TDS (2600 mg/l) et conductivité (3500µs/cm) élevées indiquent un apport de fluides hydrothermaux très important. Enfin, son alcalinité élevée (520 mg/l), indique un apport important de dioxyde de carbone dans le lac.

Les sources thermales situées autour du Gunung Baru (cône volcanique situé dans la caldera) ont une composition chimique en éléments majeurs et une composition isotopique proche de celles du lac volcanique indiquant qu’elles sont essentiellement le résultat du recyclage du lac par le système hydrothermal. Les variations de compositions entre les différentes sources ont permis de montrer que leurs compositions est le résultat du mélange entre un fluide hydrothermal profond de composition neutre chlorure, dont la température a été estimée à 270°C, et d’un fluide plus superficiel riche en magnésium et en sulfate.

Le flux de dioxyde de carbone à la surface du lac a été estimé à l’aide de la méthode de la chambre d’accumulation et par calcul à environ 2300 t/j, ce qui représente un apport significatif de gaz. Cependant, comme le lac présente une structure polymictique, le risque d’accumulation de dioxyde de carbone en profondeur et donc d’éruption limnique peut être exclus.

Pour la première fois dans cette thèse, le modèle d’estimation des flux thermiques émis par les lacs volcaniques mis au point par Stevenson (1992) a été contraint par des mesures des paramètres météorologiques mesurés en continu, ce qui a permis de valider le modèle. De plus, nous avons pu montrer que l’essentiel des variations de températures des lacs volcaniques est dû à des variations météorologiques. En utilisant le flux thermique plutôt que la température, il est dès lors possible d’avoir accès à des variations de l’activité volcanique.

Le flux thermique estimé pour le lac du Rinjani est de 1700 MW, ce qui représente le flux le plus élevé jamais mesuré sur un lac volcanique aérien. Ce flux thermique est aussi plus élevé que le flux thermique mesuré sur des lacs de lave à 800°C. Ce paradoxe apparent s’explique par la plus grande dimension des lacs volcaniques, la capacité calorifique de l’eau quatre fois plus importante que celle du magma et la viscosité de l’eau 1 million de fois inférieure, ce qui fait de l’eau un excellent fluide caloporteur pour transporter les calories vers la surface.

Doctorat en Sciences
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Salim, Shirazy Mahmood Reza. "Caractérisation du transport fluidique et thermique dans les mousses métalliques capillaires en cuivre." Thèse, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/6141.

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Abstract:

Thermal management of electronics has become a major challenge in manufacturing and production of high performance electronic chips. Constant rise of computation power requires higher amount of energy and subsequently this energy (in the form of heat) should be transferred out of the computer. Among other solutions, heat pipes are proposed as a means to transfer and eventually remove this excess heat. The main part of a typical heat pipe is the wick which provides a medium for transport of capillary driven flow and evaporation at the vapor-liquid interface. Different materials are proposed as wick for a heat pipe and among them, recently invented Bi-porous metal foams exhibit a very significant performance improve, i.e. high transport limit in comparison with competing materials. By a mainly experimental approach, capillary, wetting and evaporation properties of copper metal foams with different porosities have been investigated. An in depth surface characterization study is done on the foams to identify the role of surface wettability on the capillary performance. It is found for the first time that the hydrophilicity loss of the copper based porous materials when exposed to air is caused by the adsorption of volatile organic compounds and not by copper oxidation. It is also inferred that the reason for high transport limit of the foams compared with other materials is their unique microstructure which has two levels of porosity. This biporous microstructure provides paths for liquid transport with low pressure drop while the smaller pores provide for thin film evaporation and produce high capillary pressure. Permeability and effective pore radius, as two key parameters defining the pumping capacity, are measured experimentally by the rate of rise method. It is also found that the evaporation rate of a rising liquid in a porous material is lower compared with that of the same material while saturated with stationary liquid. This will allow ignoring natural evaporation in the rate of rise method and using simplified models to capture permeability and effective pore radius. The role of meniscus recession in capillary pumping and evaporation rate is characterized for the first time and a model is proposed to measure the effective pore radius of porous materials in operating conditions. It is shown that the effective pore radius can decrease up to 50% due to forced evaporation. In a more general perspective, through different experiments, it is shown that there is a coupling between capillarity and evaporation. This coupling is established through variation in meniscus shape which will affect both capillarity and evaporation. The findings of this thesis will shed light on the capillarity, evaporation and their interconnected nature in the capillary wicks in two phase thermal management devices.

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Testu, Amélie. "Dispersion thermique dans des milieux granulaires : caractérisation à coeur et en proche paroi." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL/2005_TESTU_A.pdf.

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Abstract:

Le transfert de chaleur dans un milieu granulaire traversé par un fluide est appelé dispersion thermique. Celle-ci résulte d'une combinaison des transferts diffusif et convectif de la chaleur. La maîtrise de la dispersion thermique est essentielle lorsqu'on effectue des réaction chimiques en catalyse hétérogène fortement endo ou exothermique. Dans ce type de situation il est en effet primordial de contrôler la conversion chimique et/ou la durée de vie d'un catalyseur. Ce travail concerne la caractérisation expérimentale de la dispersion thermique dans les milieux granulaires, d'abord à cœur puis en proche paroi. Dans la première partie du travail, un banc constitué d'une enceinte parallélépipédique remplie d'un milieu granulaire (bille de verre ou grains de support de catalyseur) a été construit. Il est traversé par un écoulement d'air assuré par un ventilateur situé en aval du banc. Le lit est chauffé par effet Joule (échelon temporel) grâce à un fil métallique perpendiculaire à l'écoulement. La réponse transitoire en température est mesurée par plusieurs thermocouples. Une technique d'inversion spécifique permet d'estimer les deux coefficients de dispersion thermique. Des corrélations expérimentales, basées sur une analyse dimensionnelle, ont été établies pour expliquer les variations avec la vitesse des coefficients de dispersion longitudinal et transverse. Celles-ci découlent de nos mesures sur les systèmes billes de verre/air et support de catalyseur azote (l'azote sec permet de s'affranchir des problèmes d'hygrophilie des grains qui sont eux-mêmes dotés d'une microporosité interne). Le dernier volet de ce mémoire concerne l'étude des effets thermiques en proche paroi (effets liés aux survitesses). Un nouveau banc expérimental, avec chauffage par une résistance pelliculaire plane implantée sur la paroi et thermocouples insérés dans le milieu granulaire, a été mis en place et une campagne de mesure a permis de mettre en évidence les effets de paroi. Un nouveau modèle analytique, qui doit permettre des simulation de dispersion sur un lit composé de deux couches (à cœur et en proche paroi), a également été développé
Heat transfer in a granular media through which a fluid is flowing is called thermal dispersion. It results from a combination of diffusive and convective heat transfer. The control of thermal dispersion is a critical point each time strongly endo- or exothermic chemical reaction in heterogeneous catalysis occurs. In this type of situation the control of the chemical conversion and/or of the lifespan of the catalyst is of prime importance. This work relates to the experimental characterization of thermal dispersion in granular media first in the core region and then in the near-wall region. In the first part of this work, a bed made up of granular medium (glass spheres or catalyst support) has been constructed. An air flow produced by a downstream fan goes through this bed. The bed is heated by Joule effect (time step) thanks to a metal wire perpendicular to the flow. The transient temperature responses are measured by several thermocouples. A specific inversion technique makes the estimation of the two thermal dispersion coefficients possible. Experimental correlations explaining the variation of the lateral and longitudinal dispersion coefficients with fluid velocity have been constructed on dimensional analysis considerations. They derive from the measurements on the glass beads/air and support of catalyst/nitrogen systems (use of dry nitrogen allows to get rid of the hygrophilic character of the micro-porous grains). The last part of this work relates to study of the thermal effects in the near wall region (effects caused by the hydrodynamic channelling phenomena). A new experimental set-up, with heating by a plane foil resistance on the wall and thermocouples inserted in the granular medium, has been built. Temperature measurements highlights the wall-effects. A new analytical model, that will make simulations of a two layers porous medium (core and near-wall regions) has been developed

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Lefort, Eric. "Caractérisation des bifurcations et de la dynamique d'une lentille thermique par analyse spectrale." Rouen, 1987. http://www.theses.fr/1987ROUES019.

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Abstract:

Un faisceau laser est focalisé sur la face d'entrée d'une cuve transparente remplie d'un liquide absorbant. Une lentille thermique est formée; les oscillations de la lentille sont la manifestation visible d'oscillations hydrodynamiques du liquide dans la cuve. Le système présente un comportement de transition laminaire turbulente, un certain nombre de bifurcations ayant été observées. Analyse spectrale du signal temporel

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Bagui, Farid. "Caractérisation de la dynamique d'un échangeur thermique à contre-courant et synthèse d'observateurs." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES004.

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Abstract:

Dans ce mémoire, deux approches différentes de la caractérisation des transferts de chaleur en régime instationnaire dans un échangeur thermique à contre-courant sont présentées. La première approche est numérique et consiste à reconstruire l'état du système par des observateurs. Lorsque le vecteur de commande est constitué des débits des deux fluides, un estimateur a été construit par la combinaison d'un observateur de type Luenberger et de la méthode de résolution de Maccormack. Lorsque l'entrée du système est constituée des températures d'entrée des deux fluides, un observateur de Kalman découplé avec un facteur d'oubli adaptatif UAFK a été construit. La deuxième approche est semi-analytique et consiste à caractériser la dynamique des températures le long de l'échangeur en fonction des profils de températures initial et final. La température de chaque fluide est caractérisée par sa propre constante de temps variant le long de l'échangeur. Des expressions analytiques de ces constantes de temps sont présentées. Une étude a été effectuée concernant les transferts thermiques non stationnaires en régimes d'écoulement laminaire. Pour des faibles débits du fluide chaud, des fluctuations de température apparaissent le long de l'échangeur. Ces fluctuations sont portées par un signal temporel périodique. L'amplitude et la fréquence ont été étudiées en fonction de la position dans l'échangeur et des débits des deux fluides à l'aide d'une analyse spectrale. L'analyse adimensionnel montre que pour des faibles débits, les échanges thermiques par convection mixte et par conduction radiale doivent être pris en compte dans la modélisation de l'échangeur. Un modèle de l'échangeur thermique en régime d'écoulement laminaire a été proposé.

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Ghorbel-Feki, Halima. "Elaboration et caractérisation de revêtements composites (Apatite-Alumine) sur métal par projection thermique." Thesis, Belfort-Montbéliard, 2016. http://www.theses.fr/2016BELF0304/document.

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Abstract:

A l'heure actuelle les recherches de nouvelles apatites thermiquement plus stables se développent. Ainsi desdépôts à base de fluoroapatite (Ca10(PO4)6F2) ou de fluorhydroxyapatite fournissent des dépôts plus stables etplus adhérents que l'hydroxyaptite tout en étant biocompatibles. La fluoroapatite (Fap) présente non seulement despropriétés physicochimiques semblables à celles de l'os naturel mais également une bonne résistance à lacorrosion dans le milieu physiologique. La Fap et l'hydroxyapatite (Hap) sont utilisées soit sous forme de dépôt surles parties métalliques de prothèses soit toutefois comme matériaux de comblement osseux. L'utilisation de cesbiocéramiques pose quelques problèmes en raison de leur faible tenue mécanique. L'alumine a été proposée ainsipour ses bonnes propriétés mécaniques et pour sa forte affinité pour le fluor avec lequel elle donne des composéstrès stables. Des dépôts composites Al2O3-Fap et Hap-Fap ont été réalisés par projection thermique. Nous avonsfait varier dans ces composites le pourcentage de fluor. Les résultats obtenus montrent que l'ajout de Fap améliorela résistance mécanique et les propriétés tribologiques de l'Hap et contribue à l'adhésion et à la prolifération descellules osseuses pour les dépôts d'alumine
A considerable amount of research already focused on ceramic biomaterials given their chemical stabilityand high mechanical strength. On the one hand, Fluorapatite (Fa) has recently attracted some attention as analternative to pure hydroxyapatite (Hap) as coating on metallic implants, given its chemical composition which issimilar to the bone mineral and therefore its excellent biocompatibility. On the other hand, alumina is known for itsexcellent bioinertia and is also one of the most widely investigated bioceramics. In this frame, the aim of our workwas to investigate Al2O3-Fap and Hap-Fap composite coatings deposited on stainless steel substrates usingSpraying processes (APS and SHVOF). The mechanical, micro-structural, tribological and biological (in Vitro and inVivo tests) properties of these composite coatings are determined and analysed in order to determine their possibleuse as surigical implant materials

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Lemeunier, Franck. "Caractérisation et modélisation des transferts de chaleur lors de l’impression en transfert thermique." Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=d447cae0-5949-4bb1-9847-c77358f8890f.

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Abstract:

La technologie d’impression par transfert thermique est un procédé largement employé dans l’industrie pour l’écriture de codes à barres et d’étiquettes. L’énergie apportée par des micro-sources de chaleur est transmise à un ruban encré, ce qui entraine après changement d’état de l’encre, le transfert de matière vers un support receveur. L'obtention d'une haute qualité d'impression est un prérequis incontournable à la lecture des données numériques ainsi produites. La variété des encres et supports d’impression, la large gamme de vitesse de fonctionnement et la diversité des technologies de têtes d’impression et d’imprimantes rendent la maitrise et le contrôle du processus délicat. L’analyse et la modélisation des transferts de chaleur lors du procédé d’impression par transfert thermique sont au cœur de cette étude. Pour ce faire, l’ensemble des composants du système d’impression (tête d’impression, rubans et supports) a été caractérisé. Une imprimante industrielle a été instrumentée de capteurs thermiques et mécaniques. De nombreuses expérimentations ont alors été menées dans diverses configurations d’impression. La base de données expérimentale obtenue a permis d’alimenter et de valider en tendance le modèle numérique du système global. Celui-ci tient compte de la structure multicouche opérant dans ce système multi-échelles et à la précision numérique requise pour pouvoir reproduire la rapidité des phénomènes engendrés. Complété par un critère d’impression pertinent au regard des mesures dimensionnelles effectuées sur des codes à barres, celui-ci a permis d’élaborer une imprimante virtuelle
Thermal printing process is a commonly used in manufacturing for the printing of labels and bar codes. Heating generated by micro-heaters is transferred to the inked ribbon. The ink melts which involves its transfer to the paper or either format. A higher printing quality is necessary. To success in the numerical information (bar codes) reading. The variety of inks and formats, the wide range of the operating speed and the diversity of printing heads and thermal printers make delicate the control of process. The analysis and modelling of thermal transfers involved in printing process are central in this study. In this way, the whole of elements of printing system (printing head, ribbons and formats) are characterized. An industrial printer has been instrumented with mechanical and thermal sensors. Many experiments are performed with several printing conditions. The experimental data base obtained has been used to feed and validate the model of the overall system. The model takes into account the multilayers structure constitutive of this multi-scale system. It has the required numerical precision to reproduce the speed of phenomena evolution. The definition of a printing criterion exclusively based on thermal consideration was associated to the model to develop a virtual printer

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Zribi, Aymen. "Fluxmètre thermique : conception, modélisation, réalisation et caractérisation. Mesures de températures et de densités de flux thermiques." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2085/document.

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Abstract:

En vue d'applications futures dans le domaine de la récupération d'énergie à basse température à partir de microsystèmes, la connaissance des transferts thermiques aux parois est d'une grande importance. Ces mesures sont réalisées à l'aide de capteurs spécifiques qui permettent de connaître le flux thermique total échangé entre la paroi sur laquelle ils sont installés et le milieu environnant. Cette étude se situe dans le cadre du développement de fluxmètres thermiques a gradient répondant aux contraintes liées aux machines thermiques de type micro-moteur Stirling. Six types de fluxmètres thermiques à sondes à résistance ont été développés à partir de différents matériaux, géométries et formes de capteurs. Une étude électrothermique, prenant en compte l'effet d'auto-échauffement, a été menée et validée expérimentalement. Les techniques de fabrication et de caractérisation, opérés majoritairement en salle blanche, ont permis de réaliser de nombreux capteurs à couches minces. Des supports spécifiques pour ces capteurs ont été développés. Ces capteurs de flux thermique, dont les résistances ont été étalonnées par rapport à une sonde de référence de haute précision, permettent également la mesure de la température. Pour mesurer la densité de flux thermique, deux méthodes ont été testées. La première méthode est indirecte : elle consiste à mesurer le gradient de température à l'aide de deux sondes à résistance en platine. La deuxième méthode est directe : elle repose sur un étalonnage en flux. Enfin, l'influence de l'intrusion des capteurs sur le répartition des flux thermiques dans la pièce à mesurer, avec ou sans support spécifique, a été étudiée
For future applications in the field of low-temperature energy have sting in microsystems, knowledge of wall heat transfer is of great importance. These measurements are carried out using specific sensors which makes possible to know the total heat flux exchanged between walls and the surrounding environment. This study concerns the development of a gradient heat flux sensor compliant with their requirements associated with thermal machines such as micrometric Stirling engines. Six types of heat flux sensor with resistance temperature detector have been developed from different materials, with various geometries and shapes of sensing elements. An electro thermal study, taking into account the self-heating effect, was carried out and experimentally validated. The fabrication and characterization techniques, mainly carried out in clean rooms, allowed to produce numerous thin-film sensors. Specific housings for these sensors have been developed. These heat flux sensors, whose resistances have been calibrated with a highly accurate reference probe, also allow measuring the temperature. To measure the heat flux density, two methods were tested. The first method is indirect : it consists in measuring the temperature gradient using two platinum resistance probes. The second method is direct : it is based on heat flux calibration. The calibration and measurement benches have been modeled. Then, the experimental and numerical results have been compared. Finally, the influence of the sensor intrusion on the thermal fluxes distribution in the investigated sample, with or without a specific housing, has been studied

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Bouache, Toufik. "Comportement thermique et caractérisation des échanges interfaciaux d’un frein à disque par approches théorique et expérimentale." Paris 10, 2006. http://www.theses.fr/2006PA100122.

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Abstract:

Le travail développé dans ce mémoire est une contribution à l’étude des transferts de chaleur dans un dispositif de freinage à disques. L’étude est effectuée par voies théorique, numérique et expérimentale. Une solution analytique est établie pour déterminer la distribution 3D de la température dans le disque en régime périodique établi. Des modélisations numériques 3D transitoire sont également développées. Les résultats de ces modélisations ont permis d’analyser les évolutions des températures et de déduire les gradients thermiques dans l’intégralité du dispositif traité. Ces éléments sont précieux pour l’étude du comportement thermomécanique du disque de frein (contraintes, déformations, efficacité et usure). Deux modèles inverses sont développés pour déterminer les températures et les paramètres de contact au niveau de l’interface disque-plaquette (coefficient du partage de flux et résistance thermique de contact). Des mesures thermiques par thermocouples ont été effectuées à l’aide d’un dispositif monté sur un tour d’usinage. Les résultats expérimentaux sont ensuite utilisés pour la procédure d’identification des paramètres de contact
The work developed in this thesis contributes to the knowledge of the thermal behaviour of a disc–brake system. The problem is studied from three different approaches: analytical, numerical and experimental. An analytical solution has been developed to determine the 3D steady temperature distribution in the disc. Three-dimensional numerical simulations of the transient state have also been performed. The results enable us to analyze the evolution of temperatures and to deduce from them the thermal gradients. These gradients are fundamental for the study of the thermomechanical behaviour of the system (constraints, deformations, effectiveness and wear). Two inverse models are developed to determine the temperatures and the contact parameters at disc-brake pad interface (local heat partition coefficient and thermal contact resistance). Measurements by thermocouples were taken using an experimental device mounted on a lathe. The experimental results are then used for the procedure of contact parameters estimation

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Demilecamps, Arnaud. "Synthèse et caractérisation d’aérogels composites à base de polysaccharides et de silice pour la superisolation thermique." Thesis, Paris, ENMP, 2015. http://www.theses.fr/2015ENMP0029/document.

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Abstract:

L'amélioration des propriétés des matériaux pour l'isolation thermique est un défi clé pour la réduction de la consommation énergétique et de l'émission de gaz à effets de serre. Cette thèse a pour objectif l'élaboration de matériaux composites nanostructurés, combinant les bonnes propriétés mécaniques des bio-aérogels avec les excellentes propriétés d'isolation thermique des aérogels de silice. Deux polysaccharides ont été étudiés comme source de bio-aérogels : la cellulose et la pectine. Deux stratégies pour l'élaboration des composites ont été considérées : un procédé « one-pot »; et l'imprégnation d'une matrice polysaccharide poreuse. Les aérogels composites ont été obtenus par séchage au CO2 supercritique. Alors que la méthode « one-pot » génère des particules de silice micrométriques au sein d'un réseau poreux, le procédé d'imprégnation a permis d'obtenir un réseau nanostructuré interpénétré. La surface spécifique atteint 700-800 cm².g-1, les propriétés mécaniques sont améliorées par rapport aux aérogels de silice et la conductivité thermique est réduite comparée à l'Aerocellulose pure. Utiliser une cellulose hydrophobisée chimiquement, la tritylcellulose, comme matrice d'imprégnation, a permis d'obtenir des composites hydrophobes ayant un angle de contact avec l'eau de 133° et des conductivités thermiques de 0.021-0.022 W.m-1.K-1. Les aérogels à base de pectine réticulée et leurs composites avec la silice présentent des densités extrêmement basses (0.05 g.cm3) et des conductivités thermiques de 0.013-0.022 W.m-1.K-1
Improving the thermal insulation of materials is a key challenge to lower global energy consumption and greenhouse effect gas emissions in the coming decades. This thesis focuses on the preparation and characterization of nanostructured composite materials combining the good mechanical properties of bio-aerogels with the excellent thermal insulation properties of silica aerogels. Two polysaccharides were used to make bio-aerogels: cellulose and pectin. Two strategies aiming to elaborate composite materials were investigated: “one-pot” process and impregnation of a porous “wet” polysaccharide matrix by polyethoxydisiloxane. Drying with supercritical CO2 yields the composite aerogels. While the one-pot method gave micron-sized silica particles embedded in a porous cellulose network, impregnation process allowed obtaining a nanostructured interpenetrated network of cellulose and silica. The specific surface area was 700-800 cm².g-1, the mechanical properties improved as compared to neat silica aerogels and thermal conductivity lower than that of cellulose aerogels. Using a chemically hydrophobized cellulose, tritylcellulose, as the impregnation matrix, hydrophobic composites were obtained showing a contact angle with water of 133° and thermal conductivities of 0.021 W.m-1.K-1. Aerogels from cross-linked pectin and their composites with silica show extremely low densities (around 0.05 g/cm3 for the neat pectin aerogels) and thermal conductivities in the 0.013-0.022 W.m-1.K-1 range

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Keruzoré, Nicolas. "Caractérisation thermique de l'équipement roue et frein aéronautique hautes performances par voies théorique numérique et expérimentale." Thesis, Paris 10, 2018. http://www.theses.fr/2018PA100127.

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Abstract:

Pour l’équipementier qui développe des roues et des freins d’aéronefs, le comportement thermique de l’équipement constitue un point de design majeur intervenant dans la conception. Cette discipline est aujourd’hui au centre des efforts de progression, car le concepteur est challengé sur la diminution de la masse du système. De ce fait, les limites en températures sont plus fréquemment atteintes, ce qu’il faut désormais anticiper dès l’appel d’offre pour éviter les itérations de conception. Cependant, les conditions dans lesquelles opère le système ainsi que son comportement thermique, sont mal connus et mal maîtrisés. Le caractère prédictif des simulations numériques faites pour dimensionner la structure, dépend directement de la précision du modèle et avec laquelle sont introduites, les conditions aux limites imposées en service à la structure.Aujourd’hui Safran ne dispose pas d’outil, ni de moyen suffisamment fiable pour prédire dès la phase de pré-dimensionnement, le comportement thermique de l’ensemble Roue & Frein. Il est connu que le design du frein et de la roue ont une influence réciproque sur la cinétique thermique de l’ensemble.Savoir prédire le comportement qualitatif du produit, en réponse aux sollicitations demandées par l’avionneur, permet de faire en amont des choix technologiques dont l’impact sur la thermique sera connu. Ainsi, la conception est dé-risquée d’éventuelles itérations de design pouvant retarder de plusieurs années la certification d’un avion.L’objet de cette thèse, est de proposer des solutions pour reproduire qualitativement la thermique Roue & Frein d’un avion, en prenant en compte des paramètres physiques associés aux solutions technologiques employées. Nous illustrons également que ces outils sont aussi un moyen de connaître les conditions dans lesquelles opère le système, lorsque l’on connaît à l’avance sa réponse en température en prenant le problème de manière inverse
For the equipment manufacturer who develops aircraft wheels and brakes, the thermal behavior of the equipment refers to a major reference design point. This discipline is today at the center of concerns, because the designer is challenged on the system mass improvements. As a result, the temperature limits are more frequently reached, which must now be anticipated as early as possible.The pre-design phase should now also allow avoiding design iterations. However, the conditions under which the system operates and its thermal behavior, are poorly understood and poorly controlled. The predictive nature of the numerical simulations used to design the structure, depends directly on the model’s accuracy and on the in service boundary conditions imposed to the system.Today, Safran does not have any enough reliable tool or means to predict the thermal behavior of the Wheels & Brake assembly right from the pre-design phase. It is known that the design of the brake and the wheel have a reciprocal influence on the thermal kinetics of the system. Knowing how to predict the thermal behavior of the product, in response to stresses requested by the aircraft manufacturer, allows upstream technological choices whose impact on the thermal kinetics will be known. Thus, the design is disregarded of possible design iterations that could delay the aircraft certification by several years.The purpose of this thesis is to propose solutions to qualitatively reproduce the thermal behavior of an aircraft braking system, taking into account physical parameters associated with technological solutions. We also illustrate that these tools are also a way of knowing the conditions under which the system operates, when one knows in advance its temperature response by taking the problem in the opposite way

Dissertations / Theses on the topic 'Caractérisation thermique et thermocinétique'

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