Dissertations / Theses on the topic 'Dispersion à changement de phase'
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O'Neill, Poppy. "Phase change dispersions as high performance heat transfer fluids." Electronic Thesis or Diss., Lyon, INSA, 2022. http://www.theses.fr/2022ISAL0073.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur le transfert de chaleur, le transport et le comportement rhéologique de nouveaux fluides à deux phases, appelés dispersions à changement de phase. Les dispersions à changement de phase consistent en un matériau à changement de phase dispersé dans une phase continue à l'aide de surfactants. La procédure de formulation optimale pour les dispersions à changement de phase avec des stabilités élevées, de faibles degrés de surfusion et des capacités de chaleur spécifiques apparentes élevées est discutée et une approche innovante dans le réglage fin des propriétés thermophysiques des dispersions à changement de phase avec l'utilisation de cosurfactants est définie. Deux des formulations développées ont ensuite été choisies pour une comparaison du transfert de chaleur et du comportement rhéologique afin d'observer l'effet des tensioactifs sur les propriétés de transport et de transfert de chaleur pendant le chauffage. Cette comparaison a été réalisée à l'aide d'un banc d'essai pour mesurer les températures du fluide en vrac et de la paroi interne des dispersions à changement de phase s'écoulant dans un tube cylindrique dans des conditions de flux thermique constant. Le transfert de chaleur de cristallisation et le comportement rhéologique d'une dispersion à changement de phase ont également été examinés par le calcul des bilans thermiques dans un conduit rectangulaire. Pendant la fusion et la cristallisation, un phénomène intéressant a été découvert, à savoir que la transition du laminaire au turbulent avec les dispersions à changement de phase était beaucoup plus faible que celle prédite pour les fluides newtoniens. Par régression des résultats expérimentaux, des corrélations pour les nombres de Nusselt moyens pour l'écoulement laminaire et turbulent sont présentées, en utilisant un nombre de Reynolds modifié et un facteur de correction du nombre de Prandtl. Un modèle numérique pour l'étude du comportement thermique d'une dispersion à changement de phase pendant son refroidissement dans un écoulement laminaire à travers un conduit rectangulaire a été développé et est basé sur l'approche monofluide quasi-homogène. L'évolution des valeurs expérimentales et théoriques montre un bon accord et le modèle prédit de manière satisfaisante le comportement, avec des variations inférieures à 5%This thesis focuses on the heat transfer, transport, and rheological behaviour of novel two-phase fluids, named phase change dispersions. Phase change dispersions consist of phase change material dispersed into a continuous phase with the aid of surfactants. The optimal formulation procedure for phase change dispersions with high stabilities, low supercooling degrees and high apparent specific heat capacities is discussed and an innovative approach in fine-tuning the thermophysical properties of phase change dispersions with the use of cosurfactants is defined. Two of the developed formulations were then chosen for a heat transfer and rheological behaviour comparison to observe the effect that surfactants have on the transport and heat transfer properties during heating. This was performed using a test-rig to measure the bulk fluid and inner wall temperatures of the phase change dispersions flowing through a cylindrical tube under the constant heat flux boundary condition. The crystallisation heat transfer and rheological behaviour of a phase change dispersion was also examined through calculation of heat balances in a rectangular duct. During melting and crystallisation, an interesting phenomenon was discovered, that the transition from laminar to turbulent with phase change dispersions was much lower than those predicted for Newtonian fluids. By regression of the experimental results, correlations for the average Nusselt numbers for laminar and turbulent flow are presented, using a modified Reynolds number and a Prandtl number correction factor. A numerical model for the thermal behaviour studies of a phase change dispersion during its cooling in laminar flow through a rectangular duct was developed and is based on the quasi-homogeneous single fluid approach. The evolution of the experimental and theoretical values shows good agreement and the model satisfactorily predicts the behaviour, with variations of less than 5%
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Ben, Ettouil Fadhel. "Modélisation rapide du traitement de poudres en projection par plasma d'arc." Phd thesis, Université de Limoges, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00345752.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré au modèle rapide du procédé de déposition par projection thermique en plasma d'arc soufflé. Il est plus particulièrement consacré au traitement d'une particule isolée ou d'un lot de particules échantillon représentatif d'une poudre.Le procédé de projection par plasma d'arc soufflé et les principaux phénomènes qui régissent la formation du jet de plasma, les échanges thermiques et dynamiques entre la particule et l'écoulement du jet gazeux et la construction du dépôt sont examinés. Nous avons fait une étude bibliographique des modèles développées par ailleurs pour simuler les différentes fonctionnalités du procédé.
Les fondements et les caractéristiques du logiciel « Jets&Poudres » sont exposés, avant de présenter le modèle du transfert plasma-particule qui prend en compte la conduction interne à la particule et les déplacements des fronts de changement de phase. Dans ce modèle le calcul de l'évaporation de la particule est découplé du problème de la dynamique du gaz dans le jet et nous exploitons les résultats de J. C. Knight et le modèle de « Pression en retour » (Back Pressure) qu'il a développé. Une étude qualitative est consacrée à l'effet des paramètres de dispersion de la poudre en sortie de l'injecteur sur le traitement d'une particule isolée et sur la construction du dépôt. Ces effets mis en évidences, nous exposons un modèle de transport d'un lot de particules représentatif d'une poudre dans l'injecteur afin d'évaluer la dispersion en masse, taille et vitesse avant l'entrée dans le jet. Ce modèle complexe prend ent compte les collisions particule-parois et les colisions binaires particule- particule.
Les résultats de ces deux modèles sont discutés. Le traitement dynamique et thermique de la particule isolée est en bon accord avec ceux de la littérature. Ce qui autorise l'étude des conditions opératoires et des paramètres des différentes composantes fonctionnelles du procédé (torche, gaz plasmagène, injecteur, poudre...) sur le traitement des particules et leurs histoires thermique et dynamique.
Le modèle a été utilisé pour évaluer la quantité de matière nanostructurée conservée en fin de traitement et avant impact sur le substrat. Nous avons également exploité le modèle de dispersion de poudre pour la simuler la tache-dépôt formée par la projection ‘statique' de poudres de différents matériaux et de différentes granulométries.
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Galambos, Paul C. "Two-phase dispersion in micro-channels /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 1998. http://hdl.handle.net/1773/7100.
Full text
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Sin, Vai Kuong. "Particle dispersion in two-phase turbulent flows." Thesis, University of Macau, 2000. http://umaclib3.umac.mo/record=b1637076.
Full text
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Chahine, Rebecca. "Ingénierie aux échelles nanométriques de matériaux chalcogénures à changement de phase pour les mémoires à changement de phase du futur." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALY058.
Full textAbstract:
En terme de performance, de coût et de vitesse de fonctionnement, les mémoires à changement de phase occupent une place importante dans les technologies de stockage de données. Elles utilisent les propriétés de certains matériaux à changement de phase (PCM), principalement des alliages de matériaux chalcogénures, qui présentent des caractéristiques uniques : commutation rapide et réversible entre un état amorphe et un état cristallin avec un contraste optique et électrique important entre les deux états. Cependant, pour de meilleures performances, la consommation d’énergie due aux courants de programmation élevés doit être réduite et la température de cristallisation augmentée. Dans ce contexte, nous avons élaboré de nouveaux systèmes de multicouches de [GeTe/C]n et [Ge2Sb2Te5/C]n. Le but est d’obtenir de manière contrôlée et reproductible une couche mince de PCM nanostructuré avec une ou des dimensions caractéristiques inférieures à 10 nm. Les multicouches ont été élaborées par la technique de dépôt par pulvérisation cathodique magnétron dans un bâti de dépôt industriel 200 mm équipé d’une chambre multi-cathodes. Les multicouches sont amorphes après dépôt. Des analyses par faisceaux d’ions ont permis de contrôler la périodicité et la composition des multicouches ainsi élaborées. Des mesures de résistivité et de réflectivité en température montrent que la température de cristallisation du PCM dans la structure multicouche augmente et dépend de l’épaisseur du PCM et des films de carbone. Aussi, la cinétique et l’amplitude de la transition amorphe-cristal du PCM dans la multicouche est aussi largement affectée. L’impact de la structure multicouche sur la cristallisation du GeTe et du Ge2Sb2Te5 est alors comparée et discutée au regard de la nature de leur mécanisme de cristallisation. Nous montrons que la structure multicouche initialement amorphe est conservée même après cristallisation du PCM lors d’un recuit identique à celui utilisé pour la fabrication des dispositifs mémoires (300 °C pendant 15 min). Ainsi, il est possible d’obtenir des grains nanocristallins de PCM dans du C amorphe de l’ordre de 4 nm verticalement et de 20-30 nm dans le plan des couches. Ces résultats sont comparés à la microstructure de films de GeTe et Ge2Sb2Te5 dopés avec du C. Enfin, l’analyse de l’évolution de la structure de ces multicouches par des mesures de diffraction de rayons X en laboratoire et par des mesures in situ au cours d’un recuit au synchrotron SOLEIL a été réalisée. Ceci a permis par exemple de mettre en évidence au-delà d’une certaine température la percolation locale des grains de GeTe entre les couches de CIn terms of performance, cost and functional speed, phase-change memories are playing a key role in data storage technologies. Leveraging the properties of some chalcogenide materials, phase-change materials (PCMs) present unique features, mainly: fast and reversible switching between amorphous and crystalline states with significant optical and electrical contrasts between the both states. However, for an improved performance, the elevated power consumption due to the high programming current must be reduced, and the crystallization temperature also has to be increased. In this context, we have developed new multilayer systems of [GeTe/C]n and [Ge2Sb2Te5/C]n. The aim is to obtain, in a controlled and reproducible manner, a thin layer of nanostructured PCM with dimensions less than 10 nm. The multilayers were produced by the magnetron sputtering deposition technique in a 200 mm industrial equipment with a multi-cathode chamber. The multilayers are amorphous after deposition. Ion beam techniques permitted to check periodicity and composition of the multilayers. The sheet resistance and reflectivity as a function of temperature were measured in situ. The crystallization temperature of PCM in the multilayer structure increases and is dependent on the thickness of the PCM layer and that of the carbon films. The kinetics and magnitude of the amorphous-crystal transition of PCM in the multilayers are also significantly affected. The impact of the multilayer structure on the crystallization of GeTe versus Ge2Sb2Te5 is then compared and discussed with respect to their crystallization mechanism. We show that the initially amorphous multilayer structure is retained even after PCM crystallization during an annealing that is identical to the one used for the manufacture of memory devices (300 °C for 15 min). Thus, it is possible to obtain nanocrystalline grains of PCM in amorphous C on the order of 4 nm vertically and 20-30 nm in the layer plane. These results are compared with the microstructure of C-doped GeTe and Ge2Sb2Te5 films. Finally, by using X-ray diffraction measurements in the laboratory and by in situ experiments at the SOLEIL synchrotron, we were able to follow the evolution of the structure of these multilayers during annealing. For example, we reported that a local percolation effect of the GeTe grains between the layers of C occurs above a certain temperature
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Deshpande, Kiran B. "Studies On Phase Inversion." Thesis, Indian Institute of Science, 2001. http://hdl.handle.net/2005/285.
Full textAbstract:
Agitated dispersions of one liquid in another immiscible liquid are widely used in chemical industry in operations such as liquid-liquid extraction, suspension polymerisation, and blending of polymers. When holdup of the dispersed phase is increased, in an effort to increase the productivity, at a critical holdup, the dispersed phase catastrophically becomes the continuous phase and vice versa. This phenomenon is known as phase inversion.
Although the inversion phenomenon has been studied off and on over the past few decades, the mechanism of phase inversion (PI) has yet not become clear. These studies have however brought out many interesting aspects of PI, besides unravelling the effect of physical and operational variables on PL Experiments show that oil-in-water (o/w) and water-in-oil (w/o) dispersions behave very differently, e.g water drops in w/o dispersions contain oil droplets in them, but oil drops in o/w dispersions contain none, dispersed phase hold up at which inversion occurs increases with agitation speed for w/o dispersions but decreases for o/w dispersions.
A common feature of both types of dispersions however is that as agitation speed is increased to high values, inversion holdups reach a constant value. A further increase in agitation speed does not change inversion hold up. Although this finding was first reported a long time ago, the implications it may have not received any attentions. In fact, the work reported in the literature since then does not even mention it. The present work shows that this finding has profound implications. Starting with the finding that at high agitation speed inversion hold up does not change with agitation speed, the present work shows that inversion hold up also does not change with agitator diameter, type of agitator and vessel diameter. In these experiments, carried out in agitated vessel, energy was introduced as a point source. The experiments carried out with turbulent flow in annular region of two coaxial cylinders, inner one rotating, in which energy is introduced nearly uniformly throughout the system, show that the inversion holdup remains unchanged. These results indicate that constant values of inversion holdups for a given liquid-liquid systems (o/w and w/o) are properties of the liquid-liquid systems alone, independent of geometrical and operational parameters. A new hypothesis is proposed to explain the new findings.
Phase inversion is considered to occur as a result of imbalance between breakup and coalescence of drops. Electrolytes, which affect only coalescence of drops, were therefore added to the system to investigate the effect of altering coalescence of drops on phase inversion. The experiments performed in the presence of electrolyte KI at various concentrations indicate that addition of electrolyte increases the inversion holdup for both o/w and w/o dispersions for three types of systems: non polar-water, polar-water and immiscible organic-organic. Higher the concentration of electrolyte used, higher was the holdup required for phase inversion. These findings indicate that while the addition of electrolyte increases coalescence of drops in lean dispersions, it has exactly opposite effect on imbalance of breakage and coalescence of drops at high holdups near phase inversion point. The opposite effect of electrolytes in lean and concentrated dispersions could be explained qualitatively, but only in part in the light of a new theory, involving multi-particle interactions.
The phase inversion phenomenon is quantified in a simple manner by testing the
breakage and coalescence rate expressions available in literature. It has been found
that, equilibrium drop size (where breakage and coalescence events are in dynamic
equilibrium) approaches infinity near phase inversion holdup which is not an ex
perimentally observed fact. To capture the catastrophic nature of phase inversion,
two steady state approach is proposed. The two steady states namely the stable
steady state and unstable steady state, are achieved by modifying the expression
for coalescence frequency on the basis of (i) shear coalescence mechanism and, (ii)
recognising the fact that at high dispersed phase holdup the droplets are already in
contact with each other at all times and hence rendering the second order coales
cence process to a first order one. Using two steady states approach, catastrophic
phase inversion is shown to occur at finite drop size.
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Ercan, Cemal. "Gas phase dispersion in mobile bed and spray contacting." Thesis, McGill University, 1989. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=74224.
Full textAbstract:
Gas phase axial dispersion for gas-liquid countercurrent contacting in mobile bed contacting (MBC) and in a spray column were measured for 240 combinations of five variables, gas and liquid flow rate, packing size and density and static bed height, for MBC; for 114 combinations of three variables, gas and liquid flow rate and static bed height, for the spray contactor. The experimental technique was dynamic response to a tracer, coupled with moment equations for the system in axially dispersed plug flow (ADPF).The ADPF model was found to represent well the residence time distribution curves for all experiments with both gas-liquid contactors. Comprehensive correlations were obtained as axial dispersion number, D/u$ sb{ rm G}$d$ sb{ rm p}$, for MBC; as dispersion length, D/u$ sb{ rm G}$, for spray contacting.
For spray contacting, gas dispersion length increases strongly with liquid flow rate but varies little with gas flow rate and column height.
For MBC, axial dispersion number is very sensitive to packing size and to liquid flow rate, but has low dependence on static bed height and gas flow rate. Axial dispersion number is linearly proportional to liquid holdup, with this proportionality a weak function of only static bed height. The trends in axial dispersion number with operating variables for MBC parallel those for countercurrent gas-liquid flow in fixed bed contacting (FBC), but with the much higher throughputs possible with MBC than in FBC, axial dispersion number is typically about one order of magnitude higher.
In both contactors the effect of axial dispersion on mass transfer is demonstrated to be very important at high recovery level. A comprehensive analysis of hydrodynamics and mass transfer in MBC is presented.
For the model of transient response of mass transfer between two fluid phases, both in axially dispersed countercurrent flow, moment equations were derived for the general case and for one special case. These moment derivations provide the needed theoretical framework for future experimental investigation of the degree of interaction between coefficients of mass transfer and of axial dispersion.
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Avramopoulos, Hercules. "Phase effects in dispersion compensated passively mode-locked lasers." Thesis, Imperial College London, 1989. http://hdl.handle.net/10044/1/47342.
Full text
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Soupart-Caron, Adèle. "Stockage de chaleur dans les matériaux à changement de phase." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAI078/document.
Full textAbstract:
Cette étude concerne la compréhension des mécanismes de transfert de chaleur et le développement d’un système de stockage pour la valorisation de la chaleur fatale industrielle. L’utilisation de Matériaux à Changement de Phase (MCP) permet d’atteindre une densité énergétique élevée et de restituer la chaleur à température constante. Cependant, leur faible conductivité thermique impose d’améliorer les transferts thermiques, notamment par l’utilisation d’échangeurs à surface augmentée. Le but est de comprendre le comportement de tels échangeurs en régime transitoire au contact de MCP. Une étude expérimentale à basse température, où quatre échangeurs de type tube-calandre ont été testés avec différentes orientations (horizontale/verticale) et injections (haut/bas), a mis en évidence des phénomènes de transfert thermique importants, comme la convection naturelle à la charge et la contraction volumique à la décharge. Ces observations ont été validées par un modèle CFD tridimensionnel. Une méthode de comparaison des performances basée sur un calcul d’énergie par le biais d’un maillage expérimental est proposée et permet de sélectionner un échangeur selon les critères de densités énergétiques, de temps caractéristique et de coût. Trois MCP, envisagés pour l’application, ont alors été testés à température réelle (100-200 °C) au contact d’un échangeur tube inox à ailettes transverses en aluminium pour évaluer leur cyclabilité et comparer leur comportement. Le mélange de sels, H105 (Tfusion = 122 °C), n’est pas retenu pour l’application à cause de sa faible densité énergétique (≈ 56 kWh/m3) et sa plage de fusion trop étalée. L’acide sébacique (Tfusion = 132 °C) a un comportement répétable au cours des cycles et une densité énergétique plus élevée (≈ 66 kWh/m3). L’alcool de sucre, l’érythritol (Tfusion = 118 °C), présente de bonnes thermo-physiques (128 kWh/m3) mais la maîtrise de sa cristallisation est un point clé pour l’utiliser en tant que MCPThis PhD thesis deals with the understanding of the heat transfer mechanisms and with the development of thermal energy storage system for the industrial waste heat recovery application. The use of Phase Change Materials (PCM) is attractive for its high storage density and its possibility to deliver heat at constant temperature. However, the PCM low thermal conductivity leads to develop heat transfer improvement methods, such as heat exchangers with increased heat transfer surface. The goal is to characterize the behavior of such heat exchangers An experimental study, where four several heat exchangers have been tested with different orientations (horizontal/vertical) and injection types (upward/downward), highlighted the impact of natural convection during the melting process and the volume contraction one during the solidification. These results have been validated through a 3D numerical model. A performance comparison method based on an energy calculation through an experimental mesh is proposed and enables to select a heat exchanger on criteria such as the storage density, the characteristic time and the cost. Three PCM, adapted to our application, have been tested at the intended temperature (100-200 °C) by integrating them into a storage system made of a stainless steel tube with aluminum circular fins. Their ability to resist to repeated cycles has been assessed and their behavior has been compared. The salts mixture, H105 (Tmelting = 122 °C), is not selected for the application because of it low storage density (≈ 56 kWh/m3) and its large melting area. The sebacic acid (Tmelting = 132 °C) has a repeatable behavior with cycles and a higher storage density (≈ 66 kWh/m3) and is appropriate as storage material. The sugar alcohol, erythritol (Tmelting = 118 °C), has good thermo-physical properties (128 kWh/m3) but the crystallization control is a key point to use it as a PCM
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Valance, Stéphane. "Aspects mécaniques du changement de phase allotropique à l'échelle mésoscopique." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0101/these.pdf.
Full textAbstract:
La prédiction de l’état mécanique de structures en acier soumises à des chargements thermiques ne peut se faire sans modélisation du phénomène de changement de phase allotropique. En effet, le changement de phase induit, pour les aciers, un mécanisme appelé plasticité de transformation conduisant à une déformation irréversible pour des chargements inférieurs à la limite élastique des phases. De nombreux modèles analytiques ont proposé une approche homogénéisée pour la prédiction de l’état mécanique. Mais, pour des chargements complexes, ces modèles se révèlent inadéquates. Prenant acte de ces lacunes, nous présentons une modélisation plus proche de sa description heuristique. L’échelle mésoscopique retenue pour ce travail est de l’ordre de la taille de grain. A cette échelle, nous considérons le comportement de chaque phase comme homogène au sens de la mécanique des milieux continus, par contre, le front de changement de phase est modélisé explicitement. Cette approche mésoscopique du phénomène s’est faite expérimentalement et numériquement. Expérimentalement, nous avons mis au point et utilisé une manipulation permettant la traction et le chauffage sous vide partiel d’une éprouvette. L’acquisition de la surface de l’échantillon pendant la transformation martensitique a conduit, sous certaines hypothèses et grâce à la corrélation numérique d’image, à l’identification partielle des zones affectées localement par la transformation. Numériquement, l’utilisation de la méthode des éléments finis étendus appliquée à des champs de déplacement faiblement discontinus. L’utilisation de cette méthode nécessite la modélisation du support de discontinuité -le front. Pour cela, en s’aidant de la méthode level set, nous avons créé des schémas numériques éléments finis permettant la représentation du support et sa propagation. En sus, nous nous sommes intéressés au calcul des forces motrices définies sur le front à partir du tenseur d’Eshelby et représentatives de sa vitesse localeThe prediction of the mechanical state of steel structures submit to thermo-mechanical loading must take into account consequences of allotropic phase change. Indeed, phase change induce, at least for steels, a mechanism of TRansformation Induced Plasticity (TRIP) leading to irreversible deformation even for loading less than elastic yield limit. Homogeneized analytical models generally fail to achieve a correct prediction for complex loading. In order to overcome these difficulties, we present a model achieving a sharper description of the phenomenon. The mesoscopic working scale we adopt here is the grain scale size. Hence, we consider that the behaviour of each phase is homogenous in the sense of continuous media mechanic, whereas the front is explicitly described. We work both experimentally and numerically. Experimentally, we designed a test facility enabling thermo mechanical loading of the sample under partial vacuum. Acquisition of sample surface while martensitic transformation is happening leads, under some hypothesis and thanks to Digital Image Correlation, to the partial identification of area affected by transformation. Numerically, the eXtended Finite ElementMethod is applied for weakly discontinuous displacement fields. Used of this method needs to numerically track the transformation front -discontinuity support. In that goal, based on level set method, we develop FEM numerical scheme enabling recognition and propagation of discontinuity support. Finally, this work is complete by an approach of driving forces introduced through Eshelbian mechanics which are dual of front velocity. Keywords : allotropic phase change, TRansformation Induced Plasticity, eXtended Finite Element Method (X-FEM), Level set method
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Valance, Stéphane Borst René de. "Aspects mécaniques du changement de phase allotropique à l'échelle mésoscopique." Villeurbanne : Doc'INSA, 2008. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=valance.
Full text
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Rakotondrandisa, Aina. "Modélisation et simulation numérique de matériaux à changement de phase." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMR051/document.
Full textAbstract:
Nous développons dans ce travail de thèse un outil de simulation numérique pour les matériaux à changement de phase (MCP), en tenant compte du phénomène de convection naturelle dans la phase liquide, pour des configurations en deux et trois dimensions. Les équations de Navier-Stokes incompressible avec le modèle de Boussinesq pour la prise en compte des forces de flottabilité liées aux effets thermiques, couplées avec une formulation de l’équation d’énergie suivant la méthode d’enthalpie, sont résolues par une méthode d’éléments finis adaptatifs. Une approche mono-domaine, consistant à résoudre les mêmes systèmes d’équations dans les phases solide et liquide, est utilisée. La vitesse est ramenée à zéro dans la phase solide, en introduisant un terme de pénalisation dans l’équation de quantité de mouvement, suivant le modèle de Carman-Kozeny, consistant à freiner la vitesse à travers un milieu poreux. Une discrétisation spatiale des équations utilisant des éléments finis de Taylor-Hood, éléments finis P2 pour la vitesse et éléments finis P1 pour la pression, est appliquée, avec un schéma d’intégration en temps implicite d’ordre deux (GEAR). Le système d’équations non-linéaires est résolu par un algorithme de Newton. Les méthodes numériques sont implémentées avec le logiciel libre FreeFem++ (www.freefem.org), disponible pour tout système d’exploitation. Les programmes sont distribués sous forme de logiciel libre, sous la forme d’une forme de toolbox simple d’utilisation, permettant à l’utilisateur de rajouter d’autres configurations numériques pour des problèmes avecchangement de phase. Nous présentons dans ce manuscrit des cas de validation du code de calcul, en simulant des cas tests bien connus, présentés par ordre de difficulté croissant : convection naturelle de l’air, fusion d’un MCP, le cycle complet fusion-solidification, chauffage par le bas d’un MCP, et enfin, la solidification de l’eauIn this thesis we develop a numerical simulation tool for computing two and three-dimensional liquid-solid phase-change systems involving natural convection. It consists of solving the incompressible Navier-Stokes equations with Boussinesq approximation for thermal effects combined with an enthalpy-porosity method for the phase-change modeling, using a finite elements method with mesh adaptivity. A single-domain approach is applied by solving the same set of equations over the whole domain. A Carman-Kozeny-type penalty term is added to the momentum equation to bring to zero the velocity in the solid phase through an artificial mushy region. Model equations are discretized using Galerkin triangular finite elements. Piecewise quadratic (P2) finite-elements are used for the velocity and piecewise linear (P1) for the pressure. The coupled system of equations is integrated in time using a second-order Gear scheme. Non-linearities are treated implicitly and the resulting discrete equations are solved using a Newton algorithm. The numerical method is implemented with the finite elements software FreeFem++ (www.freefem.org), available for all existing operating systems. The programs are written and distributed as an easy-to-use open-source toolbox, allowing the user to code new numerical algorithms for similar problems with phase-change. We present several validations, by simulating classical benchmark cases of increasing difficulty: natural convection of air, melting of a phase-change material, a melting-solidification cycle, a basal melting of a phase-change material, and finally, a water freezing case
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Krishnardula, Venu Gopal. "Transient liquid phase bonding of ferritic oxide dispersion strengthened alloys." Auburn, Ala., 2005. http://repo.lib.auburn.edu/2005%20Fall/Dissertation/KRISHNARDULA_VENU_19.pdf.
Full text
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Baker, S. A. "Liquid dispersion in two-phase flow in a packed column." Thesis, Swansea University, 1988. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.636015.
Full textAbstract:
This study presents the results of an investigation of liquid flow and dispersion in the bulk and wall region as well as liquid dispersion in the whole cross-section in a packed column with and without counter-current gas flow. In the study a column of 30 cm in diameter packed with 2.54 cm Rashig rings was used. Water was uniformly distributed at the top while air was introduced and distributed uniformly at the bottom of the packed column. Using a point injector, an input pulse of sodium choride solution was introduced at the axis of the column through a small diameter injection tube at a bed height of 25 cm. The responses were measured at four radial positions, using conductivity cells attached to the supporting plate, and were recorded simultaneously with the input pulse, which was recorded as a pressure signal using a pressure transducer. The dispersion equation was solved analytically, and the axial and radial dispersion coefficients in the bulk region were estimated by a non-linear optimization technique. The values of interstitial liquid velocity in the bulk region were estimated from the first moment of the input and output pulses. A plane tracer injector was used to introduce an input pulse of sodium chloride solution to the whole cross section area of the column at bed height of 15 cm. The responses were measured at four radial positions, simultaneously using the four conductivity cells. The input pulse was recorded as a pressure signal. A dispersion equation was solved analytically and total dispersion coefficients were estimated by a non-linear optimization technique. The values of the interstitial liquid velocity in the bulk and wall region were estimated from the first moment on the input and output pulses. The responses in the bulk and wall region were used separately in a dispersion equation which was solved analytically to estimate the axial dispersion coefficients in the bulk and wall region respectively. The operation was repeated at eight different heights up to 150 cm, and the total dispersion coefficients were estimated at each height for different liquid and gas flow rates. The above results were used to study the validity of Gunn's (1980) theoretical analysis, which was based on the assumption that the total dispersion coefficients in a packed column has two important contributions, local dispersion in the packing and axial dispersion due to the differences in liquid flow conditions between the wall and bulk regions of packing. By this treatment, a two-dimensional formulation of dispersion may be reduced to a one-dimensional axisymmetric formulation of dispersion for the limit of long dispersion times. Good agreement between experiment and theory was found.
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Eisele, Andreas. "PHASE AND AMPLITUDE MODULATED OFDM FOR DISPERSION MANAGED WDM SYSTEMS." Master's thesis, University of Central Florida, 2008. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/4178.
Full textAbstract:
Amplitude and phase modulated optical OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) are analyzed in a 50GBit/s single channel and 40GBit/s 5 channel 512 subcarrier non-ideal dispersion-compensated fiber optic communication systems. PM-OFDM is investigated as an alternative to AM-OFDM to alleviate the problem associated with amplitude-modulated signals in a nonlinear medium. The inherent dispersion compensation capability in OFDM (using a cyclic prefix) allows transmission over a link whose dispersion map is not exactly known. OFDM also mitigates the effects of dispersion slope in wavelength-division multiplexed (WDM) systems. Moreover, the overall dispersion throughout the transmission link may vary due to environmental effects and aging. OFDM is inherently tolerant to over- or under-compensation and dispersion slope mismatch. OFDM transmission over dispersive, non-dispersion managed fiber links using OFDM requires an overhead in excess of the maximum accumulated dispersion. Existing WDM systems usually employ periodic dispersion management. OFDM in these systems requires a smaller overhead. It is, however, more susceptible to nonlinearity due to the coherent beating of subcarriers after each dispersion-compensated span. The large variation in intensity associated with amplitude-modulated OFDM makes this modulation format more susceptible to nonlinear effects in fiber compared to phase-modulated signals. This holds true unless dispersion and EDFA noise lead to amplitude variations strong enough for PM-OFDM to be degraded by nonlinear effects as well. In conclusion OFDM is beneficial for non-ideal dispersion managed systems. PM-OFDM can further improve the performance.M.S.
Optics and Photonics
Optics and Photonics
Optics MS
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Wei, Suwan. "Transient liquid phase bonding of an oxide dispersion strengthened superalloy." Thesis, Brunel University, 2002. http://bura.brunel.ac.uk/handle/2438/7861.
Full textAbstract:
Oxide dispersion strengthened (ODS) alloys have been developed with unique mechanical properties. However, in order to achieve commercial application an appropriate joining process is necessary which minimizes disruption to the alloy microstructure. Transient liquid phase (TLP) bonding is a promising joining method, but previous work has shown that the segregation of dispersoids within the joint region results in bonds with poor mechanical strengths. This research work was undertaken to further explore particulate segregation at the joint region when TLP bonding and to develop bonding techniques to prevent it. A Ni-Cr-Fe-Si-B interlayer was used to bond an alloy MA 758. The effects of parent alloy grain size, bonding temperature, and external pressure on the TLP bonding process were investigated. Three melting stages were identified for the interlayer, and the bonding temperature was chosen so that the interlayer was in the semi-solid state during bonding. This novel bonding mechanism is described and applied to counteract the segregation of Y203 dispersoids. The grain size of the parent alloy does not alter the particulate segregation behaviour. It is concluded that a low bonding temperature with moderate pressure applied during bonding is preferable for producing bonds with less disruption to the microstructures of the parent alloy. Joint shear tests revealed that a near parent alloy strength can be achieved. This study also shed some light on choosing the right bonding parameters suitable for joining the complicated alloy systems. A Ni-P interlayer was also used to bond the ODS alloy. Microstructural examination indicated that a thin joint width and less disruption to the parent grain structure were achieved when bonding the alloy in the fine grain state. The time for isothermal solidification was found to be shorter when compared with bonds made with the parent alloy in the recrystallized state. All these observations were attributed to the greater diffusivity of P along the grain boundaries than that of the bulk material. A high Cr content within the parent alloy changes the mechanism of the bonding process. The diffusion of Cr into the liquid interlayer has the effect of raising the solidus temperature, which not only accelerates the isothermal solidification process, but also reduces the extent of parent alloy dissolution.
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Ahn, Andrew In-Kyun 1979. "Fast Phase Dispersion Microscope : a new instrument for cellular biology." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2003. http://hdl.handle.net/1721.1/87867.
Full textAbstract:
Thesis (M.Eng.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 2003.Includes bibliographical references (p. 143-144).
by Andrew In-Kyun Ahn.
M.Eng.
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Zaepffel, Didier. "Modélisation des écoulements bouillants à bulles polydispersées." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00682899.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l'amélioration de la modélisation des écoulements à bulles, et plus particulièrement des écoule- ments bouillants, dont la compréhension et la prédiction est essentielle pour de nombreuses applications industrielles. L'axe de recherche choisi ici est la prise en compte du caractère polydisperse de la population de bulles, autrement dit du fait que toutes les bulles n'aient ni la même taille, ni la même vitesse. Divers mécanismes peuvent être cités pour expliquer l'existence de la variété de tailles de bulles ; dans notre cas on peut principalement citer la coalescence et la fragmentation de bulles, la cinématique de changement de phase ou encore la compressibilité du gaz à l'intérieur des bulles. De cette polydispersion en taille découle également une polydispersion en vitesse, puisqu'il est bien connu que la vitesse de déplacement d'une bulle est fonction de sa taille. Un modèle moyenné spécialement adapté aux écoulements à phase dispersée est présenté dans ce manuscrit, modèle que l'on pourra caractériser de polydisperse puisque prenant en compte une fonction de distribution en taille et en vi- tesse des bulles. Deux lois mathématiques particulières, une loi quadratique et une loi cubique, sont proposées dans ce manuscrit pour modéliser la fonction de distribution en taille des bulles, son évolution spatio-temporelle étant obtenue à l'aide la méthode des moments. Ces deux lois ayant une expression mathématique relativement simple, les différents termes d'échanges entre phases ont pu être fermés dans un cadre polydisperse. Ce modèle moyenné polydisperse a été implanté dans le code de calcul NEPTUNE_CFD, puis testé en tentant de reproduire par la simulation l'expérience DEBORA du CEA Grenoble, expérience dédiée à l'étude des écoulements bouillants sous-saturés.
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Saw, Lin K. "Phase inversion in polyurethane prepolymer-water dispersions." Thesis, Loughborough University, 2000. https://dspace.lboro.ac.uk/2134/15350.
Full textAbstract:
Aqueous polyuethane (PU) colloids, like many other water-borne polymer colloids, have become an increasingly important class of materials in the surface coating industry. Three processing stages, the pre-dispersion, dispersion and postdispersion stages, are generally involved in the production of aqueous PU colloids. However, existing researches have neglected the importance of the dispersion stage. The present study aims to develop better understanding of the dispersion stage during the production of aqueous PU colloids. Non chain-extendable PU pre-polymer (PUp) is used to enable independent study of the dispersion stage and the phase inversion process is chosen due to its widespread industrial usage. Valid drop size characterisation techniques and phase inversion detection methods have been developed in this project. Three different dispersion regions have also been identified by changing the ionic group content of PUp. Each dispersion region is associated with a particular dispersion type. Those are (I) Stable aqueous emulsions that contain small PUp-in-water drops. They were produced using PUp with more than 0.2 mmole/g of ionic groups. (2) Aqueous PUp colloids with 0.05 ~ 0.2 mmole/g of ionic groups. These emulsions contain a mixture of drop structures, including simple drops and different multiple drops. (3) Aqueous PUp dispersions containing less than 0.05 mmole/g of ionic groups. These dispersions are not stable and the resultant dispersions separated when agitation was stopped. Modified phase inversion maps are introduced to represent the occurrence of all three dispersion regions. The modified phase inversion maps are partly analogous to those of conventional non-ionic-surfactant-water (nSOW) systems. The three dispersion regions have also been "reproduced" successfully using external surfactants as substitutes for the internal stabilising groups. A new catastrophic phase inversion mechanism is proposed to explain the existence of all three dispersion regions. Other variables studied during this project include different neutralising agents. different amount of carboxylic acid groups, operating temperatures and material addition rates. In conclusion, this project shows that the phase inversion process is a feasible route for producing aqueous polymer dispersions with little or no added external surfactants. Stable PUp-W dispersions can also be produced below the minimum ionic group content reported in existing literatures.
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Furfaro, Damien. "Simulation numérique d'écoulements multiphasiques, problèmes à interfaces et changement de phase." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4751/document.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur la simulation numérique des écoulements multiphasiques compressibles en déséquilibre de vitesses. Un solveur de Riemann diphasique de type HLLC, à la fois robuste, simple et précis est développé et validé à partir de solutions exactes et de données expérimentales. Cette méthode numérique est étendue au cas 3D non-structuré. Par ailleurs, la construction d’une technique numérique pour la répartition de l’énergie d’une onde de choc dans les différentes phases constituant le milieu est établie et permet le respect des conditions de choc multiphasiques. L’extension multiphasique du solveur de Riemann de type HLLC est réalisée, permettant ainsi la simulation d’une plus large gamme d’applications. Enfin, un modèle de transfert de chaleur et de masse dans un brouillard de gouttes ou nuage de bulles, en présence d’effets couplés de diffusion thermique et massiques, est proposé et dévoile des résultats intéressantsThis work deals with the numerical simulation of compressible multiphase flows in velocity disequilibrium. A HLLC-type two-phase Riemann solver is developed and validated against exact solutions and experimental data. This solver is robust, simple, accurate and entropy preserving. The numerical method is then implemented in 3D unstructured meshes. Furthermore, a numerical technique consisting in enforcing the correct energy partition at a discrete level in agreement with the multiphase shock relations is built. The multiphase extension of the HLLC-type Riemann solver is realized and allows the simulation of a wide range of applications. Finally, a droplet heat and mass transfer model with large range of validity is derived. It is valid in any situation: evaporation, flashing and condensation. It accounts for coupled heat and mass diffusion in the gas phase, thermodynamics of the multi-component gas mixture and heat diffusion inside the liquid droplet, enabling in this way consideration of both droplets heating and cooling phenomena
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Pigot, Corentin. "Caractérisation électrique et modélisation compacte de mémoires à changement de phase." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0185.
Full textAbstract:
La mémoire à changement de phase (ou PCM) est considérée actuellement comme la plus mature des technologies émergentes susceptibles de pallier les limitations de la mémoire Flash-NOR pour le futur des applications embarquées. Afin de permettre la conception de circuits à base de PCM, l’utilisation d’outils tels que la simulation SPICE est nécessaire, impliquant le besoin de modèles compacts de PCM. Ces modèles doivent être rapides, continus, et précis ; à ce jour aucun modèle de la littérature ne remplit l’ensemble de ces exigences.L’objectif de cette thèse est de proposer un nouveau modèle compact de PCM, permettant la conception de circuits à base de PCM. Le modèle que nous avons développé est entièrement continu, validé sur une large gamme de tension, courant, temps et température. Construit à partir de connaissances physiques sur le fonctionnement du dispositif, il utilise un emballement thermique dans le mécanisme de Poole-Frenkel pour modéliser le seuil de commutation de la phase amorphe. L’introduction d’une variable de fraction fondue, dépendante uniquement de la température, ainsi que d’une vitesse de cristallisation dépendante de la fraction amorphe, permet la bonne modélisation de l’ensemble des dynamiques temporelles de changement d’état. De plus, une méthodologie d’extraction optimisée de la carte modèle est proposée à la suite de la validation du modèle, reposant sur une étude de sensibilité des paramètres de la carte modèle et un ensemble simple de caractérisations électriques, autorisant l’adaptation du modèle à chaque variation des procédés de fabrication pour garantir l’utilité du modèle à toutes les étapes du développement des technologies PCMPhase-change memory (PCM) is arguably the most mature emerging nonvolatile memory, foreseen for the replacement of the mainstream NOR-Flash memory for the future embedded applications. To allow the design of new PCM-based products, SPICE simulations, thus compact models, are needed. Those models need to be fast, robust and accurate; nowadays, no published model is able to fill all these requirements.The goal of this thesis is to propose a new compact model of PCM, enabling PCM-based circuit design. The model that we have developed is entirely continuous, and is validated on a wide range of voltage, current, time and temperature. Built on physical insights of the device, a thermal runaway in the Poole-Frenkel mechanism is used to model the threshold switching of the amorphous phase. Besides, the introduction of a new variable representing the melted fraction, depending only on the internal temperature, along with a crystallization speed depending on the amorphous fraction, allow the accurate modeling of all the temporal dynamics of the phase transitions. Moreover, an optimized model card extraction flow is proposed following the model validation, relying on a sensibility analysis of the model card parameters and a simple set of electrical characterizations. It enables the adjustment of the model to any process variation, and thus ensures its accuracy for the design modeling at every step of the technology development
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LIU, HONG GEN. "Resolution numerique de problemes a changement de phase en regime diffusif." Paris 11, 1995. http://www.theses.fr/1995PA112285.
Full textAbstract:
Ce travail est consacre a la resolution numerique du probleme de changement de phase solide-liquide, mono et bi-dimensionnel, en regime diffusif. La premiere partie concerne la modelisation directe de ce probleme: la position du front est deduite de la resolution des equations de transfert de chaleur dans les deux phases. On etudie deux modeles: 1) un modele a suivi de front avec formulation en temperature, 2) un modele enthalpique. Dans tous les cas, la discretisation est realisee en utilisant la formulation du volume de controle. On detaille les differentes methodes de simulation numerique, et on propose des elements de comparaison permettant de choisir la methode la mieux adaptee suivant les cas envisages. Le modele a suivi de front fournit une description fine des transferts au voisinage de l'interface. Avec la formulation enthalpique, on est amene a resoudre un probleme approche, et les performances de la methode sont ameliorees par des techniques de raffinement de maillage. Une comparaison entre les deux modeles est presentee en 1d et en 2d. Dans la deuxieme partie, une approche inverse est consideree: en utilisant la modelisation des transferts de chaleur dans la phase solide uniquement, il s'agit d'identifier la position et l'evolution temporelle du front, a partir de mesures realisees dans cette phase solide. Ce probleme inverse mal-pose est resolu par une methode de regularisation. Le domaine de validite de la methode a ete analyse, en fonction du rapport signal/bruit et de la distance entre les capteurs de mesure et l'interface a identifier
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Ducros, Delphine. "La dispersion dans un monde changeant : variations des coûts de la dispersion chez le chevreuil, et leurs effets sur l'évolution de la dispersion." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30294.
Full textAbstract:
La dispersion natale est un processus durant lequel les individus se déplacent de leur domaine natal vers leur domaine de reproduction. Ce processus fondamental pour la dynamique et la persistance des populations passe par l'évitement de la consanguinité ou la capacité des individus à atteindre et coloniser de nouveaux habitats contenant des ressources ou des partenaires sexuels. La dispersion peut donc comporter de nombreux bénéfices pour les individus disperseurs. Cependant, elle peut également être coûteuse pour les individus, en raison d'une augmentation de la mortalité ou des blessures, une dépense énergétique élevée, ou enfin la perte d'un habitat natal favorable ou de temps à allouer à une autre activité. L'expression du phénotype de dispersion au niveau populationnel dépend donc de la balance entre coûts et bénéfices, et la théorie prévoit que les disperseurs devraient être contre-sélectionnés si les coûts deviennent supérieurs aux bénéfices engendrés par la dispersion. Dans le contexte actuel de changements globaux, on peut s'attendre à ce que (1) les coûts de la dispersion augmentent avec la dégradation de l'environnement et (2) à ce que cette augmentation des coûts de la dispersion diminue le succès et la portée géographique de ce processus, au travers de mécanismes évolutifs. De plus, les coûts de la dispersion devraient varier avec le type de déplacement effectué par l'individu disperseur, et par conséquent, on peut se demander (3) quelles tactiques alternatives de dispersion un individu pourrait adopter dans un environnement contrasté. Au cours de ce doctorat, mon objectif était de travailler sur ces trois hypothèses en utilisant deux jeux de données portant sur deux populations de chevreuils distinctes (données GPS en Haute-Garonne et données de Capture-Marquage-Recapture dans les Deux-Sèvres, France), ainsi qu'une approche par modélisation. Tout d'abord, j'ai montré que, malgré leur bonne condition physique, les disperseurs subissent des coûts de mortalité, reproduction et croissance. J'ai également montré que le changement climatique pourrait augmenter les coûts de mortalité chez ces individus. Parallèlement à ces variations de coûts, j'ai aussi mis en évidence que la dispersion avait diminué au cours des 30 dernières années de plus de 30% chez les deux sexes. Ensuite, j'ai identifié l'existence d'au moins six tactiques alternatives de dispersion chez le chevreuil, caractérisées par des phénologies, durées et amplitudes différentes, ce qui pourrait induire différentes répercussions en termes de coûts et de dynamique de population. Enfin, mes analyses de modélisation suggèrent que la dispersion pourrait évoluer de sorte à observer davantage de mouvements tortueux ou de courte distance quand les coûts de mortalité augmentent, ce qui limiterait la portée géographique de la dispersion. De façon générale, ces résultats soulignent les effets préoccupants que les changements globaux pourraient avoir sur les coûts et sur l'évolution de la dispersion. Ce processus étant à la fois espèce et condition dépendant, davantage d'études portant sur les impacts des changements globaux sur les coûts de la dispersion, idéalement prenant en considération les tactiques alternatives de dispersion, nous permettront de mieux prédire comment les espèces pourraient faire face aux changements globauxNatal dispersal is a process by which individuals move from their natal to reproductive ranges which is fundamental for population dynamics and persistence. Through for example the limitation of inbreeding or the capacity it provides to reach and colonize new habitats containing resources or mates, it can be highly beneficial to dispersing individuals. However, dispersal can also be costly for the individuals, through increased mortality or attrition, energy expenditure, or lost habitat opportunities and time. Its expression at the population level thus depends on the balance between costs and benefits, and theory states that dispersal may become counter-selected if costs outweigh benefits. In the current context of global change, we may expect (1) dispersal costs to increase with the degradation of environments and (2) increased dispersal costs to decrease dispersal success and geographical reach through evolutionary mechanisms. Moreover, because dispersal costs may vary with actual dispersal movement, we may wonder what are the discrete alternative tactics roe deer may use in contrasting environments (3). In this PhD, I aimed to address these three perspectives using two roe deer datasets from two geographically distinct populations (GPS data in Haute-Garonne and Capture-Mark-Recapture data in Deux-Sèvres, France), as well as a modelling approach. First, I show that, despite having a good body condition, dispersers incur costs in terms of mortality, reproduction and growth, and that climate change may increase mortality costs. Concomitant to these variations in costs, I also found that realised dispersal has diminished over the past 30 years by more than 30% in both sexes. Second, I identified at least six alternative dispersal tactics in roe deer, characterised by different movement timing, amplitude and duration, which may imply different outcomes in terms of costs and population dynamics. Lastly, my analyses suggest that dispersal might evolve towards tortuous and short distance movements when mortality costs increase, limiting the geographical reach of dispersal. Overall, these results highlight the concerning effects global changes may have on dispersal costs and dispersal evolution. Because dispersal is a species and context dependent process, more studies addressing the impacts of global changes on dispersal costs, ideally incorporating alternative dispersal tactics, will provide valuable information to better predict how species may cope with environmental changes
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Shane, Janelle. "Optical micromanipulation using dispersion-compensated and phase-shaped ultrashort pulsed lasers /." St Andrews, 2009. http://hdl.handle.net/10023/730.
Full text
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CHEN, DONGSHENG. "Iron/Chromium Phase Decomposition Behavior in Oxide Dispersion Strengthened Ferritic Steels." Kyoto University, 2015. http://hdl.handle.net/2433/199417.
Full text
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Merlin, Kevin. "Caractérisation thermique d'un matériau à changement de phase dans une structure conductrice." Thesis, Nantes, 2016. http://www.theses.fr/2016NANT4004/document.
Full textAbstract:
La récupération de chaleur fatale est un véritable challenge pour l’amélioration de l’efficacité énergétique. Le stockage par chaleur latente est une solution qui répond à cet enjeu. Nous nous intéressons aux procédés industriels avec un rapport puissance sur énergie élevé. L’un des procédés identifiés est la stérilisation de produits agroalimentaires. Cependant, les matériaux à changement de phase, peu conducteurs, ne permettent pas d’obtenir des puissances thermiques suffisantes pour ces applications. L’amélioration de la surface d’échange ou l’augmentation de la conductivité thermique du matériau sont alors nécessaires. Un premier dispositif expérimental de stockage thermique comparant différentes techniques d’intensification des transferts a été réalisé. Le concept à base de paraffine et de Graphite Naturel Expansé (GNE) s’est montré le plus performant par rapport à des solutions de type ailettes ou poudre de graphite. La caractérisation thermique du matériau composite GNE/paraffine sélectionné a été réalisée par plusieurs méthodes. Des valeurs de conductivité thermique effective de l’ordre 20 W.m-1.K-1 ont été obtenues. Dans un second temps, un démonstrateur de 100kW/6kW.h est dimensionné et réalisé. Ce dispositif testé sur un procédé de stérilisation existant permet une économie d’énergie de 15%, conforme aux prévisions. L’identification de la conductivité thermique plane du matériau et l’influence de la résistance thermique de contact sont réalisées à l’aide d’un dispositif expérimental, couplé à un modèle numérique. Enfin, le développement d’un dispositif de vieillissement permet l’étude de la stabilité thermique de ce matériauWaste heat recovery is a challenge for the improvement of energy efficiency. Latent heat storage is a solution that addresses this issue. We focus on industrial processes with high energy on power ratios. One of the identified processes is the sterilization of food products. However, phase change materials, which have low thermal conductivities, do not provide sufficient thermal powers for these applications. The improvement of the heat exchange surface or the increase in thermal conductivity of the material are then necessary. A first experimental thermal storage comparing various heat transfer intensification techniques was achieved. The concept based on paraffin and Expanded Natural Graphite (ENG) has proven to be the most efficient compared to solutions using fins or graphite powder. The thermal characterization of the selected composite material ENG/paraffin was performed by several methods. Effective thermal conductivities values of about 20 W.m-1.K-1 were obtained. In a second step, a 100kW/6kW.h demonstrator is designed and realized. This device tested on an existing sterilization process provides an energy saving of 15%, as expected. The identification of the planar thermal conductivity of the composite material and the influence of the thermal contact resistance are carried out using an experimental device, coupled to a numerical model. Finally, an aging device is used to study the thermal stability of this material
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Martinelli, Matthieu. "Stockage d’énergie thermique par changement de phase – Application aux réseaux de chaleur." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI084/document.
Full textAbstract:
Cette étude concerne un système de stockage d’énergie thermique par changement de phase, de type tubes et calandre et destiné à être raccordé à la sous-station d’un réseau de chaleur. Le travail s’axe autour des transferts thermiques dans le MCP et du régime de convection dans le fluide caloporteur.La première étude expérimentale s’attache à montrer l’importance des inserts à l’intérieur du tube où circule le fluide caloporteur, pour sortir des régimes de convection mixte défavorables au système. Deux tubes ailettés sont testés avec deux types d’insert différents. Les inserts testés sont cylindriques et hélicoïdaux. Les performances thermiques sont meilleures avec ces derniers. Les tubes ont des densités d’ailettes suffisamment élevées pour que les transferts thermiques par convection, dans le MCP, soient négligeables. Une approche analytique a permis d’estimer les conductivités thermiques effectives dans le MCP au contact des ailettes à partir des résultats expérimentaux. Elles sont estimées à 7,4 et 10,9 W/m/K pour des densités d’ailettes de 7 et 10 fpi respectivement.La seconde campagne expérimentale se penche sur des géométries d’échangeurs novatrices : des tubes équipés soit d’une mousse stochastique en cuivre, soit d’une mousse régulière en aluminium. Les conductivités thermiques effectives sont estimées à 13,4 et 39,5 W/m/K respectivement. Le potentiel de ces échangeurs est mis en avant à travers des comparaisons avec d’autres géométries d’échangeurs. En particulier, l’échangeur à mousse de cuivre permet de transférer plus d’énergie en un temps plus court qu’un échangeur à ailettes radiales en cuivre, bien que la quantité de cuivre dans la mousse soit moindre que dans les ailettes.Enfin, un modèle numérique de CFD 2D-axisymétrique est validé expérimentalement. Ce modèle confirme que la convection naturelle a une influence négligeable sur les performances thermiques à l’échelle du système, mais qu’elle joue un rôle dans la forme du front de fusion entre et en périphérie des ailettesThis study is about a shell and tubes latent heat thermal energy storage system. This system is expected to be integrated in a district heating network substation. Heat transfers inside the PCM as well as convection flow regime inside the heat transfer fluid are investigated.A first experimental study aims at demonstrating the necessity of internal insert inside the tubes in order to avoid mixed convection flow regime. Two highly finned tubes as well as two inserts are tested. Inserts are either cylindrical or helical. Better thermal performances are obtained with the helical one. Besides, it is shown that free convection, between the fins is negligible. Effective thermal conductivities are estimated with an experimental and analytical approach at 7.4 and 10.9 W/m/K for the 7 fpi and the 10 fpi tube.A second test campaign is carried out with metallic foams. The first one is stochastic and in copper while the second one is regular and in alumina. Effective thermal conductivities are around 13.4 and 39.4 W/m/K respectively. The copper foam heat exchanger is shown to be better than a copper finned tube in terms of stored energy and thermal power, whereas only half the mass of the fins is used in the foam.Eventually a CFD numerical model is experimentally validated. This model shows that free convection inside the PCM is negligible on the overall thermal performances even though it modifies the solid/liquid interface shape locally
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Figus, Christophe. "Changement de phase en milieu poreux : application à l'étude d'un évaporateur capillaire." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT101H.
Full textAbstract:
La description des phenomenes qui se produisent lors du transfert de chaleur et de masse par vaporisation en milieu poreux, peut se faire de differentes manieres selon l'echelle caracteristique choisie pour effectuer cette description. La methode la plus rigoureuse est celle qui decrit les phenomenes en chaque point du domaine traite et dans chaque phase en utilisant les equations classiques de la mecanique des fluides. Toutefois, cette description microscopique est generalement inutilisable vue la complexite geometrique du domaine porometrique. Pour palier cette difficulte, on utilise la notion de continuum fictif afin de decrire les phenomenes a une echelle macroscopique (volume elementaire representatif englobant un certain nombre de pores). Apres l'analyse sommaire de quelques aspects fondamentaux du changement de phase par autovaporisation (chute de pression a t constant) ou par surchauffe (elevation de temperature a p constant), l'etude d'un evaporateur capillaire est abordee. Dans un premier temps, cette etude basee sur un modele numerique developpe a partir des equations bilans de transfert de chaleur et de masse au niveau du volume elementaire representatif permet de decrire l'extension d'une poche de vapeur sous l'ailette de l'evaporateur capillaire, et d'acceder ainsi aux grandeurs dimensionnantes de ce dernier. Dans un second temps, developpe a partir d'un modele a geometrie simplifiee appele reseau numerique representant chaque pore d'une structure de l'evaporateur et decrivant les transferts de chaleur et de masse a cette echelle ; nous confortons les resultats precedemment acquis, et accedons en outre aux mecanismes lies aux heterogeneites de la microstructure
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GENDRE, DIDIER. "Transferts thermiques dans certains materiaux presentant un changement de phase solide/solide." Paris, ENMP, 1993. http://www.theses.fr/1993ENMP0466.
Full textAbstract:
Des mesures de proprietes thermophysiques sont effectuees sur la pentaglycerine, cristal plastique presentant une transition a l'etat solide au voisinage de 81c. Une cinetique de transition est mise en evidence pour ce compose a l'aide de calorimetries differentielles a balayage. On effectue une modelisation par elements finis des transferts thermiques au sein de materiaux presentant un changement de phase a l'etat solide, en l'absence ou presence de cinetique de transition. Des resultats de simulation valident le principe d'emploi de ces materiaux pour le controle thermique de cartes electroniques embarquees
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Camassel, Bruno. "Contribution à l'étude du changement de phase liquide-vapeur en milieu poreux." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30157.
Full text
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Bruneau, Jean Michel. "Étude et réalisation de disques optiques ré-inscriptibles à changement de phase." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10050.
Full textAbstract:
Dans le domaine de l'enregistrement reversible sur disque optique, la technologie changement de phase concurrence depuis peu la suprematie de l'enregistrement magneto-optique. Dans cette these sont abordes les aspects cles de l'enregistrement a changement de phase. Les alliages a base de tellure entrant dans l'elaboration de ces disques optiques doivent pouvoir passer de facon reversible d'un etat amorphe a un etat cristallin. L'utilisation de trois types de materiaux a ete envisagee. Il s'agit des alliages ternaires gesbte et insbte ainsi que de l'alliage quaternaire aginsbte. Une etude bibliographique des travaux effectues sur ces materiaux a changement de phase est presentee dans cette these. Diverses experimentations (caracterisation structurale, analyse de la cinetique de cristallisation) ont ete effectuees sur quelques compositions. Les comportements optique et thermique des systemes de couches minces utilises en enregistrement optique a changement de phase sont modelises. Les simulations numeriques se revelent etre un outil indispensable et permettent d'optimiser les proprietes du disque optique en ecriture et en lecture. Des prototypes de disques optiques re-inscriptibles a changement de phase sont realises. Ceux elabores a partir d'un alliage de composition ge#2sb#2te#5 donnent les meilleurs resultats. La derniere partie de cette these aborde la faisabilite de disques optiques a plusieurs niveaux d'information disposes sur un meme substrat. Des solutions sont proposees pour l'elaboration d'un disque comportant un niveau d'information pre-enregistre sur lequel est superpose un niveau d'information re-inscriptible. Le cas d'un disque optique a deux niveaux re-inscriptibles a changement de phase est aussi envisage. Ce document constitue une synthese sur l'enregistrement optique a changement de phase et les resultats obtenus permettent d'envisager des applications industrielles. Il ouvre aussi certaines perspectives sur les futures generations de disques optiques.
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Dauvergne, Jean-Luc. "Réduction et inversion de modèles de conduction thermique avec changement de phase." Bordeaux 1, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR13616.
Full textAbstract:
"Ce travail porte sur la réduction et l'inversion de problèmes de conduction avec changement de phase. Nous proposons dans un premier temps différentes méthodes permettant de réduire efficacement ces problèmes fortement non linéaires. Il s'agit, pour la plupart, de méthodes spectrales "a priori" reposant sur la troncature de la base singulière. On distingue dans ce travail trois cas de figure. Le premier implique des conductivités thermiques indentiques en phases solide et liquide. Le second lève cette restriction de conductivités thermiques constantes mais impose des conditions aux limites particulières (Dirichlet et/ou Neumann). Le troisième, enfin, voit la mise en place de deux approches distinctes visant à réduire des problèmes généraux, c'est-à-dire à conductivités thermiques variables et pour tout type de conditions limites. La première est une méthode spectrale "a posteriori" de type P. O. D. Et la seconde repose de nouveau sur la base singulière mais pondérée en considérant un modèle de sollicitations de type Markovien. Différents tests numériques ont, à chaque étape, permis de mettre en évidence la qualité des méthodes proposées. La seconde partie de ce travail est consacrée à l'estimation de fonctions enthalpie/température qui résument à elles seules l'essentiel du phénomène de changement de phase. La méthode proposée repose sur l'écriture d'un problème d'estimation de sources par inversion d'un modèle linéaire de conduction. Le problème inverse consiste en l'intégration temporelle d'un simple modèle d'état dont les sollicitudes sont l'observation, complète ou non, de l'évolution thermique du matériau testé. On montre également que l'on peut aisément remonter aux fonctions enthalpie/température recherchées par une simple intégration temporelle des sources estimées. Des exemples numériques et une validation expérimentale ont montré la puissance de la méthode, que ce soit en termes de rapidité, de précision ou de robustesse au bruit de mesure. "
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Aguirre-Puente, Jaime. "Problemes de changement de phase dans les milieux disperses contenant de l'eau." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066623.
Full text
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Aguirre-Puente, Jaime. "Problèmes de changement de phase dans des milieux dispersés contenant de l'eau." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37611215d.
Full text
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Viglieno, Emmanuel. "Changement catégoriel et transition de phase : les catégories perceptives comme des attracteurs." Phd thesis, Université Paul Valéry - Montpellier III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00958335.
Full textAbstract:
Cette thèse aborde la question du Changement Catégoriel dans la Perception et propose une approche Dynamique qui s'appuie sur la Théorie des Catastrophes et le modèle de la FRONCE. Dans nos travaux, nous assimilons les catégories perceptives à des attracteurs d'un système dynamique non linéaire. Si notre postulat est juste, alors, un ensemble de phénomènes non linéaires théoriquement associés doivent pouvoir être observé conjointement dans un changement catégoriel qui pourrait alors être considéré comme une transition de phase. Nous avons porté notre attention sur le phénomène d'Hystérèse, déjà abondamment exploré en perception, ainsi que sur les phénomènes de divergence et de ralentissement critique. Au travers d'une série de sept expérimentations, nous confrontons l'ensemble de ces hypothèses. Nous avons confirmé la présence de ces trois phénomènes lors d'un changement catégoriel. Les résultats montrent que l'hystérèse, la divergence et le ralentissement critique sont des phénomènes observés conjointement lors d'un changement de catégorie, mais qu'ils sont aussi quantitativement reliés, comme permettait de le prédire le modèle de la fronce issue de la théorie des catastrophes. D'une manière générale, nous avons conclu que les catégories perceptives étaient fortement similaires à des d'attracteurs et que l'étude et la modélisation des changements dans la perception devraient présenter un aspect nécessairement dynamique.
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Imbach, Pablo. "Impacts du changement climatique sur les services des écosystèmes en Méso-Amérique." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066318.
Full textAbstract:
L'adaptation au changement climatique est souvent considérée dans les politiques de développement. Dans ce contexte, on a besoin de comprendre les impacts du changement climatique et les effets possibles des mesures d'adaptation. En Mésoamérique, l'eau et la préservation de la biodiversité sont deux thèmes majeurs des politiques. Ce travail présente une évaluation des impacts du changement climatique sur les écosystèmes et leurs services hydrologiques, ainsi qu'une évaluation de l'efficacité comme mesure d'adaptation des écosystèmes, d'un réseau régional de corridors et d'aires protégées. Les impacts ont été évalué avec le calibrage, la validation et l'utilisation d'un modèle de transferts sols-végétation-atmosphère. Le modèle a été calibré puis il a été utilisé pour simuler des changements de végétation et d'hydrologie selon scénarios climatiques futurs. Nos résultats montrent une diminution générale du ruissellement et du LAI. Des tendances mixtes ont été trouvées pour l´evapotranspiration. L'évaluation des réseaux des aires de protection recourt à un modèle des automates cellulaires pour la dispersion des espèces selon scénarios climatiques et politiques de préservation environnementale. Nous trouvons que les changements de climat sont trop rapides pour les espèces à dispersion lente et que les corridors de biodiversité les plus utilisés pour la dispersion sont les plus étendus en superficie et ceux qui prolongent les aires protégées avec un gradient altitudinal. Nos résultats marquent les premières travaux pour la Mésoamérique sur les impacts du changement climatique et une évaluation des politiques de conservation.
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Bayle, Raphaël. "Simulation des mécanismes de changement de phase dans des mémoires PCM avec la méthode multi-champ de phase." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAX035.
Full textAbstract:
Les mémoires à changement de phases ont basées sur la variation de résistance d’un petit volume de matériau à changement de phase, l'information binaire étant codée à travers la phase amorphe ou cristalline du matériau. Le changement de phase permettant leur programmation est induit par effet Joule sous l’application d’un courant électrique. L’alliageGe2Sb2Te5 est largement utilisé pour les mémoires à changement de phase, car il cristallise rapidement et sans changement de composition. Cependant, pour obtenir la fiabilité requise pour certaines applications à haute température, notamment dans le secteur automobile, un alliage Ge-Sb-Te enrichi en Geest utilisé par la société STMicroelectronics. La cristallisation de cet alliage s’accompagne d’une ségrégation des espèces et de la formation d’une nouvelle phase cristalline. La répartition spatiale des phases et espèces est décisive pour le bon fonctionnement du point mémoire ; il est ainsi très important de pouvoir la prédire.Les modèles de champ de phase permettent,notamment aux échelles de temps et d’espace impliquées dans l’étude des mémoires à changement de phase, le suivi d’interface entre plusieurs domaines occupés par des phases différentes. Dans ce travail de thèse, un modèle multi-champ de phase permettant de simuler l’évolution de la répartition des phases et des espèces dans ce nouvel alliage a été développé.Les paramètres du modèle ont été déterminés à partir des données disponibles sur l’alliage.Deux types de simulations ont été réalisées :d’une part, celle de la cristallisation, lors d’un recuit, d’une couche mince de matériau initialement déposé amorphe ; d’autre part, celle portant sur les changements de phase qui se produisent lors de l’application de champs de température typiques des opérations d’écriture des mémoires. La comparaison entre les résultats de simulations et expériences révèle que les caractéristiques principales des microstructures observées dans les expériences sont bien mises en évidence par le modèlePhase change memories (PCM) exploit the variation of resistance of a small volume of phase change material: the binary information is coded through the amorphous or crystalline phase of the material. The phase change is induced by an electrical current, which heats the material by the Joule effect. Because of its fast and congruent crystallization, theGe2Sb2Te5 alloy is widely used for PCM. Nevertheless, to get a better reliability at high temperatures, which is required e.g. for automotive applications, STMicroelectronics uses a Ge-rich GeSbTe alloy. In this alloy, chemical segregation and appearance of a new crystalline phase occur during crystallization. The distribution of phases and alloy components are critical for the proper functioning of the memory cell; thus, predictive simulations would be extremely useful. Phase field models are used for tracking interfaces between areas occupied by different phases. In this work, a multi-phase field model allowing simulating the distribution of phases and species in Ge-rich GeSbTe has been developed. The parameters of the model have been determined using available data on this alloy. Two types of simulations have been carried out, firstly to describe crystallization during annealing of initially amorphous deposited thin layer; secondly to follow the evolution of phase distribution during memory operation using temperature fields that are typical for those operations. Comparisons between simulations and experiments show that they both exhibit the same features
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Patra, Abhirup. "Surface properties, adsorption, and phase transitions with a dispersion-corrected density functional." Diss., Temple University Libraries, 2018. http://cdm16002.contentdm.oclc.org/cdm/ref/collection/p245801coll10/id/516784.
Full textAbstract:
PhysicsPh.D.
Understanding the “incomprehensible” world of materials is the biggest challenge to the materials science community. To access the properties of the materials and to utilize them for positive changes in the world are of great interest. Often scientists use approximate theories to get legitimate answers to the problems. Density functional theory (DFT) has emerged as one of the successful and powerful predictive methods in this regard. The accuracy of DFT relies on the approximate form of the exchange-correlation (EXC) functional. The most complicated form of this functional can be as accurate as more complicated and computationally robust method like Quantum Monte Carlo (QMC), Random Phase Approximation (RPA). Two newest meta-GGAs, SCAN and SCAN+rVV10 are among those functionals. Instantaneous charge fluctuation between any two objects gives rise to the van der Waals (vdW) interactions (often termed as dispersion interactions). It is a purely correlation effect of the interacting electrons and thus non-local in nature. Despite its small magnitude it plays a very important role in many systems such as weakly bound rare-gas dimers, molecular crystals, and molecule-surface interaction. The traditional semi-local functionals can not describe the non-local of vdW interactions; only short- and intermediate-range of the vdW are accounted for in these functionals. In this thesis we investigate the effect of the weak vdW interactions in surface properties, rare-gas dimers and how it can be captured seamlessly within the semi-local density functional approximation. We have used summed-up vdW series within the spherical-shell approximation to develop a new vdW correction to the meta-GGA-MS2 functional. This method has been utilized to calculate binding energy and equilibrium binding distance of different homo- and hetero-dimers and we found that this method systematically improves the MGGA-MS2 results with a very good agreement with the experimental data. The binding energy curves are plotted using this MGGA-MS2, MGGA-MS2-vdW and two other popular vdW-corrected functionals PBE-D2, vdW-DF2. From these plots it is clear that our summed-up vdW series captures the long-range part of the binding energy curve via C6, C8, and, C10 coefficients. The clean metallic surface properties such as surface energy, work functions are important and often play a crucial role in many catalytic reactions. The weak dispersion interactions present between the surfaces has significant effect on these properties. We used LDA, PBE, PBSEsol, SCAN and SCAN+rVV10 to compute the clean metallic surface properties. The SCAN+rVV10 seamlessly captures different ranges of the vdW interactions at the surface and predicts very accurate values of surface energy ( ) , and work function (𝞥) and inter-layer relaxations (𝞭%). Our conclusion is adding non-local vdW correction to a good semi-local density functional such as SCAN is necessary in order to predict the weak attractive vdW forces at the metallic surface. The SCAN+rVV10 has also been employed to study the hydrogen evolution reaction (HER) on 1T-MoS2. We have chosen as a descriptor differential Gibbs free energy (𝚫 GH ) to understand the underlying mechanism of this catalytic reaction. Density functional theory calculations agree with the experimental findings. In the case of layered materials like 1T-MoS2, vdW interactions play an important role in hydrogen binding, that SCAN+rVV10 calculation was able to describe precisely. We have also used SCAN and SCAN+rVV10 functionals to understand bonding of CO on (111) metal surfaces, where many approximations to DFT fail to predict correct adsorption site and adsorption energy. In this case SCAN and SCAN+rVV10 do not show systematic improvements compared to LDA or PBE, rather, both SCAN and SCAN+rVV10 overbind CO more compared to PBE but less compared to the LDA. This overbinding of CO is associated with the incorrect charge transfer from metal to molecule and presumably comes from the density-driven self-interaction error of the functionals. In this thesis we assessed different semi-local functionals to investigate molecule surface systems of 𝞹-conjugated molecules (thiophene, pyridine) adsorbed on Cu(111), Cu(110), Cu(100) surfaces. We find the binding mechanism of these molecules on the metallic surface is mediated by short and intermediate range vdW interactions. Calculated values of binding energies and adsorbed geometries imply that this kind of adsorption falls in the weak chemisorption regime. Structural phase transitions due to applied pressure are very important in materials science. However, pressure induced structural phase transition in early lanthanide elements such as Ce are considered as abnormal first order phase transition. The Ce 𝝰-to-𝝲 isostructural phase transition is one of them. The volume collapse and change of magnetic properties associated with this transition are mediated by the localized f-electron. Semi-local density functionals like LDA, GGA delocalize this f-electron due to the inherent self-interaction error (SIE) of these functionals. We have tested the SCAN functional for this particular problem, and, it was found that the spin-orbit coupling calculations with SCAN not only predicts the correct magnetic ordering of the two phases, but also gives a correct minima for the high-pressure 𝝰-Ce phase and a shoulder for the low-pressure 𝝲-Ce phase.
Temple University--Theses
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Balandraud, Xavier. "Changement de phase et changements d'échelle dans les alliages à mémoire de forme." Montpellier 2, 2000. http://www.theses.fr/2000MON20013.
Full textAbstract:
La modelisation multi-echelles du comportement thermomecanique des alliages a memoire de forme constitue le cadre de la these. Trois echelles de description sont definies (micro, meso et macroscopique) et illustrees par des observations. L'objectif est de fournir des lois de comportement macroscopiques a l'ingenieur. Dans une partie bibliographique, nous rapportons des resultats de quasiconvexification, realisant le passage de l'echelle du reseau cristallin (microscopique) a celle d'un element de volume monocristallin (mesoscopique). De maniere alternative, nous realisons des experiences thermomecaniques sur une eprouvette monocristalline : le calcul des sources de chaleur, a partir des mesures de temperature par camera infrarouge, montre la propagation d'un front de changement de phase (localisation). Un modele meso-thermomecanique du comportement monocristallin, prenant en compte le type de symetrie de la martensite consideree, est propose dans le cadre des materiaux standards generalises. Le modele decrit la pseudoelasticite (a haute temperature) et l'apparition de deformations residuelles par reorientation de variantes de martensite (a basse temperature). L'evolution du polycristal est observee au travers d'experiences et de simulations numeriques par elements finis (en thermomecanique couplee, avec changement de phase) sur un volume elementaire representatif du materiau. Les couplages thermomecaniques (chaleur latente) et les irreversibilites mecaniques sont pris en compte dans les simulations numeriques. La definition exacte de l'etat thermodynamique d'un point macroscopique necessite la connaissance du champ de fractions volumiques de martensite dans le ver situe sous ce point. Les resultats numeriques sont alors utilises pour proposer un modele phenomenologique du comportement macroscopique polycristallin.
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Hyot, Bérangère. "Etude physique et théorique des matériaux à changement de phase pour disques optiques." Grenoble INPG, 2001. http://www.theses.fr/2001INPG0087.
Full textAbstract:
Le thème de cette thèse s'inscrit dans l'étude et le développement de la technologie de l'enregistrement optique réversible par changement de phase (technologie des DVD-RAM). La compréhension des phénomènes physiques intervenant dans les processus d'écriture et d'effacement des dommées est aujourd'hui indispensable pour permettre le développement des DVD de demain. La très forte interactions entre les aspects optique, thermique, thermodynamique et cinétique des transitions de phase impliqués dans des systèmes e couches minces nous a conduit à mettre en place des modèles pour chacun de ces aspects puis à coupler ces différents phénomènes dans une simulation globale; celle-ci permettant d'analyser avec précision les mécanismes et les paramètres influençant les processus d'amorphisation et de cristallisation qui régissent respectivement les opérations d'écriture et d'effacement. Cette simulation a été construite à partir d'un support expérimental varié : dépôt de couches minces, caractérisation optique d ces couches, caractérisation structurale : microscopie électronique à transmission, diffraction des rayons X, EXAFS.
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Kiouseloglou, Athanasios. "Caractérisation et conception d' architectures basées sur des mémoires à changement de phase." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAT128/document.
Full textAbstract:
Les mémoires à base de semi-conducteur sont indispensables pour les dispositifs électroniques actuels. La demande croissante pour des dispositifs mémoires fortement miniaturisées a entraîné le développement de mémoires non volatiles fiables qui sont utilisées dans des systèmes informatiques pour le stockage de données et qui sont capables d'atteindre des débits de données élevés, avec des niveaux de dissipation d'énergie équivalents voire moindres que ceux des technologies mémoires actuelles.Parmi les technologies de mémoires non-volatiles émergentes, les mémoires à changement de phase (PCM) sont le candidat le plus prometteur pour remplacer la technologie de mémoire Flash conventionnelle. Les PCM offrent une grande variété de fonctions, comme une lecture et une écriture rapide, un excellent potentiel de miniaturisation, une compatibilité CMOS et des performances élevées de rétention de données à haute température et d'endurance, et peuvent donc ouvrir la voie à des applications non seulement pour les dispositifs mémoires, mais également pour les systèmes informatiques à hautes performances. Cependant, certains problèmes de fiabilité doivent encore être résolus pour que les PCM se positionnent comme un remplacement concurrentiel de la mémoire Flash.Ce travail se concentre sur l'étude de mémoires à changement de phase intégrées afin d'optimiser leurs performances et de proposer des solutions pour surmonter les principaux points critiques de la technologie, ciblant des applications à hautes températures. Afin d'améliorer la fiabilité de la technologie, la stœchiométrie du matériau à changement de phase a été conçue de façon appropriée et des dopants ont été ajoutés, optimisant ainsi la stabilité thermique. Une diminution de la vitesse de programmation est également rapportée, ainsi qu'un drift résiduel de la résistance de l'état de faiblement résistif vers des valeurs de résistance plus élevées au cours du temps.Une nouvelle technique de programmation est introduite, permettant d'améliorer la vitesse de programmation des dispositifs et, dans le même temps, de réduire avec succès le phénomène de drift en résistance. Par ailleurs, un algorithme de programmation des PCM multi-bits est présenté. Un générateur d'impulsions fournissant des impulsions avec la tension souhaitée en sortie a été conçu et testé expérimentalement, répondant aux demandes de programmation d'une grande variété de matériaux innovants et en permettant la programmation précise et l’optimisation des performances des PCMSemiconductor memory has always been an indispensable component of modern electronic systems. The increasing demand for highly scaled memory devices has led to the development of reliable non-volatile memories that are used in computing systems for permanent data storage and are capable of achieving high data rates, with the same or lower power dissipation levels as those of current advanced memory solutions.Among the emerging non-volatile memory technologies, Phase Change Memory (PCM) is the most promising candidate to replace conventional Flash memory technology. PCM offers a wide variety of features, such as fast read and write access, excellent scalability potential, baseline CMOS compatibility and exceptional high-temperature data retention and endurance performances, and can therefore pave the way for applications not only in memory devices, but also in energy demanding, high-performance computer systems. However, some reliability issues still need to be addressed in order for PCM to establish itself as a competitive Flash memory replacement.This work focuses on the study of embedded Phase Change Memory in order to optimize device performance and propose solutions to overcome the key bottlenecks of the technology, targeting high-temperature applications. In order to enhance the reliability of the technology, the stoichiometry of the phase change material was appropriately engineered and dopants were added, resulting in an optimized thermal stability of the device. A decrease in the programming speed of the memory technology was also reported, along with a residual resistivity drift of the low resistance state towards higher resistance values over time.A novel programming technique was introduced, thanks to which the programming speed of the devices was improved and, at the same time, the resistance drift phenomenon could be successfully addressed. Moreover, an algorithm for programming PCM devices to multiple bits per cell using a single-pulse procedure was also presented. A pulse generator dedicated to provide the desired voltage pulses at its output was designed and experimentally tested, fitting the programming demands of a wide variety of materials under study and enabling accurate programming targeting the performance optimization of the technology
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Mint, brahim Maimouna. "Méthodes d'éléments finis pour le problème de changement de phase en milieux composites." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0157/document.
Full textAbstract:
Dans ces travaux de thèse on s’intéresse au développement d’un outil numérique pour résoudre le problème de conduction instationnaire avec changement de phase dans un milieu composite constitué d’une mousse de graphite infiltrée par un matériau à changement de phase tel que le sel, dans le contexte du stockage de l’énergie thermique solaire.Au chapitre 1, on commence par présenter le modèle sur lequel on va travailler. Il estséparé en trois sous-parties : un problème de conduction de chaleur dans la mousse, un problème de changement de phase dans les pores remplis de sel et une condition de résistance thermique de contact entre les deux matériaux qui est traduite par une discontinuité du champ de température.Au chapitre 2, on étudie le problème stationnaire de conduction thermique dans un milieu composite avec résistance de contact. Ceci permet de se focaliser sur la plus grande difficulté présente dans le problème qui est le traitement de la condition de saut à l’interface.Deux méthodes d’éléments finis sont proposées pour résoudre ce problème : une méthode basée sur les éléments finis Lagrange P1 et une méthode hybride-duale utilisant les éléments finis Raviart-Thomas d’ordre 0 et P0. L’analyse numérique des deux méthodes est effectuée et les résultats de tests numériques attestent des efficacités des deux méthodes [10]. Les matériaux à changement de phase qu’on étudie dans le cadre de cette thèse sont des matériaux pures, par conséquent le changement de phase s’effectue en une valeur de température fixe qui est la température de fusion. Ceci est modélisé par un saut dans la fonction fraction liquide et par conséquent dans la fonction enthalpie du matériau. Cette discontinuité représente une difficulté numérique supplémentaire qu’on propose de surmonter en introduisant un intervalle de régularisation autour de la température de fusion.Cette procédure est présentée dans le chapitre 3 où une étude analytique et numérique montre que l’erreur sur la température se comporte comme " en dehors de la zone de mélange, où " est la largeur de l’intervalle de régularisation. Cependant, à l’intérieur l’erreur se comporte comme p " et on montre que cette estimation est optimale. Cette diminution de vitesse de convergence est due à l’énergie qui reste bloquée dans la zone de mélange [58].Dans le chapitre 4 on présente quatre des schémas les plus utilisés pour le traitement de la non-linearité due au changement de phase: mise à jour du terme source, linéarisation de l’enthalpie, la capacité thermique apparente et le schéma de Chernoff. Différents tests numériques sont réalisés afin de tester et comparer ces quatre méthodes pour différents types de problèmes. Les résultats montrent que le schéma de linéarisation de l’enthalpie est le plus précis à chaque pas de temps tans dis que le schéma de la capacité thermique apparente donne de meilleurs résultats au bout d’un certain temps de calcul. Cela indique que si l’on s’intéresse aux états transitoires du matériaux le premier schéma est lemeilleur choix. Cependant, si l’on s’intéresse au comportement thermique asymptotique du matériau le second schéma est plus adapté. Les résultats montrent également que le schéma de Chernoff est le plus rapide parmi les quatre schémas en terme de temps de calcul et donne des résultats comparables à ceux des deux plus précis.Enfin, dans le chapitre 5 on utilise le schéma de Chernoff avec la méthode d’éléments finis hybride-duale Raviart-Thomas d’ordre 0 et P0 pour résoudre le problème non-linéaire de conduction thermique dans un milieu composite réel avec matériau à changement de phase. Le but étant de déterminer si un matériau composite avec une distribution uniforme de pores est assimilable à un matériau à changement de phase homogènes avec des propriétés thermo-physiques équivalentes. Pour toutes les expériences numériques exposées dans ce manuscrit on a utilisé le logiciel libre d’éléments finis FreeFem++ [41]In this thesis we aim to develop a numerical tool that allow to solve the unsteady heatconduction problem in a composite media with a graphite foam matrix infiltrated witha phase change material such as salt, in the framework of latent heat thermal energystorage.In chapter 1, we start by explaining the model that we are studying which is separated in three sub-parts : a heat conduction problem in the foam, a phase change problem in the pores of the foam which are filled with salt and a contact resistance condition at the interface between both materials which results in a jump in the temperature field.In chapter 2, we study the steady heat conduction problem in a composite media withcontact resistance. This allow to focus on the main difficulty here which is the treatment of the thermal contact resistance at the interface between the carbon foam and the salt. Two Finite element methods are proposed in order to solve this problem : a finite element method based on Lagrange P1 and a hybrid dual finite element method using the lowest order Raviart-Thomas elements for the heat flux and P0 for the temperature. The numerical analysis of both methods is conducted and numerical examples are given to assert the analytic results. The work presented in this chapter has been published in the Journal of Scientific Computing [10].The phase change materials that we study here are mainly pure materials and as a consequence the change in phase occurs at a single point, the melting temperature. This introduces a jump in the liquid fraction and consequently in the enthalpy. This discontinuity represents an additional numerical difficulty that we propose to overcome by introducing a smoothing interval around the melting temperature. This is explained in chapter 3 where an analytical and numerical study shows that the error on the temperature behaves like " outside of the mushy zone, where _ is the width of the smoothing interval. However, inside the error behaves like p " and we prove that this estimation is optimal due to the energy trapped in the mushy zone. This chapter has been published in Communications in Mathematical Sciences [58].The next step is to determine a suitable time discretization scheme that allow to handle the non-linearity introduced by the phase change. For this purpose we present in chapter 4 four of the most used numerical schemes to solve the non-linear phase change problem : the update source method, the enthalpy linearization method, the apparent heat capacity method and the Chernoff method. Various numerical tests are conducted in order to test and compare these methods for various types of problems. Results show that the enthalpy linearization is the most accurate at each time step while the apparent heat capacity gives better results after a given time. This indicates that if we are interestedin the transitory states the first scheme is the best choice. However, if we are interested in the asymptotic thermal behavior of the material the second scheme is better. Results also show that the Chernoff scheme is the fastest in term of calculation time and gives comparable results to the one given by the first two methods.Finally, in chapter 5 we use the Chernoff method combined with the hybrid-dual finiteelement method with P0 and the lowest order Raviart-Thomas elements to solve thenon-linear heat conduction problem in a realistic composite media with a phase change material. Numerical simulations are realised using 2D-cuts of X-ray images of two real graphite matrix foams infiltrated with a salt. The aim of these simulations is to determine if the studied composite materials could be assimilated to an equivalent homogeneous phase change material with equivalent thermo-physical properties. For all simulationsconducted in this work we used the free finite element software FreeFem++ [41]
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Belot, Malik. "Stockage de la chaleur dans un lit de particules à changement de phase." Thesis, Perpignan, 2018. http://www.theses.fr/2018PERP0065.
Full textAbstract:
La thèse porte sur la caractérisation des transferts thermiques dans les milieux fluide-particules, notamment en proposant un modèle décrivant le changement de phase au sein de particules sous écoulement fluide. Les transferts thermiques sont modélisés en prenant en compte l'influence de la résistance aux transferts externes (échanges avec le fluide) et internes (conduction à travers la particule et sa paroi, convection naturelle dans la phase liquide de la particule, changement de phase) à la particule. Les échanges externes avec le fluide sont pris en compte à l’aide de corrélations liant un nombre de Nusselt externe aux nombres de Reynolds et de Prandtl. La conduction interne est décrite à l’aide de solutions analytiques. L’effet de la convection naturelle a été étudié sur une particule isolée soumise à un gradient de température sous différents nombres de Rayleigh et de Prandtl permettant son déclenchement. Les résultats obtenus ont permis d’établir une corrélation reliant un nombre de Nusselt interne aux nombres de Prandtl et Rayleigh de la particule. Cette corrélation permet de recalculer l’évolution temporelle de la température moyenne de la particule en prenant en compte l’effet de la convection naturelle. Le changement de phase est décrit grâce à un modèle local basé sur l’approche « Phase Field » moyenné sur l’ensemble de la particule et validé par comparaison avec des résultats numériques et expérimentaux issus de la littérature. Enfin, le modèle complet et l’influence des phénomènes pris en compte sont testés sur un lit fixe de particules à l’échelle moyennée (Discrete Element Method–Computional Fluids Dynamics). La conduction et la convection interne donnent une quantité totale d’énergie stockée relativement similaire dans le lit à nombre de Biot égal, mais dont la distribution est différente. Le changement de phase tend à grandement densifier le stockage. Une augmentation du nombre de Biot tend à augmenter la quantité d’énergie stockée. Enfin, il est montré que les transferts sont dépendants de la distribution de porositéThis work intends to characterize heat transfer in fluid-particle flows, specifically when phase change occurs inside the particles. The proposed model takes into account the external heat resistance (heat transfer at the particle-fluid interface) and the internal heat resistance (conduction inside and at the wall of the particle, natural convection in the liquid phase of the particle, phase change). External transfer with the surrounding fluid is described by correlations linking an external Nusselt number to Reynolds and Prandtl numbers related to the surrounding fluid. Internal conduction is calculated thanks to analytical solutions. The influence of natural convection was studied on an isolated sphere for different combinations of Rayleigh and Prandtl numbers. A correlation between an internal Nusselt number, and particle Rayleigh and Prandtl numbers was established using these simulations. This correlation allows calculating the transient evolution of the average temperature of the particle when natural convection occurs. Phase change is taken into account by a Phase Field model averaged over the particle and validated by comparison with experimental and numerical studies from the literature. Finally, the whole model and the effects of the different phenomena it describes are tested on a fixed bed of particles at mesoscopic scale using a Discrete Element Method–Computional Fluids Dynamics (DEM-CFD) model. Internal conduction and natural convection gives similar quantities of total energy stored for the same Biot number, however heat transfer distribution is modified. Phase change greatly reduces the volume of storage. Increasing the Biot number leads to a greater amount of energy stored. Finally, heat transfer greatly depends on porosity distribution
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Khalloufi, Mehdi. "Ecoulements multiphasiques avec changement de phase et ébullition dans les procédés de trempe." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEM014/document.
Full textAbstract:
Les procédés de trempe sont largement répandus dans l'industrie en particulier dans le domaine de l'automobile, du nucléaire et de l'aérospatiale car ils ont un impact direct sur la microstructure, les propriétés mécaniques et les contraintes résiduelles de pièces critiques. La trempe est un processus fortement non-linéaire à cause des couplages forts entre la mécanique des fluides, les transferts thermiques aux différentes interfaces, les transformations de phase du solide et l'ébullition du milieu de trempe. Malgré les progrès effectués par la simulation numérique, ce procédé reste extrêmement difficile à modéliser.Dans ce travail, nous proposons le développement d'outils numériques permettant la simulation réaliste de ce procédé à l'échelle industrielle. La mécanique des fluides est simulée en utilisant une méthode d'Elements Finis stabilisés permettant de considérer des écoulements à haut nombre de Reynolds. Les transferts thermiques sont calculés directement sans l'utilisation de coefficients de transferts empiriques, en utilisant le couplage fort entre le fluide et le solide. Nous avons développé un modèle de changement de phase pour l'eau permettant de considérer les différents régimes d'ébullition. Une formulation unifiée des équations de Navier-Stokes, considérant une phase compressible et une phase incompressible a été développée afin de prendre en compte plus précisément la dynamique de la vapeur et de l'eau. Une procédure dynamique d'adaptation anisotrope de maillage, permettant une description plus fine des interfaces et une prise en compte plus précise des caractéristiques des écoulements est utilisée.Des exemples numériques exigeants ainsi qu'une validation expérimentale permettent d'évaluer la précision et la robustesse des outils proposés.Les outils développés permettent ainsi l'optimisation du mode opératoire du procédé, des ressources consommées et servent ainsi d'outils prospectifs pour la conception de produitsQuenching processes of metals are widely adopted procedures in the industry, in particular automotive, nuclear and aerospace industries, since they have direct impacts on changing mechanical properties, controlling microstructure and releasing residual stresses of critical parts. Quenching is a highly nonlinear process because of the strong coupling between the fluid mechanics, heat transfer at the interface solid-fluid, phase transformation in the metal and boiling. In spite of the maturity and the popularity of numerical formulations, several involved mechanisms are still not well resolved.Therefore we propose a Direct Numerical Simulation of quenching processes at the industrial scale dealing with these phenomena. The fluid mechanics is simulated using a Finite Element Method adapted for high convective flows allowing the use of high stirring velocity in the quenching bath. Heat transfers are computed directly without the use of heat transfer coefficients but using the strong coupling between the fluid and the solid. We use a phase change model for the water that models all boiling regimes. A unified formulation of the Navier-Stokes equations, taking into account a compressible gas and an incompressible liquid is developed to model more accurately the vapor-water dynamics. A dynamic mesh adaptation procedure is used, increasing the resolution in the description of the interfaces and capturing more accurately the features of the flows.We assess the behavior and the accuracy of the proposed formulation in the simulation of time-dependent challenging numerical examples and experimental results.These recent developments enable the optimization of the process in terms of operating conditions, resources consumed and products conception
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Hariri, Ahmad. "Etude de commutateurs hyperfréquences bistables à base des matériaux à changement de phase (PCM)." Thesis, Limoges, 2019. http://www.theses.fr/2019LIMO0013/document.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce manuscrit portent sur la conception, simulation et réalisation des nouvelles structures des commutateurs hyperfréquences basées sur l’intégration des couches minces des matériaux innovants fonctionnels tels que les matériaux à changement de phase (PCM) et les matériaux à transition de phase (PTM). Le principe de fonctionnement de ces composants repose sur le changement de résistivité présenter par ces matériaux. Nous avons exploité le changement de résistivité réversible du GeTe de la famille des matériaux à changement de phase (PCM) entre les deux états : amorphe à forte résistivité et cristallin à faible résistivité, pour réaliser une nouvelle structure d’un simple commutateur SPST. Ensuite, nous avons intégré ce commutateur dans une nouvelle structure de la matrice de commutation DPDT (Double Port Double Throw) à base de PCM pour l’application dans la charge utile du satellite. Nous avons utilisé la transition isolant-métal présenté par le dioxyde de vanadium (VO2) de la famille des matériaux à transition de phase, pour réaliser une nouvelle structure de commutateur simple à deux terminaux sur une très large bande de fréquence (100 MHz–220 GHz)The work presented in this manuscript focuses on the design, simulation and realization of new microwave switches structures based on the integration of thin layers of innovative functional materials such as phase change materials (PCM) and phase transition materials. (PTM). The operating principle of these components is based on the change of resistivity present by these materials. We exploited the reversible resistivity change of GeTe of phase change materials family between the two states: amorphous with high resistivity and crystalline with low resistivity to realize a new structure of SPST switch. Then, we have integrated this switch structure on a new structure of DPDT (Double Port Double Throw) switch matrix based on phase change materials for application in satellite payload. We have used the insulatingmetal transition presented by the vanadium dioxide (VO2) of phase transition materials family to realize a new two terminals simple switch structure on a very wide frequency band (100 MHz–220 GHz)
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Covaci, A., JG Mashiya, I. Molope, I. Tshiame, R. Molatlhegi, and P. Ngobeni. "Miniaturized method based on matrix solid-phase dispersion for the rapid screening of 36 pesticides in Agricultural food commodities." Taylor & Francis, 2010. http://encore.tut.ac.za/iii/cpro/DigitalItemViewPage.external?sp=1001435.
Full textAbstract:
Abstract
Matrix solid-phase dispersion and gas chromatography-mass spectrometry were used for
the rapid screening of 36 pesticides in agricultural products. Homogenized sample
(0.5 g), C8-modified silica (0.5 g) and Na2SO4 (1 g) were mixed and transferred to a
cartridge containing activated silica (0.5 g). Best recoveries (>60%) were found using
dichloromethane-ethyl acetate (4:1) for elution. Analytical characteristics at spiking
levels (10–100 lg/kg) were calculated for each pesticide. Matrix effects were studied by
comparing the slopes of the matrix-matched calibration curves. Fruit and vegetable samples
from South Africa complied with EU and South African current regulation, except for
cypermethrin in green beans.
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Maréchal, William. "Utilisation de méthodes inverses pour la caractérisation de matériaux à changement de phase (MCP)." Thesis, Pau, 2014. http://www.theses.fr/2014PAUU3014/document.
Full textAbstract:
Avec le développement des énergies intermittentes et la raréfaction des énergies fossiles, le sujet du stockage de l’énergie prend de plus en plus d’ampleur. Une des voies étudiée est le stockage thermique par utilisation de matériaux à changement de phase (MCP). Cette voie est en outre développée pour améliorer l’inertie thermique dans le secteur du bâtiment. Pour utiliser au mieux ces matériaux il est nécessaire de pouvoir prévoir leur comportement énergétique. Cela nécessite une connaissance précise des propriétés thermophysiques, et en premier lieu de la fonction enthalpie massique . Actuellement, il est souvent proposé d'approximer cette enthalpie par l'intégration directe des thermogrammes de la calorimétrie utilisant notamment la notion de capacité calorifique "équivalente". Cette approche est cependant fausse car le thermogramme n’est qu'une représentation en fonction du temps de phénomènes complexes faisant intervenir non seulement les propriétés énergétique du matériaux mais également les transferts thermiques au sein de la cellule du calorimètre. Il en résulte, par exemple, que la forme des thermogrammes, et donc l’enthalpie apparente, dépend de la vitesse de réchauffement et de la masse de l'échantillon ce qui n'est pas le cas de l'enthalpie des MCP qui ne dépend, à pression fixe, que de la température ou de la concentration (pour les solutions). On propose de comparer la sortie d’un modèle numérique direct avec des thermogrammes expérimentaux. L’objectif principal de cette thèse est alors d’utiliser ce modèle dans le cadre d’une méthode inverse permettant l’identification des paramètres de l’équation d’état permettant alors de calculer l’enthapie massique . Dans un premier temps, il est donc présenté le détail d'un modèle 2D dit enthalpique qui néglige la convection, validé par l'expérience, permettant de reconstituer les thermogrammes de corps purs ou de solutions binaires dont les enthalpies sont connues. Il en est déduit une étude de l'influence des différents paramètres ( , , , ...) sur la forme des thermogrammes pour en déduire leurs sensibilités. Une réduction de ce modèle est ensuite effectuée pour réduire le temps de calcul du modèle direct en vue de l’utilisation dans une méthode inverse. Cette dernière est décrite ainsi que les algorithmes d’optimisation correspondants (de Levenberg-Marquardt, génétique ou du simplexe qui s'est avéré le plus rapide) dans un second temps. Nous appliquerons ensuite cet algorithme pour identifier, à partir d'expériences, la fonction enthalpie de corps purs ou de solutions binaires. Les résultats obtenus montrent qu’il est possible d’identifier une fonction independante de la vitesse de réchauffement et de la masse, ce qui valide la méthode. Une analyse des différentes sources d’erreurs dans le processus d’identification et leurs influences sur le résultat permet d’évaluer la qualité de la fonction enthalpie que l’on identifie. Enfin, cette même approche a été utilisée pour analyser une expérience réalisée sur un échantillon d’un matériau composite utilisé dans le bâtiment (ciment avec inclusion de MCP micro-encapsulé). Dans ce cas encore, nos méthodes permettent une caractérisation énergétique pertinenteWith the development of intermittent sources of energy and the depletion of fossil fuels, the subject of energy storage is becoming an important topic. One of the studied options is tthe latent hermal storage using of phase change materials (PCM). One application for this type of energy storage is to improve the thermal insulation in buildings. To make the best use of these materials it is necessary to be able to predict their energy behavior. This requires a precise knowledge of their thermophysical properties, first of all of the specific enthalpy function of the material . Currently, it is often suggested to approximate the enthalpy by the direct integration of the thermograms obtained through calorimetry experiments (notion of "equivalent" calorific capacity). This approach is false because thermograms are only a time related representation of complex phenomena where thermal transfers arise in the cell of the calorimeter acting with the thermophysical properties. As a result, for example, the shape of thermograms depends on the heating rate and on the mass of the sample, which is not the case for the enthalpy of the PCM, which depends, at constant pressure, only on the temperature or on the concentration (for the solutions). We propose to compare the results given by a of a numerical direct model with experimental thermograms. The main objective in this thesis is then to use this direct model in an inverse method in order to identify the parameters of the equation of state, which enables us to calculate the specific enthalpy . First of all, the detail of an enthalpy model is presented, and then validated by comparison with experiments, allowing us to reconstruct the thermograms of pure substances or of salt solutions, of which the enthalpies are known. A study of the influence of the various parameters ( , , , .,..) on the shape of thermograms is also undertaken in order to deduce their sensibilities. A reduced model is then developed in order to reduce the calculating time of the direct model. This optimized model allows the use of inverse methods with acceptable durations. Several inverses algorithms are then presented: Levenberg-Marquardt, evolutionary and Simplex which has proved to be the fastest). We shall then apply this algorithm to identify, from calorimetric experiments, the enthalpy function of pure substances or of salt solutions. The results that we obtain show that it is possible to identify a function independent of the heating rate and of the mass, which validates the method. An analysis of the various sources of errors in the identification process and of their influences on the result allows us to estimate the quality of the enthalpy function that we identify
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Saluel, Didier. "Enregistrement ultra haute densité sur un média à changement de phase par micropointes conductrices." Grenoble INPG, 1999. http://www.theses.fr/1999INPG0186.
Full textAbstract:
Ces dernieres annees les densites de stockage n'ont cesse d'augmenter. Cependant, les systemes actuels presentent des limites technologiques et physiques qui seront prochainement atteintes. Pour enregistrer des bits de quelques nanometres, de nouvelles solutions a base de micropointes sont etudiees. Les limites des techniques actuelles ainsi que l'etude bibliographique des techniques futures sont presentees dans cette these. L'utilisation de micropointes conductrices est etudiee sur les materiaux a changement de phase. Ces materiaux presentent une transition reversible, induite thermiquement, entre leurs etats amorphe et cristallise. Ils semblent capables de supporter un enregistrement reversible a tres haute densite. L'idee est d'induire et de detecter electriquement cette transition a l'aide de nanosondes telles que les pointes des microscopes a effet tunnel ou a force atomique. Les resultats en mode tunnel, ont montre les possibilites de modifier le substrat a l'aide du courant apportee par la pointe. Cette etude a egalement permis de souligner les difficultes a obtenir, avec l'effet tunnel, une transition amorphe/cristallin dans le materiau et a en detecter les effets. Des techniques de microscopies a force atomique et a force electrostatique ont prouve la faisabilite d'une lecture electrique, sans contact, des zones amorphes et cristallisees. Des pointes conductrices, en mode contact, permettent une ecriture thermique et une lecture resistive de domaines cristallises de diametre inferieur a 20 nm (60 gbit/cm 2). Toutes les transformations envisageables ont ete demontrees ; cependant l'amorphisation necessitera l'utilisation d'une structure amelioree. L'utilisation des micropointes conductrices avec les materiaux a changement de phase est adaptee au developpement de systemes d'enregistrement par matrice de micropointes necessaires pour garantir des debits de donnees suffisants.
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Gagou, Yaovi Agbeko. "Etude du changement de phase dans le composé PbK2LiNb5O15 de la famille des TTB." Toulon, 2002. http://www.theses.fr/2002TOUL0005.
Full text
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Trigui, Abdelwaheb. "Analyse du transfert de chaleur dans les matériaux composites à changement de phase (MCP)." Thesis, Paris Est, 2013. http://www.theses.fr/2013PEST1040.
Full textAbstract:
A l'heure où chacun débat sur la protection de l'environnement et les diminutions de la consommation énergétique, de nouveaux matériaux apparaissent sur le marché. Les matériaux à changement de phase (MCP) présentent un avantage et une technologie qui serait avantageuse tant sur le plan écologique qu'économique. Ils peuvent apporter des avantages compétitifs (baisse de la consommation d'énergie, gain du confort dans la vie sociale, refroidissement de packaging électronique….etc). Les enjeux écologiques mondiaux donnent plus de légitimité et intérêt à l'utilisation des matériaux à changement de phase (MCP) dans plusieurs domaines (les biomatériaux, le bâtiment, les semi-conducteurs, composites…). Ce travail vise à mettre au point l'intégration de Matériaux à Changement de Phase (MCP) encapsulés/ou non encapsulés dans une matrice de polymère renforcée par des charges conductrices/ou non conductrices. La matrice peut être un thermoplastique ou un thermodurcissable. Le but est d'augmenter la conductivité effective et la vitesse de stockage/restitution de l'énergie sous forme de chaleur latente. La maîtrise du comportement thermique de ces matériaux passe par l'analyse fine de leurs propriétés thermophysiques. Il est donc indispensable de disposer d'outils expérimentaux adaptés pour caractériser ces matériaux. Nous avons donc fabriqué des échantillons « MCP » et conçu une plaque chaude gardée transitoire (PCGT), instrumentée de capteurs de température et de flux placés sur les deux faces de l'échantillon pour qu'ils soient sensibles aux variations des conditions aux limites thermiques contrôlées. La réponse thermique de ces échantillons à un cycle thermique de stockage-déstockage est présentée puis analysée. Les paramètres mesurés sont les conductivités thermiques et les chaleurs massiques dans les états solides et liquides, la température et la chaleur latente de changement de phase. Ces mesures fluxmétriques sont une source de données expérimentales très intéressante qui viennent compléter nos mesures calorimétriques de DSCPas de résumé en anglais