Dissertations / Theses: 'Dynamique des fluides – Essais (technologie)'

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HADJ-SADOK, CHIKH. "Forces fluide-elastiques dans un faisceau de tubes soumis a un ecoulement transversal." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066384.

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Abstract:

Les generateurs de vapeur des reacteurs nucleaires a eau pressurisee (r. E. P. ) sont composes de structures tubulaires sujettes a des risques de ruine par fatigue ou usure, du fait des vibrations induites par l'ecoulement secondaire. Parmi les mecanismes d'excitation mis en jeu, le couplage fluide-elastique entre la structure et l'ecoulement est le plus dangereux, car il peut aboutir a l'instabilite dynamique des tubes, et a leur ruine a court terme. De nombreuses etudes theoriques et experimentales, basees sur la determination des seuils d'instabilite fluide-elastique, ont ete menees. Cependant, ce genre d'etude est insuffisant, notamment dans le calcul predictif lineaire, et non lineaire (en presence de chocs aux niveaux des appuis imparfaits des tubes), pour lequel la connaissance des forces fluide-elastiques est necessaire. Dans ce travail, et apres une synthese de l'etat de l'art, nous avons mis en uvre une methodologie qui consiste a mesurer les forces fluide-elastiques dans des faisceaux de tubes vibrant librement sous l'effet de l'ecoulement. Les resultats de ces mesures sont compares avec ceux donnes par les principaux modeles analytiques developpes dans la litterature. Enfin, les forces fluide-elastiques mesurees sont utilisees pour effectuer des calculs non lineaires, sous instabilite, de tubes presentant des appuis a jeux

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Barkallah, Amine. "Membranes et systèmes pour le contrôle des échanges de fluides dans un boîtier électronique : essais et modélisation." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20048.

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Abstract:

Dans cette thèse l'impact de l'utilisation des membranes de respiration dans les boîtiers protégeant les calculateurs électroniques embarqués dans une automobile a été étudié. Pour cela, une investigation expérimentale et théorique a été développée afin de comprendre l'ensemble des phénomènes de transfert de matière et de chaleur qui contrôlent les différents échanges de fluides en réponse aux changements des conditions environnementales externes et internes aux calculateurs (température, pression, humidité relative et pression partielle de vapeur). Une caractérisation complète des membranes par des techniques statiques et dynamiques a permis de préciser la structure des membranes et ainsi d'obtenir l'ensemble des paramètres structurels et morphologiques nécessaires à la modélisation. Par la suite, un modèle a été développé basé sur une approche de résistances en série en considérant l'influence des couches limites sur le transfert de masse et en couplant les transferts de masse et de chaleur dans l'ensemble. Le modèle a été validé en confrontant les courbes de simulations aux résultats expérimentaux effectués sur un boîtier réel et un boîtier de référence sous différentes conditions opératoires. Des conclusions sur le choix de ces systèmes et de leur dimensionnement ont été définies et les limitations de leurs utilisations ont été identifiées. Un des problèmes rencontrés lors de l'utilisation d'une membrane de respiration a été l'augmentation de l'humidité relative au sein du boîtier. Le modèle développé et validé peut ainsi servir comme outil prédictif et de dimensionnement du système en sa globalité
In this thesis we studied the impact of the application of breathing membranes on protecting boxes of calculators embarked in a car. For that, a comprehensive experimental and theoretical study was developed in order to understand the whole phenomena of mass and heat of transfer controlling the exchanges of fluids in response to changes of external and internal environmental conditions (temperature, pressure, relative humidity and vapour partial pressure). A complete characterization of the membranes by static and dynamic techniques made it possible to specify the structure of the membranes and thus to obtain full structural and morphological parameters necessary to modelling. Thereafter, a model was developed based on an in series resistances approach by considering the influence of the boundary layers on the global transfer and by coupling mass and heat transfers in the whole system. The model was validated by matching the simulation curves with experimental results carried out with an actual and a reference box under various operating conditions. Conclusions on the choice of these systems and their dimensioning were then defined and the limitations of their uses were identified. One of the problems encountered during the use of a breathing membrane was the increase of relative humidity within the case. The developed and validated model can thus be used as predictive tool and as a sizing tool of the system

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Podeur, Vincent. "Modélisation expérimentale et numérique du power take-off d’un bassin houlomoteur." Electronic Thesis or Diss., Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2022. http://www.theses.fr/2022ENTA0005.

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Abstract:

Les travaux présentés portent sur l'étude du power take off d'un système houlomoteur. Celui-ci est constitué d'un ensemble de bassins connectés entre eux via des clapets souples assurant une circulation à sens unique. Les mouvements de la plate-forme sur laquelle le système est installé induisent un phénomène de ballottement du fluide présent dans ces bassins. Les vagues ainsi générées viennent alors alimenter une cuve cylindrique dont le fond est percé d'un orifice central. Le fluide injecté dans ce réservoir engendre un écoulement de type tourbillon de vidange, dont l’énergie cinétique est extraite par une turbine à axe vertical. La première phase de ces travaux se concentre sur l'étude expérimentale du tourbillon de vidange en écoulement stationnaire. L'évolution du champ de vitesse dans le bassin, avec et sans turbine, est étudié par particle image velocimetry (PIV). En parallèle, la puissance délivrée par la turbine et la hauteur d'eau dans le bassin sont mesurées. Ces résultats sont utilisés pour définir les hypothèses de départ pour la création d'un modèle numérique. La deuxième phase de ces travaux porte sur l'étude expérimentale du tourbillon de vidange en écoulement instationnaire. Un second dispositif de mesure est spécialement construit et instrumenté. Ce dernier permet de modéliser plus fidèlement l'écoulement rencontré dans le système houlomoteur. La méthode PIV est de nouveau utilisée. La dernière phase des travaux porte sur la modélisation numérique de la turbine à axe vertical. Le modèle développé se fonde sur la théorie des écoulements potentiels et prend en compte les effets 3D. Les résultats obtenus sont comparés aux résultats expérimentaux
The present work aims at studying the power take-off of a wave energy converter (WEC). This system is composed of a set of connected tanks. Rubber flaps are installed at tanks inlet and outlet to ensure a one-way flow direction. Thanks to wave induced motions of the supporting platform, sloshing appears inside the WEC tanks which feed a cylindrical basin with a centered drain hole at its bottom. Then, a bathtub vortex flow appears within this tank, where a vertical axis turbine is installed to harvest kinetic energy from the flow. The first phase of this research focuses on studying the steady bathtub flow. To do so, a dedicated experiment is built. Velocity field within the cylindrical basin, with and without the turbine, is studied via Particle Image Velocimetry (PIV). In addition, power production from the turbine and water level inside the tank are measured. These results are used to define starting hypothesis for developing a numerical model of the turbine. The second phase of this research focuses on studying the unsteady bathtub flow. For this purpose, a second experiment is built. This setup provides a more realistic environment, closer to what can be observed with the WEC system. PIV measurements are also used extensively to study the flow with and without the turbine. The last stage of this research focuses on the numerical modelling of the vertical axis turbine. The model is based on the potential flow theory. First, a two-dimensional approach is used to validate the early pieces of the model. Secondly, a three-dimensional approach is adopted to account for more complex flow features. Finally, numerical and experiment results are compared

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Balducchi, Franck. "Analyse expérimentale des paliers et des butées aérodynamiques à feuilles." Thesis, Poitiers, 2013. http://www.theses.fr/2013POIT2318/document.

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Abstract:

Ce document présente les analyses expérimentales de deux types de composants aérodynamiques, lubrifiés en air : les butées à feuilles et les paliers à feuilles. Ces éléments constituent une nouvelle génération d'organes de guidages, et gagnent à être implémentés dans des machines tournantes dont les performances sont critiques. En effet, ils permettent d'atteindre des vitesses élevées, sans usure en régime établit, et diminuent la puissance dissipée en comparaison à des solutions fonctionnant avec de l'huile. Ce mémoire est une contribution à l'étude de chacun de ces éléments, dont les niveaux respectifs de maturité technologique ne sont pas similaires. Le palier à feuilles possède une littérature plus riche que la butée, dont aucune analyse expérimentale dynamique n'a été menée jusqu'à présent. Un banc d'essai, destiné à l'étude de butées à feuilles, sous des charges statiques et dynamiques, est conçu. Les caractéristiques de démarrage montrent une augmentation linéaire du couple de démarrage avec la charge statique, une augmentation linéaire du couple en fonctionnement aussi bien avec la charge statique qu'avec la vitesse de rotation, et enfin, une augmentation globale de la vitesse de décollage avec la charge statique. Les essais dynamiques montrent, pour la raideur dynamique, une augmentation non linéaire avec la fréquence d'excitation (entre 150 Hz et 750 Hz) ainsi qu'avec la charge statique appliquée. L'amortissement visqueux équivalent diminue avec la fréquence d'excitation, mais augmente avec la charge statique. Les essais montrent, à charge équivalente, une diminution de la raideur et de l'amortissement avec l'augmentation de la vitesse de rotation. Les facteurs d'amortissements structurels diminuent avec l'augmentation de la fréquence d'excitation, et augmentent avec la charge statique. Afin de se rapprocher d'une architecture de turbomachine, un banc d'essai existant est adapté à l'utilisation de paliers à feuilles. L'étude du comportement de deux rotors rigides (un léger et un lourd) est menée. Celle-ci s'effectue de deux façons : par l'analyse de spectrogrammes enregistrés suivant deux directions du plan de chaque palier, ou bien en étudiant la réponse synchrone à différents balourds. Une confrontation avec deux modèles théoriques est effectuée, en comparant soit la réponse synchrone au balourd dans chaque palier, soit les spectrogrammes. Les balourds sont comparés avec un modèle de rotor rigide linéaire (analyse en petites perturbations) à 4 degrés de libertés, dans lequel les coefficients dynamiques des paliers obtenus grâce au code Foil sont utilisés. les spectrogrammes montrent des vibrations sous-synchrones, qui sont reproduites dans ce mémoire au moyen d'un modèle simplifié de force dynamique. Les résultats expérimentaux actuels montrent les limites des modélisations des paliers à feuilles existantes. Afin d'améliorer la connaissance et la prédiction de ces composants, il est dorénavant nécessaire d'établir un nouveau modèle dynamique, non linéaire, permettant de prédire les réponses synchrones aux balourds ainsi que la richesse sous-synchrone de la signature dynamique d'un rotor supporté par ces paliers
This document deals with the experimental analyses of two types of air lubricated aerodynamic components: foil journal bearings and foil thrust bearings. These components belong to a new generation of bearings, and are well worth integrating in turbomachinery, which performances are at stakes. Indeed they enable to reach very high speeds without any wear in continuous regime and they diminish energy loss compared to oil bearings. This memoir is a contribution to these two elements, which maturity levels are different.A test rig dedicated to the study of foil thrust bearings under both static and dynamic loads is designed. Start-up characteristics show a linear increase of start-up torque with static load, a linear increase of the fluid film torque with both static load and rotation speed, and an increase of lift-off speed with rotation speed. Dynamical tests show a non linear increase of the stiffness with both excitation frequency (between 150 Hz and 750 Hz) and static load. Equivalent viscous damping decreases with excitation frequency, but increase with static load. Loss factor decreases with excitation frequency and increase with static load.An existing test rig was modified to test foil journal bearings, in a close architecture compared to turbomachines. Two rigid rotors (one light and one heavy) supported by two foil journal bearings were studied. Study is made in two different ways: by the analysis of the displacements spectrograms in two perpendicular directions on each bearing, or the study of the synchronous response at different unbalance masses. A comparison between experimental results and two theoretical models is made. Unbalance responses are compared to a linear rigid rotor model with 4 degrees of freedom, in which the dynamic coefficients of the foil journal bearings are obtained thanks to the Foil algorithm. Spectrograms show sub-synchronous vibrations that are computed thanks to a simplified dynamic force model. Experimental results show the limits in the foil journal bearings theoretical models. In order to improve knowledge and prediction of these components, it is now compulsory to establish a new non-linear dynamical model, enabling to predict both the synchronous unbalance responses and the complexity of the sub-synchronous dynamical signature of a rotor maintained by two foil journal bearings

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Ercolanelli, Julien. "Étude numérique et expérimentale d'un système couplé stabilisateur et récupérateur d'énergie des vagues Experimental and numerical investigation of sloshing in anti-roll tank using effective gravity angle Experimental and numerical assessment of the performance of a new type passive anti-roll stabilisation system." Thesis, Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2019. http://www.theses.fr/2019ENTA0008.

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Abstract:

Le développement de Geps Techno est basé sur un concept innovant de structure flottante destinée à produire de l'énergie électrique à partir de plusieurs sources d'énergies marines renouvelables dont la source houlomotrice. Le système houlomoteur développé par Geps Techno repose sur la mise en circulation d'eau et la création d'un tourbillon en son sein. En profitant du phénomène de carène liquide, le concept est également déclinable en un système de stabilisation de navire ou de toute autre plateforme flottante. L'objectif à court terme de la société est le développement de cette technologie permettant la stabilisation et la récupération de l'énergie des vagues et pour lequel il reste des verrous technologiques à lever afin d'arriver à la viabilité et la rentabilité du système. Pour cela, Geps Techno a lancé en octobre 2015 le projet IHES (Integrated Harvesting Energy System) qui consiste à construire un démonstrateur de son concept de plateforme houlomotrice. Le projet IHES est un des projets de la feuille de route du plan "Navires écologiques" de la Nouvelle France Industrielle. Il est soutenu par Bpifrance dans le cadre du programme d'Investissements d'Avenir - Projets Industriels d'Avenir. Afin de maîtriser les objectifs de stabilisation et de récupération d'énergie, Geps Techno étudie les volets technologiques nécessaires permettant de passer de l'énergie disponible au niveau des vagues jusqu'à celle disponible au niveau de la turbine du houlomoteur. Les travaux de thèse soutenus par Fourestier en mai 2017 portaient sur un premier volet "Définition et contrôle des écoulements internes au système houlomoteur". A l'aide d'une modélisation des fluides numériques, ces derniers ont abouti à des modèles opérationnels caractérisant les écoulements internes. La présente thèse Cifre s'inscrit dans la continuité des travaux de Fourestier et traite d'un second volet "Modélisation du système couplé plateforme / houlomoteur". L'ensemble de ces travaux devra aboutir à un code de calcul opérationnel et corrélé à des résultats expérimentaux permettant d'étudier l'écoulement interne et le comportement du flotteur soumis à la houle
Geps Techno's development is based on an innovative concept of a floating structure intended to produce electrical energy from several renewable marine energy sources, including wave power. The wave power system developed by Geps Techno is based on circulating water and creating a vortex within it. By taking advantage of the liquid hull phenomenon, the concept can also be used as a stabilization system for a ship or any other floating platform. The short-term objective of the company is the development of this technology allowing the stabilization and recovery of wave energy and for which there remain technological obstacles to be removed in order to achieve the viability and profitability of the system. To do this, in October 2015 Geps Techno launched the IHES (Integrated Harvesting Energy System) project, which consists of building a demonstrator of its wave power platform concept. The IHES project is one of the projects of the roadmap of the "Ecological ships" plan of New Industrial France. It is supported by Bpifrance within the framework of the Investments for the Future - Industrial Projects for the Future program. In order to master the objectives of stabilization and energy recovery, Geps Techno is studying the technological aspects necessary to switch from the energy available at wave level to that available at the wave turbine turbine. The Ph.D. thesis work supported by Fourestier in May 2017 focused on a first part "Definition and control of internal flows in the wave power system". Using CFD modeling, the latter resulted in operational models characterizing internal flows. This Cifre Ph.D. thesis follows on from Fourestier's work and deals with a second part "Modeling of the coupled platform / wave power system". All of this work should lead to an operational computer code correlated with experimental results making it possible to study the internal flow and the behavior of the float subjected to swell

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Pagnoni, Filippo. "Design and Experimental Analysis of a Loop Heat Pipe for Thermal Control of Aircraft Engine Equipment." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2019. http://www.theses.fr/2019ESMA0004.

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Abstract:

Ces travaux de thèse sont focalisés sur le développement d’une boucle diphasique LHP pour le contrôle thermique de composants intégrés dans les moteurs aéronautiques. L’étude concerne les compartiments situés à l’intérieur de la nacelle, en lien avec les challenges thermiques des moteurs de future génération. Tout d’abord, une étude de faisabilité a été menée, basée sur une évaluation de l’environnement thermique, une analyse des contraintes d’intégration et une première identification d’un couple fluide de travail-matériau de construction. En ce qui concerne ce dernier aspect, l’eau et le DowthermTM J ont été identifiés comme les meilleurs candidats pour leur utilisation avec les alliages souhaités pour cet environnement. D’un côté, le point triple élevé de l’eau a obligé la vérification de la tenue mécanique du milieu capillaire mouillé à des cycles de gel/dégel. Le milieu poreux fritté en titane a montré une excellente résistance mécanique et il est resté parfaitement intact après plus de 1500 cycles. D’un autre côté, vu le manque d’informations concernant la compatibilité du DowthermTM J avec les matériaux sélectionnés, des tests de compatibilité ont été effectués avec trois thermosiphons en parallèle, et ont montré un taux de génération de gaz non condensables déjà à faible température. Pour cette raison, la compatibilité entre le DowthermTM J et les matériaux a été jugé non satisfaisante et le fluide a été rejeté. L’étape suivante a été la conception d’un prototype de boucle LHP. Des outils numériques robustes ont été développés pour la validation finale : un modèle 0D pour la boucle entière ainsi qu’un modèle couplé 1D - 2D du condenseur. Le prototype de LHP a été construit et testé sous différentes conditions opératoires. Une quantité de gaz non condensable a été observée initialement, due à la passivation des surfaces intérieures à la boucle. Néanmoins, les résultats expérimentaux ont montré que la boucle répond aux cahiers de charge thermique, même en présence de ces gaz,étant capable de fonctionner sous hautes températures et haute pression. La génération de gaz s’est arrêtée après un certain nombre d’heures cumulées de fonctionnement ; pourtant, les inspections internes à l’évaporateur après les tests ont montrés une dégradation significative de l’état de surface, due aux réactions chimiques entre le fluide de travail et les matériaux de la boucle. Les résultats de ces travaux de thèse constituent une étape fondamentale vers le développement d’une boucle LHP pour le contrôle thermique de composants intégrés dans la nacelle. Des informations essentielles à la conception des prototypes de future génération sont fournies, vers la validation et la certification des LHP pour leur utilisation dans cet environnement
In this work, the development of a Loop Heat Pipe (LHP) for aircraft nacelle thermal management is presented. The study is focused on engine compartments and integrated equipment applications, according to the upcoming thermal management challenges in the next generation of engines. First, a feasibility study was performed, analyzing the thermal environment, the integration constraints and the identification of suitable working fluid construction material pairs. As for the latter aspect, water and DowthermTM J were identified as most suitable candidates with the lightweight aeronautical alloys considered for this environment. On one hand, the high triple point of water obliged to verify the wick mechanical resistance to repeated freezing cycles when soaked into pure water. On the other hand, compatibility tests were performed between DowthermTM J and the selected alloys, due to the lack of related data. In the former, the sintered titanium wick provided an excellent stiffness and it remained perfectly intact after more than 1500 cycles. In the latter, the thermal tests performed on parallel thermosyphon shave clearly shown the generation of non-condensable gases (NCG) inside all the samples starting from low operating temperatures. As a result, the compatibility of DowthermTM J was considered not fully satisfactory and this fluid was discarded. The next step concerned the design of the titanium/water LHP prototype. Robust numerical tools were developed for the final design validation: a simplified 0D nodal model for the entire device and a coupled 1D and 2D condenser model representation. The LHP prototype was manufactured and tested in different operating conditions. A significant amount of NCG was initially generated inside the device, due top assivation of the internal surfaces. Nonetheless, the experimental results demonstrated the LHP capability to satisfy the thermal requirements, even in presence of NCG, with standing high operating temperatures and pressures. Although the gas generation rate became negligible after several hours of tests, internal inspections performed at the end of the test revealed a deep alteration of the internal surface state, due to the chemical reactions with the working fluid. The results of this work represent an important milestone for the development of a LHP for aircraft nacelle applications. Essential information for the design of future generations of prototypes are provided, toward the validation and certification of LHP for nacelle thermal management

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BEN, JEDIDIA ANIS. "Etude du comportement sismique d'un coeur de reacteur nucleaire de type r. E. P." Paris 6, 1993. http://www.theses.fr/1993PA066020.

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Abstract:

Les imperatifs de surete motivent le developpement de programmes de recherche destines a ameliorer la connaissance du comportement sismique des coeurs de reacteurs. Cette these s'inscrit dans le cadre de l'analyse sismique des coeurs de centrale r. E. P. Ces coeurs sont formes d'un grand nombre d'assemblages combustibles identiques supportes a leurs extremites et immerges dans l'eau. Ce travail consiste, en s'appuyant sur les resultats des essais, a developper et a valider des modeles d'assemblages et des methodes de calcul, pour etudier le comportement aux seismes des coeurs de reacteurs de type r. E. P. . Base sur l'examen des etudes precedentes, un modele non lineaire d'assemblage est propose dans cette these. Ce modele bien que representant de maniere simple le comportement physique de l'assemblage, reste neanmoins complexe, ce qui nous a amene a elaborer un modele lineaire plus simple. L'application du modele lineaire dans les calculs sismiques de coeur a donne des resultats en bon accord avec ceux des essais, cependant dans le cas des essais en eau, ce modele surestime les forces de choc. Ces limites proviennent essentiellement du modele d'impact qui ne permet pas de representer finement la physique des chocs en presence du fluide, neanmoins ce modele reste suffisant pour modeliser ces chocs. Les resultats experimentaux et numeriques ont montre la grande influence du jeu entre assemblages et fluide sur la reponse sismique du coeur

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Sarrot, Vincent. "Capture de fines particules par des inclusions fluides." Toulouse, INSA, 2006. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000189/.

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Abstract:

Cette étude concerne le mécanisme de collision entre une bulle sphérique et des particules dont le diamètre reste inférieur à quelques pourcents du diamètre de la bulle. Cette situation correspond à celle rencontrée dans la phase d’initiation du processus de capture dans des procédés de flottation. La détermination de l’efficacité s’appuie sur des mesures expérimentales et sur des simulations numériques directes (DNS). D’un point de vue expérimental, une cellule de flottation à bulles isolées à été conçue dans le but de mesurer l’efficacité de capture. De petites bulles sphériques sont produites par un capillaire, puis traversent une suspension de micro-billes de verre. Les particules capturées par la bulle sont dénombrées dans un compteur de particules. Les résultats sont analysés et les ordres de grandeur comparés favorablement à ceux de Ralston et al. (1999a). La tendance générale montre que l’efficacité de capture diminue avec le rapport de taille dp/db. Cette évolution observée est contraire à celle des modèles d’efficacité de collision de la littérature. Cet effet est attribué aux propriétés de mouillage des particules. D’un point de vue numérique, la simulation de l’écoulement autour d’une bulle permet de calculer la trajectoire de particules distribuées de manière uniforme. Pour les particules dont le nombre de Stokes est très inférieur à 1, leur trajectoire est confondue avec les lignes de courant du fluide. Les simulations numériques couvrent une large gamme des paramètres caractéristiques du problème (diamètre des particules ramené à celui des bulles, nombre de Reynolds de la bulle, degré de contamination de sa surface). L’efficacité de collision est une fonction croissante du nombre de Reynolds. L’efficacité d’une bulle propre tend de manière asymptotique vers une valeur constante que ce soit à petit ou à grand nombre de Reynolds. Pour une bulle complètement contaminée, la tendance asymptotique à petit nombre de Reynoplds est egalement une constante alors qu’à grand nombre de Reynolds l’efficacité suit une loi en Re0,45. En fonction du degré de contamination de l’interface, l’efficacité de collision suit tantôt un comportement de type bulle propre en dp/db, tantôt un comportement de type bulle contaminée en (dp/db)2. Des modèles sont proposés sur toute la gamme des différents paramètres
This study focuses on the collision mechanism between a spherical bubble and particles when the particle diameter remains less than some percents of the bubble diameter. This situation corresponds to the first step of the particle capture in flotation processes. The efficiency determination is based on experimental measurements and Direct Numerical Simulations (DNS). Experimentally, a single bubble flotation cell has been build for the purpose of measuring capture efficiency. Small spherical bubbles are created by a capillary tube and then arise through a suspension capturing glass particles. Captured particles are recovered by overflow and are counted in a particle counter. Results are analysed and the magnitude is favorably compared to those of Ralston et al. (1999a). Efficiencies exhibit a general decreasing trend with particle to bubble diameters ratio dp/db, in opposition to the trend analytically predicted by collision efficiency models in litterature. This effect seems to be due to wetting properties of particles. Numerically, the flow around the bubbles is computed and particle trajectories determined. Particle with Stokes number less than 1 follow the streamlines. In this case, the collision efficiency only depends on the shape of the streamlines and on the size of the particles. Numerical simulations have been performed over large parameter ranges (particle to bubble diameters ratio, Reynolds number of the bubble and the degree of contamination of the bubble surface). The collision efficiency is found to increase with the Reynolds number and significantly decrease with the level of contamination. For clean (respectively fully contaminated) spherical bubbles, the efficiency evolves as dp/db (respectively (dp/db)2), whatever the bubble Reynolds number and the particle size. For partially contaminated bubbles, efficiency can be scaled with dp/db or (dp/db)2 depending on both the level of contamination and the particle size. Correlations of the numerical results are proposed for efficiencies versus dp/db, bubble Reynolds number and interface contamination degree

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Al, Galib Dhafar. "Comportement statique et dynamique de structures fusibles susceptibles d'absorber les énergies d'impact en cas de crash." Lyon, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAL0033.

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Abstract:

L'objectif de cette étude est de contribuer à l'amélioration du comportement à l'écrasement des extrusions tubulaires, ce qui devrait permettre de trouver une structure optimisant l'absorption de l'énergie de choc. Par une démarche expérimentale, analytique et numérique nous tentons d'identifier les comportements caractéristiques des structures étudiées. Trois objectifs principaux constituent la trame de notre étude : * comment pourrons-nous abaisser, lors d'un crash, les efforts du 1er pic qui traduisent les décélérations auxquelles sont sujets les occupants du véhicule ? * comment dissiper d'une manière contrôlée l'énergie cinétique lors d'un crash ? Le procédé proposé pour diminuer la charge du 1er pic peut-il être utilisé pour d'autres géométries et d'autres matériaux ? * comment peut-on évaluer l'influence de la rupture de l'alliage d'aluminium sur le comportement global des tubes, et quel critère peut-on proposer pour détecter la rupture ? Nous avons étudié, tant sur le plan expérimental que sur le plan numérique, le comportement d'écrasement statique et dynamique des tubes en aluminium à section circulaire et carrée. Nous avons mis en évidence un procédé qui permet de diminuer la décélération transmise aux passagers lors du choc ou collision frontale. Nous avons pu aussi évaluer le comportement de ces tubes en variant la masse et la vitesse d'impacteur et finalement étudier les effets des imperfections géométriques, des conditions limites et chargement sur le comportement statique et dynamique. Des propositions sont faites quant aux choix des paramètres géométriques à utiliser pour faciliter les similitudes (matériau, géométrie). Dans la dernière partie, nous nous attardons plus particulièrement sur l'influence de la rupture, qu'il est nécessaire de considérer dans un objectif de dimensionnement et de quantification de l'énergie absorbée
The objective of this study is to contribute to the improvement of the behavior to the crushing tubular extrusion, which should permit to find a structure optimizing the absorption of impact energy. An attempt to identify the characteristic behaviors of the studied structures was made by an experimental, analytical and numerical approach, Three main objectives constitute the frame of our study: * How will be able to reduce, during the crash, the first peak load, which reflect the decelerations transmitted to the occupants of the vehicle? * How will be able to dissipate by a controlled manner the kinetic energy during crash event? The proposed process, which reduced the first load peak, can be used for other geometries and other materials? * How can one evaluate the influence of the rupture of aluminum alloy on the global behavior of tubes, and what criteria can one propose to detect the rupture? On the experimental and numerical plan, the behaviors of static and dynamic crushing of circular and square aluminum tubes have been studied. A process that permits to decrease the deceleration transmitted to the passengers during impact or frontal collision has been proposed and validate. We could also have evaluated the behavior of these tubes while varying the mass and the speed of impactor and finally to study geometric imperfection, boundary conditions and loading affects on the static and dynamic behavior. Propositions are made for the choice of the geometric parameter used in order to facilitate the similarity (material, geometry). Finally, we linger especially on the influence of the rupture, that it is necessary to consider in an objective of design and quantification of the energy absorbed

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Nottet, Romain. "Contribution au développement d'un moyen de mesure simultanée des vitesses et températures adapté aux essais incendie in situ." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0199/document.

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Abstract:

Dans un contexte de sureté des constructions, prédire la propagation des fumées d’incendie est un enjeu important. Les essais incendie in situ permettent de constater l’efficacité des systèmes d’évacuation et de désenfumages mettant en lumière d’éventuels dysfonctionnements. La mesure de vitesse dans des écoulements de fumées issues d’incendie représente un intérêt notable. Les mesures lors d’essais feux nécessitent une métrologie fiable et robuste pour résister à la fois aux conditions hostiles de mesures (températures élevées et présence de suies) et aux conditions imposées par le déploiement sur le terrain, assez précise pour des mesures dans des écoulements de fumées compris entre 0 et 10 m/s et allant jusqu’à 100 °C, et enfin peu onéreuse pour disposer de plusieurs points de mesures. Actuellement il existe des moyens métrologiques dédié mais présentant tous un inconvénient. Les années 70 et l’importante avancée des outils de traitement du signal ont vu, entre autres, l’émergence d’une technique de mesure de vitesse appelée CCV. Cette approche, dans notre cas, consiste à obtenir une vitesse d’un écoulement fluide par inter corrélation des signaux issus de deux thermocouples introduits dans l’écoulement anisotherme et distant d’une longueur ε. L’idée est alors de retrouver une information décrite par le passage d’une structure cohérente du premier capteur, sur le second. Le décalage temporel entre ces deux motifs permet alors d’obtenir la vitesse du fluide au point de mesure. Nous avons pour objectif de caractériser et d’adapter l’utilisation de cette technique à des situations d’essais incendie in situ
Fire smoke spread prediction is a main issue in building fire safety studies. Safety devices can be tested thanks to in situ experiments, high lighting potential dysfonction. The smoke spread velocity is then a significant measurement. Hostile environment induced by fire attack sensors and can quickly damaged them. Hence, we need reliable, high temperature proof and cheap probe. The current fluid mechanics measurement techniques are not appropriate to real scale test with uncontroled conditions. Improvement in signal processing permit developpement of CCV technique (Cross correlation velocimetry). This apporach is based on frozen eddies Taylor hypothesis. For our concerne, the cross correlation calculated from the signal of two ε-distant thermocouples introduced in turbulent flow. The aim of the signal processing is to find temperature information from one thermocouple to the other one. Then, the delay obtained by cross correlation gives the velocity of the flow. Our objetcives is to adapt this laboratory technique to in situ measurements. Thermocouples are non intrusives, cheap and calibration-less responding to our need. At first, operating optimal conditions and limits are defined comparing laboratory-scale CCV measurements with classical techniques. Then, the quality of this technique is assessed in real conditions which high light the main adaptability difficulties

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Limouni, Achour. "Étude dynamique, théorique et expérimentale des essais de frottement pion-disque." Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1106.

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Abstract:

Les essais de frottement ont été effectués sur un tribomètre pion sur disque. Pour obtenir une variation importante du module d'Young, une variété importante de matériaux a été testée plusieurs moyens ont été utilisés pour analyser les surfaces en frottement : le profilomètre laser, le microscope interférométrique, la caméra vidéo et le microscope électronique à balayage. Une analyse modale de la machine de frottement a permis de valider les approches théoriques par éléments finis et par paramètres discrets. Pendant l'essai de frottement, les vibrations ont été prélevées à l'aide d'un capteur d'effort tridirectionnel et deux capteurs d'accélération. L'analyse spectrale des signaux des efforts et des accélérations montre que le frotteur vibre à la même fréquence dans les directions normale et tangentielle. L'alourdissement du support du frotteur conduit à un changement du régime vibratoire et produit un accroissement de l'usure et du coefficient de frottement. Une évaluation du module d'élasticité produit une hausse de la fréquence de la vibration et une élévation du coefficient de frottement. Pour un frotteur hémisphérique l'augmentation du rayon du frotteur conduit à une hausse de la fréquence et à une élévation du coefficient de frottement et de l'usure du frotteur. La vibration est produite par la présence des particules d'usure à l'interface. La définition de la particule conduit au mouvement du frotteur, et provoque des empreintes sur la surface du disque. Le modèle analytique a permis de valider les résultats de mesure de mettre en évidence les harmoniques induites par le frottement.

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Pélissier, Jean-Luc. "Automatisation d'une station de test par faisceau d'électrons : localisation dynamique de fautes." Montpellier 2, 1987. http://www.theses.fr/1987MON20269.

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Abstract:

Le memoire de these fait le point sur l'analyse de la defaillance, ses implications economiques, son interet pour le developpement des circuits integres vlsi. L'auteur souligne les imperfections des techniques classiques d'investigation traditionnellement appliquees a cette analyse. Il montre l'interet de l'analyse sans contact par faisceau d'electrons, et dans les differentes utilisations de cette methode, il montre quelles en sont les potentialites. Il choisit alors d'en privilegier une, et l'automatique. Cette automatisation presente deux aspects. L'un est lie a la gestion d'un parc de materiel important et l'auteur developpe le logiciel necessaire a son fonctionnement et a sa maintenance, l'autre concerne l'analyse et le traitement des resultats sous forme d'analyse et de traitement d'images

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Maganga, Fabrice. "Caractérisation numérique et expérimentale des effets d'interaction entre une hydrolienne et le milieu marin." Le Havre, 2011. http://www.theses.fr/2011LEHA0019.

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Abstract:

Ce travail a pour objectif de caractériser par le biais de la modélisation expérimentale et numérique le comportement hydrodynamique d’une hydrolienne et les caractéristiques du sillage généré pour des conditions réalistes de fonctionnement. Les maquettes d’hydroliennes considérées sont des turbines tripales à axe horizontal de 0,7 m de diamètre. Une attention particulière est portée sur les effets des caractéristiques de l’écoulement sur les performances de la turbine, mais également sur le sillage géneré. Les essais sont menés au bassin d’essais d’Ifremer à BoulognesurMer et au canal de traction de Brest, où différents profils de courant, taux de turbulence de l’écoulement amont et conditions houle/courant ont été considérées. Les développements d’un code tridimensionnel basé sur les méthodes vortex, prenant en compte l’évolution instationnaire du sillage généré par une turbine sont présentés. Les résultats numériques obtenus sont comparés aux résultats expérimentaux, permettant de valider les outils en termes de rendement et d’évolution du sillage
This work aims to characterise by the means of experimental and numerical modeling, the behavior of marine current turbine and the characteristics of the wake generated under realistic inflow conditions. For that purpose, we used a tribladed horizontal axis turbine of 0. 7 m of diameter. Particular attention is paid to the flow characteristic effects on the efficiency of the turbine, but also on the generated wake. Tests are carried out in the Ifremer wave and current flume tank in Boulogne sur Mer and in the towing tank of Brest, taking into account current profils, upstream turbulence intensity level and disturbances generated by wave/current interaction. The development of a threedimensional software based on vortex methods, taking into account the non stationary evolution of the wake generated by a turbine is implemented. The obtained numerical results are compared to the experimental ones, making the validation of tools possible in terms of efficiency and of wake evolution

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Sajet, Philippe. "Processus d'intéraction attrition/rhéologie lors du transport hydraulique d'une suspension de nodules concassés dans un fluide porteur." Compiègne, 1989. http://www.theses.fr/1989COMPD188.

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Abstract:

Dans le cadre d'un projet français d’étude technologique et économique de l'exploitation des nodules polymétalliques, on s'intéresse, plus particulièrement au comportement rhéologique d'une pulpe de nodules en écoulement vertical, ainsi qu'à l'influence de l'attrition des particules sur l'évolution des caractéristiques rhéologiques de la pulpe au cours de la remontée. Cette pulpe est constituée de particules de nodule concassées, suspendues dans un fluide porteur à base de sédiment marin. La première phase des travaux présentés, porte sur l'étude de la formulation de la pulpe et des propriétés rhéologiques du fluide porteur. Dans un second temps, à l'aide d'une bouche de transport vertical instrumentée en capteurs de pression, débit et température, nous avons étudié et modélisé le comportement rhéologique de la pulpe de nodules, et l'influence des paramétrés de formulation. Parallèlement, compte tenu de la friabilité des particules de nodule, nous avons été amenés à étudier à l'aide d'un dispositif de type couette, la cinétique d'attrition de la pulpe et le taux de fines particules produites. Finalement, un modèle général d'écoulement vertical est présenté, tenant compte de l'influence de l'attrition sur l'évolution du comportement rhéologique de la pulpe. De plus, une application du modèle à un système industriel, nous permet de définir un domaine de fonctionnement optimal.

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Thomas, Michel. "Transport de l'eau à travers une membrane perfluorosulfonique Nafion : relations avec la microstructure : développement de membranes composites à haute perméabilité aux gaz." Lyon 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LYO10174.

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Abstract:

Les problemes de separation gazeuse sont actuellement au premier plan des preoccupations industrielles avec en particulier le sechage, la desacification et la deshydrogenation des gaz petroliers. La demarche scientifique fixee pour cette etude consiste a preciser les relations entre les parametres du tranport et la structure microscopique du polymere. La membrane perfluorosulfonique nafion et l'eau ont ete retenues comme systeme de depart. Nous avons developpe quatre types de mesure: i) mesure des coefficients dlu transport (permeabilite, diffusion, solubilite); ii) mesure des coefficients de self-diffusion en phase vapeur par utilisation de molecules marquees; iii) mesure directe des profils de concentration par diffusion de neutrons aux petits angles; iiii) mesure des parametres du transport hydraulique et osmotique. Pour les fractions volumiques en eau inferieures a 18% la diffusion a lieu dans un milieu multiphasqiue avec dispersion des zones ioniques hydratees diffusives dans la matrice organique. Le transport est regi par les processus superficiels et la relaxation du polymere. Pour les fractions volumiques en eau superieures a 18 % la percolation des clusters assure la realisation d'une phase continue diffusive. Dans ce cas, la relaxation du polymere est rapide et n'intervient pas sur la diffusion

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Spiazzi, Edgardo Américo. "Conception et mise au point d'un générateur de régimes instationnaires d'écoulement : application au problème du colmatage des membranes d'ultrafiltration et de microfiltration." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10074.

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Longchamp, Quentin. "Analyse expérimentale et numérique de l'écoulement dans le canal d'entrée d'un modèle de turbine bulbe." Thesis, Université Laval, 2014. http://www.theses.ulaval.ca/2014/30591/30591.pdf.

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Abstract:

Ce travail de maitrise s’inscrit dans le cadre des activités de recherche du Laboratoire de Machines Hydraulique de l’Université Laval et a pour objectif la caractérisation de l’écoulement dans le canal d’entrée d’un modèle de turbine hydraulique de type bulbe. La représentation des champs de vitesses moyennes et des fluctuations sous différentes conditions d’opérations ont été obtenues en utilisant un système de mesure LDV. Un débalancement du débit et des structures tourbillonnaires dans le canal d’entrée ont été mises en évidence. La conception d’une géométrie d’obstacle provoquant une non-uniformité dans le canal d’entrée a été développée en tenant compte des prédictions de simulations numériques. Des simulations numériques de la machine complète en régime stationnaire et instationnaire selon deux configurations géométriques ont été menées pour déterminer l’influence des conditions d’entrée de l’écoulement sur les performances de la machine. Des comparaisons entre les quantités expérimentales et numériques ont été réalisées.
This work is part of the research activities of the Hydraulic Machines Laboratory of the Laval University and its objective is to contribute to the characterisation of the intake flow in a model of a bulb turbine. The representation of the mean velocity fields and the turbulent fluctuations under predefined operating conditions were obtained by the use of a LDV measurement system. Mass-flow imbalance and vortices in the intake channel were identified. The conception of an obstacle geometry causing a non-uniformity in the intake channel has been developed taking in consideration the predictions of numerical simulation. Numerical simulations of the complete machine for both steady and unsteady case were performed with and without obstacle in the intake channel. The objective of this process was to evaluate the influence of the intake flow condition on the turbine performances. Moreover, comparisons between experimental and numerical quantities were made.

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Coulaud, Maxime. "Conception d'un banc de calibration pour l'étalonnage de capteurs de frottement pariétal." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30153/30153.pdf.

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Abstract:

Ce mémoire de maîtrise présente le travail effectué pour concevoir et réaliser un canal hydrodynamique. Ce canal permettra un étalonnage rapide et précis de capteurs de frottement de type film chaud. Lors de ce projet, des simulations numériques ont été effectuées pour valider le rapport de forme et la longueur de développement du canal permettant d’atteindre un écoulement pleinement développé et bidimensionnel. Une étude structurelle et hydraulique du canal a ensuite permis de vérifier le respect du cahier des charges. Enfin, des mesures de vitesse dans la veine d’essai ont été effectuées à l’aide d’un système LDV. Les profils obtenus ont montré que l’écoulement peut être considéré pleinement développé et bidimensionnel dans cette zone. Cependant, quelques différences par rapport à la littérature et aux simulations numériques ont été détectées. L’étude de l’influence de certains paramètres a permis de déterminer des pistes d’amélioration pour une estimation plus précise du frottement.
This Master’s thesis presents the design of a hydraulic tunnel. The bench should allow calibrating wall shear stress hot-film probes easily and rapidly. During this project, 3D CFD simulations have been performed to find minimum aspect ratio and minimum length of development to reach 2D fully developed flow. Then, mechanical and hydraulic analyses have been carried out to determine if the design conforms to specifications. After manufacturing, velocity and pressure measurements have been performed respectively with a LDV system and differential pressure sensor. By comparing different velocity profiles, it has been confirmed that the flow in test section is 2D fully developed. However, some discrepancies with the literature and the CFD simulations have been detected. The study of some parameters allowed to determine possible causes for these differences and to propose future studies to improve wall shear stress estimation.

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Besnard, Gilles. "Caractérisation et quantification de surfaces par stéréocorrélation pour des essais mécaniques du quasi statique à la dynamique ultra-rapide." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00579260.

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Abstract:

Depuis un certain nombre d'années, les méthodes optiques s'imposent dans le domaine de la mesure. Plus particulièrement, la technique de stéréo-corrélation d'images est souvent utilisée en raison de sa facilité de mise en oeuvre, de son caractère non intrusif et de sa bonne resolution spatiale couplée à un suivi temporel. Dans cette thèse, nous mettons en application la technique de stéréo-corrélation pour différentes vitesses de sollicitation allant du quasi statique à la dynamique ultra-rapide, cette dernière étant appliquée dans le cadre d'expérience de détonique. Cette large gamme d'expérimentations nous impose de développer des outils spécifiques afin d'obtenir des résultats quantifiés. Ainsi, nous avons mis au point des méthodes de correction des distorsions optiques et de l'étalonnage. Nous avons également développé une nouvelle technique d'association capable de traiter des images de faible dimension. Afin d'améliorer l'association, des méthodes de correction des grands d'eplacements, basées sur l'image elle-même ou un calcul hydrodynamique prédictif, ont été élaborées. Afin de valider l'ensemble de notre approche, nous la mettons en application lors de divers essais : compression quasi statique sur un matériau composite, traction lente sur une plaque en tantale, traction rapide sur des échantillons en aluminium. Enfin, nous nous intéressons à nos applications principales de dynamique ultra-rapide : l'expansion et le relèvement de cylindre. Pour ce dernier point, un soin particulier est apporté à l'élaboration d'un cas de synthèse représentatif de nos expériences. Ceci, dans le but de caractériser les performances de notre approche dans des conditions expérimentales sévères. Dans tous les cas, nous donnons les incertitudes de reconstruction afin de quantifier au mieux la rugosité de la surface et, par conséquent, le phénomène de striction.

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Hamidipour, Mohsen. "Plugging phenomena in trickle bed reactors - Understanding the Mechanisms and Investigating Novel Mitigation Strategies." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27287/27287.pdf.

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Barrande, Maud. "Caractérisation de matériaux poreux pour la séparation de protéines." Aix-Marseille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX11050.

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Abstract:

Le développement des méthodes de caractérisation des milieux poreux désordonnés est un domaine très actif. En effet, les structures poreuses sont omniprésentes dans le monde de tous les jours et dans diverses applications industrielles. L'objectif principal de ce travail est de déterminer à l'aide de techniques adaptées des paramètres permettant de décrire la structure de plusieurs matériaux macroporeux rigides et non rigides. Quatre techniques usuelles sont d'abord décrites (l'adsorption de gaz, la porosimétrie au mercure, la thermoporométrie et les méthodes d'exclusion inverse) puis deux nouvelles techniques sont présentées : la désorption continue isotherme de liquide ainsi qu'une méthode permettant de déterminer la tortuosité d'un milieu poreux. Les résultats obtenus par toutes ces méthodes sont confrontés pour des bio-adsorbants utilisés dans les procédés de séparation des protéines

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Romero, Figueroa Julio. "Etude des transferts sur des systèmes à membrane non-conventionnels : cas du procédé d'évaporation osmotique et de la perméation de fluides supercritiques." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20135.

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Khallaki, Kaoutar. "Analyse numérique des mécaniques d'intensification du transfert thermique par promoteurs de tourbillons dans les échangeurs à tubes ailetés." Valenciennes, 2006. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/a058154b-2a0c-4692-a6e8-df40778d3325.

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Abstract:

Ce mémoire concerne l'amélioration des transferts thermiques dans les échangeurs de chaleur compacts à tubes et à ailettes planes continues. Dans ce travail, on étudie numériquement la topologie de l'écoulement et son influence sur le transfert thermique. Les effets de la variation de l'espacement inter-ailettes et de la vitesse frontale de l'écoulement sont analysés. Les résultats sont comparés et validés avec des essais expérimentaux aux niveaux dynamique et thermique. On montre que l'écoulement dans ce type d'échangeurs se caractérise par la présence de tourbillons en " fer à cheval " en amont des tubes qui augmentent le transfert thermique et qui interagissent avec la zone du sillage à l'aval des tubes qui est une zone de faibles échanges
This work is related to the heat transfer enhancement in compact finned tube heat exchangers. We study numerically the flow topology and its influence on heat transfer. The effects of fin spacing and velocity inlet variation are examined. Results are compared and validate with dynamic and thermal experimental measurements. This study shows that the flow in finned tube heat exchangers is characterised by the presence of horseshoe vortices in front of the tubes. These vortices increase the heat exchange and interact with a the dead zone located at the downstream of the tubes which is a region of a low heat transfer. Then, we propose an innovative technique of heat transfer intensification in continuous fin and tube heat exchangers by inserting vortex generators on fins

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Si-Hassen, Djaffar. "Identification et caractérisation des mécanismes de colmatage et de décolmatage d'une membrane de microfiltration et application à l'analyse de l'hystérésis du flux de filtrat." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP1037.

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Abstract:

De nombreux travaux consacrés à l'étude du phénomène de colmatage et des mécanismes induisant une limitation du transfert de masse à travers la membrane dans le cas de la microfiltration tangentielle ont montré que l'écoulement de la suspension tangentiellement à la membrane permet d'atteindre un régime stationnaire. Dans le présent travail, l'identification des mécanismes de colmatage et de décolmatage d'une membrane de microfiltration tangentielle a été effectuée à l'aide d'une suspension modèle et minérale de carbonate de calcium CaCO3 et d'une membrane organique choisie judicieusement de sorte que le colmatage provoque soit exclusivement superficiel. Cette étude montre que le mécanisme à l'origine du régime stationnaire observé en microfiltration tangentielle est le transfert de matière d'origine hydrodynamique. Nous montrons ainsi que le coefficient de transfert de matière est donné par la solution de Lévêque à la condition de prendre en compte l'épaisseur des dépôts formés. La détermination de l'épaisseur a été réalisée en exploitant la théorie des écoulements à travers les milieux poreux. Des hystérésis du flux de filtrat ont été observées lors de variations cycliques de la pression transmembranaire, de la concentration et de la vitesse. Nous avons déduit de ces essais que le décolmatage ne pouvait se faire que par action mécanique sous forme de contrainte critique d'érosion exercée par le fluide à la surface du dépôt. Un modèle permettant de caractériser la limite de stabilité mécanique du dépôt a été proposé sous forme d'une relation entre la contrainte de cisaillement critique en fonction de la contrainte normale qui s'exerce sur la monocouche supérieure de particules.

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Sais, Hassiba. "Étude de l'effet du débit pulsé en microfiltration et ultrafiltration sur membranes organiques à fibres creuses." Compiègne, 1995. http://www.theses.fr/1995COMPD858.

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Abstract:

La première partie de ce travail est consacrée à un rappel bibliographique sur la filtration, ses limitations et les différents moyens pouvant être utilisés pour améliorer les flux de perméat, notamment la limitation du colmatage par la modification de l'hydrodynamique de l'écoulement et particulièrement par l'utilisation d'écoulements instationnaires. Compte tenu de la limitation de la pression admissible (2 bars) qui constitue une caractéristique technique importante des modules organiques à fibres creuses, nous avons proposé un type de procédé nouveau et original qui est constitué d'une pompe péristaltique de grande taille à un seul galet, dont l'effet est combiné à celui d'un accumulateur placé en aval de la membrane. L'étude des différents modes de fonctionnement du générateur de pulsations suivant son emplacement, nous a permis de choisir l'emplacement de ce dernier en aval de la membrane lors de la microfiltration d'une suspension minérale de carbonate de calcium où le phénomène limitant est la formation d'un dépôt. Une amélioration du flux de plus de 80% a été enregistrée pour des concentrations de 10 g/l et un nombre de Reynolds de 1925. Comme il est permis de récupérer la totalité de la perméabilité de la membrane grâce à la succession des phases de filtration et de nettoyage. Par contre pour la solution de pectine où les phénomènes limitant sont la polarisation de concentration et l'adsorption, l'emplacement de ce dernier en amont de la membrane et en opposition à la pompe d'alimentation a permis d'obtenir des gains de plus de 60% à une concentration de 5 g/l et une Ptm de 1 bar, grâce au rétrolavage périodique de la membrane lors de la phase d'écrasement du tuyau. La présence d'écoulement instationnaires entraîne une augmentation de la perte de charge et de la consommation énergétique, l'estimation de l’énergie spécifiques dégradée par mètre cube de perméat a été nécessaire en régime stationnaire et en régime pulsé. Pour la suspension de carbonate de calcium, à même énergies spécifiques le régime pulsé permet de produire quatre fois plus à faibles concentrations contrairement à la solution de pectine, ou une meilleure production n'est obtenue qu'à forte concentration de la solution et a même débit de la pompe.

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Agrapart, Quentin. "Bilan d’énergie au contact et contribution de la thermomécanique sur la dynamique d’interaction aube - revêtement abradable de turboréacteur aéronautique." Thesis, Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I033.

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Abstract:

La problématique abordée est celle des interactions aube-carter, ce dernier étant revêtu d’un matériau abradable, dans les turboréacteurs aéronautiques. Sous certaines conditions, ces interactions peuvent conduire à une réponse dynamique divergente des aubes. Si le comportement dynamique de la structure joue un rôle essentiel, l’usure des matériaux et les échauffements semblent nécessaires pour entretenir un mouvement vibratoire menant à la ruine des aubes. Ces travaux s’inscrivent dans ce contexte multi-physique avec comme objectif l’explication des causes de divergences des aubes en intégrant les aspects thermomécaniques induits par frottement. Le travail comporte 2 parties distinctes. D'une part, l’écriture d’un bilan d’énergie lors d’une interaction maitrisée sur un banc expérimental, couplé à une modélisation pour l'identification des flux. Ces travaux délivrent une répartition de l’énergie en fonction des mécanismes d’interaction activés. D'autre part, une modélisation numérique thermomécanique/dynamique des interactions, intégrant la complexité du problème : échelles de temps différentes entre les phénomènes dynamiques et thermomécaniques, génération et partage de flux à l’interface, modélisation du contact, effet de l’usure et conditions aux limites complexes. Plusieurs situations divergentes sont étudiées sur la base de comparaisons avec des résultats expérimentaux disponibles sur compresseur. Il est montré un rôle secondaire ou prépondérant des aspects thermomécaniques selon les conditions initiales. La compétition des phénomènes au contact (dilatations, usure, etc.) est un point clairement démontré et dont certains aspects sont ouverts aux perspectives
This thesis adresses the industrial problem of blade-tip / abradable coating interaction in aircraft engine leading to divergent dynamic response of blades. Even if it is well known that the dynamic behavior of the structure plays a key role on the divergence, wear and heating seem necessary to amplify vibratory motion leading to blade damage. In this multi-physic context the aim of this work is to provide explanations on the origins of the divergence by introducing thermomechanical phenomena. The work is divided in 2 parts. First, an energy balance at the rubbing contact is established through experimental analysis of interactions on a simplified test rig, coupled with inverse simulation models for heat flows estimation. The proposed method highlights different energy partitions between the blade and the abradable coating depending of the activation of different wear mechanisms. On the other hand, a thermomecanical strategy is developed for the simulation of blade-abradable rubbing events taking account of specific issues : different time scales between thermal and mechanical phenomena, generation and partition of heat flows at the interface, contact resolution, wear effects, thermal expansion and complex boundary conditions. Several divergent cases are investigated on the basis of comparison with experimental results available on compressor. It is shown that thermomechanical effects are sometimes overriding or conversely relegated to a more distant role, depending on the initial conditions of interaction. The competition of phenomena acting upon contact (thermal expansions, wear, etc.) is clearly demonstrated and certain aspects remain open to perspectives

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Bouhelassa, Mohammed. "Optimisation du transfert d'oxygène dans un bioréacteur Emulsair." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPI189.

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Rjimati, El Arbi. "Microfiltration tangentielle de suspensions particulaires : modélisation." Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20029.

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Abstract:

La caracterisation physique, par microscopie electronique, des membranes minerales microporeuses permet de calculer une permeabilite theorique du milieu filtrant et de mettre en evidence, le cas echeant, une structure composite. La comparaison des valeurs theoriques aux valeurs experimentales, mesurees par permeametrie a l'eau, permet de quantifier cet effet composite ainsi que les interactions possibles entre le permeat et la surface membranaire. La filtration d'une suspension de microparticules de bentonite provoque la mise en place quasi-instantanee d'un depot particulaire tres fin mais homogene sur la surface membranaire. Ce depot joue le role de membrane dynamique, sa resistance a l'ecoulement est preponderante devant celle de la membrane originale. Si la valeur de cette resistance depend peu de la permeabilite de la membrane choisie ou des conditions de circulation du retentat, elle est une fonction croissante de la pression operatoire choisie et de la concentration particulaire de la suspension a filtrer. Une representation parametrique de la variation de la resistance du depot en fonction des parametres operatoires testes est proposee. Enfin, si dans les conditions testees, l'application d'un champ electrique a peu d'effet sur les flux de permeat obtenus, une circulation de grosses particules (promoteurs de turbulence) dans le retentat permet une intensification importante du processus, le flux de filtrat obtenu est multiplie par un facteur 6

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Salemi, Bamdad. "Contributions expérimentales sur les écoulements diphasiques dans un évaporateur de climatisation : essais en eau-air et en réfrigérant R134a." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0282/document.

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Abstract:

La compréhension des écoulements multiphasiques dans les évaporateurs à mini-canaux est primordiale pour la performance des boucles de climatisation dans le secteur automobile notamment. Cette thèse s’est principalement intéressée à l’écoulement d’entrée de tels évaporateurs ainsi qu’à la répartition des phases dans les mini-canaux. Dans un premier temps, l’écoulement adiabatique diphasique en entrée d’évaporateur a été étudié. Un dispositif expérimental transparent, respectant au mieux la géométrie d’entrée de l’évaporateur, a été réalisé afin de reproduire l’écoulement diphasique d’entrée en eau-air mais en respectant les régimes d’écoulement rencontrés avec du R134a. Plusieurs techniques de caractérisation ont été mises en œuvre (visualisation, conductimétrie, tube de Pitot et prises de pression) afin de quantifier les pertes de pression, les épaisseurs de film et les vitesses du gaz dans un régime principalement annulaire. Suivant le même principe, un autre module en acier-inox a été développé pour caractériser l’écoulement directement en entrée d’évaporateur avec du réfrigérant R134a. Dans un second temps, nous avons étendu l’étude au cas d’un évaporateur compact à mini-canaux. Dans deux situations adiabatiques : monophasique (eau) et diphasique (eau-air), les pertes de pression, la répartition des phases le long de l’évaporateur et le régime d’écoulement dans les mini-canaux ont été étudiés sur un échangeur fabriqué en polycarbonate dont la géométrie s’approche au mieux de celle d’un échangeur réel. Les nombreux résultats ainsi obtenus constituent une base de données conséquente utile à la simulation numérique de ce type d'écoulements diphasiques
Understanding of multiphase flows in mini-channel evaporators is essential for the performance of air-conditioning systems, particularly in automotive sector. This thesis is mainly interested in behavior of inlet flow and phase distribution in the mini-channels. Initially, an adiabatic two-phase flow at the evaporator's inlet was studied. A transparent experimental apparatus with the same geometry as an evaporator's inlet has been designed. This test section helped us to reproduce the same flow regimes with air-water as flow regimes encountered with R134a in an evaporator. Several characterization techniques were used (visualization, conductance probes, Pitot tube and pressure taps) to determine pressure losses, liquid film thickness and gas velocity in a predominantly annular flow regime. Following the same principle, another experimental facility in stainless steel was developed to directly characterize the R134a flow at the evaporator's inlet. Finally, we have extended the study to the case of a compact evaporator in two adiabatic situations: single-phase (water) and two-phase (air-water). Pressure losses, phase distribution along the evaporator and flow regime in mini-channels were studied on an evaporator made of transparent materials (polycarbonate) with a close geometry to that of a real evaporator. Numerous results were obtained to provide a consistent database that would be useful for numerical simulation of this type of two-phase flows

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Sarrade, Stéphane. "Etude du couplage de l'extraction par CO2 supercritique avec la séparation par membrane de nanofiltration." Montpellier 2, 1994. http://www.theses.fr/1994MON20259.

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Abstract:

L'extraction par co2 supercritique (co2 sc) permet actuellement la recuperation de solutes organiques de masses molaires inferieures a 1500 daltons. D'autre part, les membranes de nanofiltration (nf) autorisent le fractionnement de solutions aqueuses contenant des produits de masses molaires variant de 300 a 1000 daltons. Dans le cadre de ce travail, l'idee de coupler ces techniques d'extraction et de separation a ete proposee de maniere a augmenter la selectivite de fractionnement tout en reduisant la taille et la consommation energetique des installations. Deux nouvelles membranes tubulaires de nanofiltration, l'une minerale (al2o3 ) et l'autre organo-minerale (titane-nafion), ont ete fabriquees et caracterisees de maniere statique, puis dynamique avec des solutions aqueuses de solutes modeles non ioniques, les polyethylenes glycols (peg). Dans ces conditions et pour les deux membranes, la composante de convection du transfert predomine sur celle de diffusion. Une installation experimentale de couplage co2 sc/nf a ete specialement concue et realisee afin de tester les nanofiltres. En contact avec le co2 sc, la membrane minerale subit une modification chimique de surface qui la rend impropre a une utilisation dans le cadre du couplage. Par contre, la membrane organo-minerale n'est pas alteree par la presence du fluide supercritique. Ce nanofiltre a permis d'aborder deux themes de recherche: l'etude hydrodynamique du co2 sc pur a travers un milieu microporeux, ou l'expression de la permeabilite selon poiseuille decrit le mieux les phenomenes observes, le couplage co2 sc/nf applique au fractionnement de melanges de divers peg. Les facteurs d'enrichissement obtenus lors de ces dernieres manipulations ont conduit a valider le principe du couplage propose et ils ouvrent la voie a de prochains essais effectues sur des produits d'interet industriel

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El, Itawi Hassan. "Crossing of a liquid-liquid interface by a droplet under centrifugal effect for a micro-encapsulation process." Thesis, Toulouse, INPT, 2020. http://www.theses.fr/2020INPT0039.

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Abstract:

Les applications concernées par la micro-encapsulation ne cessent de croître et couvrent des secteurs d’activités industrielles aussi variés que l’agriculture, la pharmacie, l'industrie alimentaire ou encore la cosmétique. Ce travail s’inscrit dans le développement d’un procédé de micro-encapsulation basé sur des gouttes de taille submillimétrique traversant une interface liquide-liquide sous l’influence d’une force extérieure, ici la force centrifuge. L'objectif de ce travail est de comprendre les mécanismes hydrodynamiques et la dynamique des interfaces avant, pendant et après la traversée d'une interface liquide par une goutte, conduisant à son enrobage. Dans ce but, des approches numériques et expérimentales ont été combinées et complétées par des modèles théoriques. Une méthode numérique résout les équations de Navier-Stokes, discrétisées par une approche en volumes finis, en se basant sur les méthodes « Level-Set » et « Ghost Fluid » pour capturer la dynamique des interfaces en présence et gérer les discontinuités aux interfaces ; elle permet d’accéder au champ de vitesse autour de la goutte déformable lors de la traversée de l’interface. Un dispositif expérimental, permettant de former des gouttes aqueuses de tailles (100-1400 μm) et de forcer leur passage au travers d’une interface liquide grâce à une force centrifuge pouvant atteindre ≈ 2500g, a été conçu afin d’observer toutes les étapes du procédé grâce à une caméra rapide synchronisée avec la rotation de la cellule d'encapsulation, afin d’analyser les conditions de traversée et les différents régimes d’entraînement de fluide. La traversée ou le rebond d’une goutte à l’interface sont fonction de la compétition entre les forces interfaciales, le poids de la goutte et les forces inertielles, et relèvent de phénomènes complexes dépendant de nombreux paramètres adimensionnels. Les deux approches ont permis de définir les conditions de traversée en fonction des nombres adimensionnels pertinents ξ12ξ13 and Bo13, et de développer une loi d'échelle de la longueur maximale de la colonne se formant pendant la traversée ainsi que du volume d’enrobage de la goutte en résultant. Ce travail a permis de déterminer les conditions optimales, à l'échelle d'une inclusion unique, pour encapsuler une goutte selon ce procédé, condition préalable au développement d’un pilote industriel associé à une production en continu
The applications concerned by microencapsulation are constantly growing and cover sectors of industrial activities as varied as agriculture, pharmacy, food industry and even cosmetics. This work is a part of the development of a microencapsulation process based on sub-millimeter-sized drops crossing a liquid-liquid (L-L) interface under the influence of an external force, in this case centrifugal force. The objective of this work is to understand the hydrodynamics and interface mechanisms before, during and after the passage of a drop through a L-L interface, and leading to its coating. For this purpose, numerical and experimental approaches have been combined and complemented by theoretical models. A numerical method solves the Navier-Stokes equations for this three-phase flow by a finite volume discretization combined with the Level-Set and ghost-fluid methods to capture the interface dynamics and to deal with the discontinuities at the interfaces; it allows to compute the velocity field around the deformable droplets during the interface crossing. An experimental device for forming aqueous drops of sizes (100-1400 μm) and forcing their passage through a L-L interface using a centrifugal force of magnitude up to ≈ 2500g was designed to observe all stages of the process by a high-speed camera synchronized with the rotation of the encapsulation cell, and to analyze the crossing conditions and the different fluid entrainment regimes. The crossing or the rebound of a droplet at the interface is a result of the competition between interfacial forces, the weight of the drop and its inertial force, and is due to complex phenomena involving non-dimensional numbers. The two approaches made it possible to define the crossing conditions as a function of the relevant non-dimensional numbers: ξ12ξ13 and Bo13, and to develop a scaling law of the maximum length of the column formed during crossing, and the resulting drop coating volume. This work has thus made it possible to determine the optimal conditions, on the scale of a single drop, to encapsulate a liquid droplet by using this process, a necessary step prior to the design of an industrial pilot operating at a continuous production rate

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Voeltzel, Nicolas. "Molecular simulation of an ionic liquid as lubricant : From bulk rheology to nanoconfinement." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI119.

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Abstract:

Les contraintes économiques et environnementales toujours plus exigeantes tendent à réduire la quantité de lubrifiant utilisée dans les systèmes mécaniques. Il en résulte des épaisseurs de film de l’ordre du nanomètre dans les zones de contact, laissant seulement quelques couches de molécules de lubrifiant pour assurer la séparation des surfaces. Pour relever ce défi, de nouveaux fluides sont à l’étude tels que les liquides ioniques qui présentent un formidable potentiel en tant que lubrifiants. Grâce à la Dynamique Moléculaire, la réponse rhéologique d’un liquide ionique à différentes sollicitations de température, pression et cisaillement est tout d’abord caractérisée en détail. Avec l’appui d’essais expérimentaux, l’aptitude du liquide ionique à lubrifier des films minces est confirmée. Cette étude a également permis de jeter un nouveau regard sur les modèles analytiques classiques utilisés en rhéologie. Le liquide ionique en situation de nano-confinement entre deux surfaces représentatives d’un contact acier-acier est ensuite étudié. Les effets combinés du glissement à la paroi, de la rhéofluidification et de l’élévation de température apportent des éléments de réponse pour expliquer la saturation de la contrainte de cisaillement aux fortes sollicitations. Enfin, l’influence de différents revêtements de surface limitant grandement le frottement est analysée. Selon le matériau utilisé, des régimes de lubrification très différents surviennent avec un glissement du fluide à la paroi parfois prédominant. L’utilisation de surfaces polaires impacte également fortement la réponse des contacts lubrifiés par un liquide ionique
Increasing economic and environmental constraints tend to reduce the amount of lubricant used in mechanical systems. This results in nanometric film thicknesses in the contact areas, leaving only a few layers of lubricant molecules to ensure the separation of the surfaces. To meet this challenge, new fluids are being considered such as ionic liquids which feature a great potential as lubricants. Through Molecular Dynamics simulations, the rheological response of an ionic liquid to different conditions of temperature, shear and pressure is first characterized in detail. The ability of the ionic liquid to lubricate thin films is confirmed. Besides, this study goes back over the classic analytical models used in rheology. The ionic liquid is then nanoconfined between two representative surfaces of a steel-steel contact. The combined effects of wall slip, shear-thinning and temperature rise provide answers to explain the saturation of the shear stress. Finally, the influence of different low friction surface coatings is analyzed. According to the material used, very different dynamical behaviors occur. Moreover, it is shown that the use of polar surfaces significantly impacts the response of ionic liquid lubricated contacts

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Ikhennicheu, Maria. "Étude expérimentale de la turbulence dans les zones à forts courants et de son impact sur les hydroliennes." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I055/document.

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Abstract:

Les eaux françaises présentent un fort potentiel pour des applications hydroliennes. Dans ces zones à forts courants, d'intenses fluctuations de vitesse sont observées dans la colonne d’eau. Elles proviennent essentiellement des variations bathymétriques du fond marin et peuvent avoir un fort impact sur la production d’énergie et la fatigue des turbines. Afin de comprendre la génération de structures tourbillonnaires dans le sillage d’obstacles et de constituer une base de données pour des études numériques, les conditions rencontrées dans le Raz-Blanchard sont reproduites expérimentalement, dans un bassin à houle et à courant, en similitude de Froude et avec un nombre de Reynolds aussi élevé que possible. Dans cette étude, les variations bathymétriques réelles sont représentées à l'aide d'éléments canoniques : un cube, un cylindre, un plan incliné ou des combinaisons des trois. On distingue alors les variations bathymétriques supérieures à la moyenne (obstacle unique) des cas de rugosités moyennes (combinaison d’obstacles). Afin de caractériser le sillage derrière ces obstacles et d'étudier l’évolution de la turbulence dans la colonne d’eau, des mesures PIV et LDV sont réalisées pour différents taux de turbulence de l'écoulement amont. Les résultats montrent que le cylindre seul produit le sillage le plus étendu. Dans ce cas, de larges structures tourbillonnaires, remontant jusqu’à la surface, sont identifiées. Le développement de méthodes de traitement et d'analyse des données permettent de détecter les centres tourbillonnaires et de déterminer les propriétés de ces tourbillons. L'impact du sillage du cylindre sur le fonctionnement d’une hydrolienne tri-pales à axe horizontal est ensuite étudié. Suivant le positionnement relatif de la turbine par rapport à l'obstacle, l'hydrolienne peut subir de grandes amplitudes de chargements liées aux fluctuations de vitesse engendrées par l'obstacle dans l'écoulement. La mesure des efforts sur les pales et du comportement dynamique de la machine permettent de quantifier ces variations de chargements. Elles dépendent des structures tourbillonnaires impactant la turbine et du cisaillement du profil de vitesse. Ces résultats pourront être exploités pour de futures analyses de fatigue de pales ou autres composantes des hydroliennes
French waters have a strong potential for tidal turbines applications. In these areas of strong currents, intense velocity fluctuations are observed in the water column. They ultimately come from variations in seabed bathymetry and can have a strong impact on tidal turbine energy production and fatigue. In order to understand the turbulent structures generation in the wake of obstacles and to build a data base for future numerical studies, the Alderney Race conditions are reproduced experimentally, in a wave and current tank, in Froude similitude and with a Reynolds number as high as possible. In this study, real bathymetric variations are represented using canonical elements: a cube, a cylinder, an inclined plane or a combination of all three. Cases with bathymetric variations higher than average (obstacle alone) are differentiated from average rugosity cases (obstacles combined). In order to characterize the wake behind these obstacles and to study how turbulence evolve in the water column, PIV and LDV measurements are made for various turbulence rates of the incoming flow. Results show that the cylinder alone produces the most spread out wake. In that case, large scale turbulent structures, rising all the way to the surface, are identified. The development of processing methods and data analysis allows the detection of vortex centres and the determination of their properties. The cylinder wake impact on a tri-bladed horizontal axis turbine behaviour is then studied. Depending on the position of the turbine relative to the obstacle, the turbine can be subject to large amplitude loads due to velocity fluctuations generated by the presence of the obstacle in the flow. Force measurements on the blades and turbine dynamic behaviour characterization allow to quantify those load variations. They depend on the turbulent structures impacting the turbine and the shear in the velocity profile. The results obtained could be exploited for further fatigue analyses on blades or on other tidal turbine components

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Dijoux, Alexandre. "Influence du fluide du travail, de la technologie des échangeurs et du pilotage dynamique d’un cycle ORC sur l’intérêt et les performances d’un système de conversion d’Énergie Thermique des Mers." Thesis, La Réunion, 2020. http://www.theses.fr/2020LARE0036.

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Abstract:

La différence de température entre l’eau de mer chaude de surface (d’origine solaire tropicale) et celle qui est froide en profondeur (qui vient des pôles) constitue une source d’énergie stable, propre et renouvelable disponible dans l’océan. Cette énergie thermique des mers (ETM) peut être convertie en électricité par le cycle organique de Rankine (ORC). Le faible écart de température entre les sources chaudes et froides représente ce-pendant un défi technique à la fois pour les transferts thermiques et pour les performances du cycle. L’objectif de cette thèse est d’explorer les possibilités d’amélioration du fonctionnement d’un ORC appliqué à l’ETM, de compléter les connaissances des composants du système et de mettre en évidence les avantages de cette technologie nouvelle sur un réseau non-interconnecté comme celui de La Réunion. Les travaux présentés se basent à la fois sur des simulations et sur des résultats expérimentaux obtenus sur un banc d’essai de 450 kW thermique nommé le PAT ETM. Dans le premier chapitre, une nouvelle méthode de choix du fluide de travail est proposée. L’étude fait ressortir certains fluides peu considérés jusqu’à présent pour l’ETM. Dans le second chapitre, l’outil expérimental (PAT ETM) est présenté en détail. Le troisième chapitre dresse le bilan des technologies d’échangeurs qui ont été testées et caractérisées. Le quatrième chapitre traite de la modélisation dynamique d’un système ETM. Cette étude aboutit sur l’évaluation de la pilotabilité d’une centrale complète et met en évidence une opportunité encore peu explorée : celle d’utiliser l’ETM comme un outil de gestion pour assurer le contrôle d’un réseau électrique
The temperature difference between the hot surface seawater (of tropical solar origin) and the cold one at depth (which comes from the poles) constitutes a stable, environmentally-friendly and renewable source of energy available in the ocean. This ocean thermal energy conversion (OTEC) can be used to produce electricity by the way of an organic Rankine cycle (ORC). However, the small temperature difference between hot and cold sources represents a technical challenge both for heat transfers and for cycle performances. The objective of this thesis is then to explore the operation improvement possibilities of an ORC applied to OTEC, to complete the knowledge of the system components and to highlight the advantages of this new technology on a non-connected grid such as that of Reunion Island. This work is based both on simulations and on experimental results obtained on a 450 kW thermal energy onshore prototype named PAT ETM. In the first chapter, a new method for the choice of the working fluid is proposed. The study brings out some fluids so far little considered for OTEC. In the second chapter, the experimental tool (the PAT ETM) is presented extensively. The third chapter reports the heat exchanger technologies that have been tested and characterized. The fourth chapter deals with the dynamic modeling of an OTEC system. This study leads to the assessment of the control-lability of a complete power plant and shows a still little explored opportunity: that of using OTEC as a management tool to control an electrical network

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Nicolas, François. "Reconstruction de champs instantanés de masse volumique par BOS 3D. Applications à l’étude d’écoulements complexes en grande soufflerie." Thesis, Toulouse, ISAE, 2017. http://www.theses.fr/2017ESAE0003/document.

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Abstract:

Ces travaux de thèse s’inscrivent dans le cadre du développement d’outils métrologiques avancés pour la mécanique des fluides, et en particulier pour les souffleries. La Background Oriented Schlieren (BOS) 3D, développée à l’ONERA, est une technique qui exploite la déviation des rayons lumineux par un milieu non homogène pour mesurer la masse volumique. Elle consiste à comparer l’image de référence d’un fond texturé avec l’image de ce même fond en présence d’un écoulement. La corrélation entre ces deux images permet de calculer la déviation des rayons lumineux. En réalisant une acquisition simultanée à partir de différents points de vue, il est possible de reconstruire le champ de masse volumique associé, par résolution d’un problème inverse. Afin de poursuivre le développement de la technique, nous avons tout d’abord développé une chaîne de traitement plus systématique puis amélioré la robustesse de notre algorithme de reconstruction. Après avoir réalisé une validation sur des données de synthèse, nous avons mise en œuvre notre méthode sur un banc d’essais comportant 12 caméras. Par la suite, la technique a été déployée pour la première fois en soufflerie sur un jet chaud subsonique. Lors de cette campagne, elle a été validée par comparaison avec des mesures de température. Des acquisitions couplées BOS 3D et stéréo PIV ont également été effectuées. Une démonstration à l’échelle d’une soufflerie industrielle a ensuite été réalisée dans la soufflerie S1MAde l’ONERA. Les problématiques rencontrées sur les écoulements compressibles lors de ces essais ont ensuite conduit à étudier de manière plus approfondie les écoulements présentant de forts gradients d’indice optique. Un banc de mesure BOS 3D a été conçu en laboratoire afin d’optimiser la mesure d’un jet sous-détendu. Sur cette configuration, de très bon accords ont été obtenus avec la littérature ainsi qu’avec une simulation DES. A travers cette étude, nous avons étendu le domaine d’application de la BOS 3D aux écoulements compressibles et démontré son utilisation en soufflerie. La qualité des résultats obtenus démontre le potentiel offert par la technique pour l’analyse physique des écoulements
This PhD work is part of the development of advanced metrological tools for fluid dynamics, especially for wind tunnel applications. 3D Background Oriented Schlieren (BOS), which has been developed at ONERA, is a line-of-sight technique which takes advantage of light rays deviation through an inhomogenous index media to measure density. It consisted in comparing a reference image of a textured background with the image of the background with the flow in presence. Image correlation can then be used to compute light rays deviations. Performing such acquisition from multiple view points, allows to reconstruct the corresponding density field, by solving an inverse problem. In order to pursue the technique development, we first elaborate a systematic processing chain and improved the robustness of the reconstruction algorithm. After validating our method on synthetic data, we applied it on a 3DBOS bench equipped with 12 cameras. Thereafter, the technique has been set up for the first time in a wind tunnel environment, on a subsonic hot jet configuration. During this test campaign, the technique has been validated via thermocouples measurements.Moreover, 3DBOS and stereo-PIV coupled acquisitions have been performed. Thereafter, a demonstration in industrial wind tunnel has been performed in ONERA S1MA facility. Compressible flows issues encountered during those tests lead us to finer analysis high density gradient flows. A 3DBOS test bench has been built in laboratory in order to optimize underexpanded jet measurements. On this specific configuration, very good agreements have bee obtained in comparison with literature and with a DES simulation. This study has allowed the extension of 3DBOS application domain to compressible flows and it has demonstrated its use in a wind tunnel environment. The quality of the results highlights the technique potential for flows physical investigation

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Wisniewski, Christelle. "Etude du comportement de cultures mixtes en bioréacteur à membrane. Cinétiques réactionnelles et filtrabilité." Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20005.

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Abstract:

En bioreacteur a membrane, les caracteristiques physiques de la suspension sont en rapport direct avec l'hydrodynamique du systeme. Elles peuvent conditionner l'avancement de la reaction et la filtrabilite de la suspension. Ce travail a eu pour objectifs d'analyser les caracteristiques de suspensions biologiques recirculees dans les conditions de fonctionnement d'un bioreacteur a membrane. L'analyse des caracteristiques granulometriques d'une suspension biologique montre une evolution continue des differentes classes de particules tout au long de l'operation, diminution de la fraction decantable et augmentation des fractions particulaires non decantables et solubles. La mesure des cinetiques reactionnelles confirme l'importance du rapport s#0/x#0 sur le comportement de la culture bacterienne et montre une intensification de la vitesse specifique d'assimilation d'ethanol avec la reduction de la taille des flocs biologiques. La filtration de suspensions recirculees en bioreacteur a membrane a mis en evidence l'augmentation de la resistance a l'ecoulement avec la destructuration de la suspension et le role essentiel de la fraction soluble responsable, dans les conditions de nos essais, de plus de la moitie de la valeur de la resistance hydraulique

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Blanpain-Avet, Pascal. "Étude des paramètres gouvernant l’effet du backpulse et de la superposition de pulsations de débit et de pression lors de la microfiltration du jus de pomme sur membranes minérales." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD360.

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Abstract:

Ce travail concerne l'étude de l'effet des paramètres gouvernant deux techniques hydrodynamiques, le backpulse (ou contre-lavage) et le débit pulsé, qui permettent de lutter contre le colmatage des membranes. Ces deux techniques ont été appliquées à la microfiltration tangentielle du jus de pomme sur membranes minérales. Nous avons, dans une première partie, cherché les principaux paramètres responsables de l'efficacité du backpulse. Un modèle, basé sur un flux de soluté en rétro-transport induit hydrodynamiquement, est proposé afin de décrire la reformation d'une couche de dépôt entre deux rétrofiltrations. Dans une deuxième partie, nous avons cherché à optimiser l'efficacité de la technique de débit pulsé en batch monotube en terme de flux de filtration. Un signal de débit et de pression présentant une faible consommation énergétique additionnelle nous a permis d'atteindre une augmentation de flux de 55%. La dernière partie a concerné la mise en œuvre du débit pulsé appliqué cette fois à l'échelle pilote sur un banc muni d'une boucle de recirculation.

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Taillefer, Edith. "Méthodes d'optimisation d'ordre zéro avec mémoire en grande dimension : application à la compensation des aubes de compresseurs et de turbines." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/205/.

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Abstract:

Cette thèse s'est déroulée en partenariat entre l'Institut de Mathématiques de Toulouse, où de nouvelles méthodes d'optimisation ont été introduites et Snecma, où elles ont été appliquées à l'optimisation de la compensation des aubes de turbomachines. Les méthodes d'optimisation d'ordre zéro ont connu un essor considérable ces dernières années en raison des difficultés posées par le calcul du gradient qui peut avoir un domaine de validité extrêmement réduit. Deux outils généraux d'optimisation d'ordre zéro avec mémoire en grande dimension sont proposés. L'idée de base consiste à exploiter toutes les évaluations de la fonction coût générées au cours du processus d'optimisation afin de créer un modèle approché. La génération d'un nouveau point doit tenir compte d'un double objectif : se rapprocher du point optimum et assurer une bonne approximation de la fonction coût à l'étape suivante. Parmi toutes les techniques d'approximation classiques, nous avons considéré pour cette étude, uniquement celles assurant l'approximation d'une constante avec précision. En effet, si ce critère n'est pas satisfait, des minima locaux sans rapport avec le problème physique peuvent apparaître. Pour cette raison, nous avons alors retenu seulement deux méthodes : les réseaux neuronaux et les sparse grid. Cette dernière méthode émergente ouvre de nouvelles perspectives dans différents domaines scientifiques en raison de son caractère hiérarchique et adaptatif. L'efficacité de ces deux techniques est démontrée sur des fonctions analytiques, puis validée sur le problème industriel de la compensation
This thesis presents the result of collaboration between Snecma and IMT (Institut de Mathématiques de Toulouse). New efficient optimisation methods have been developed in IMT and then applied on blade design at Technical Department of Snecma. In many industrial applications, the gradient of a cost function is not available and if it is available, its domain of validity is very restricted. This led to the recent development of numerous zero order optimisation methods. Two numerical tools for large dimension optimisation without derivative computation are discussed here. The main idea is to use the cost function evaluations, which are performed during the optimisation process, to build a surrogate model. Addition of a new point during the optimisation process must reach a double target: progress towards the optimum and improve the approximation of the cost function for the next step. Among all approximation techniques, we focus here on those which catch easily constant behaviour. As a matter of fact, other methods introduce false local minima. Consequently we focus on two methods: neural networks and sparse grids. Especially sparse grid is a new promising way for various scientific topics thanks to its adaptative and hierarchical properties. Efficiency of these methods is proved on analytical functions and confirmed on industrial cases and especially for bend momentum balance of compressor and turbine blades

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Ecault, Romain. "Etude expérimentale et numérique du comportement dynamique de composites aéronautiques sous choc laser. Optimisation du test d'adhérence par ondes de choc sur les assemblages composites collés." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2013. http://www.theses.fr/2013ESMA0031/document.

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Abstract:

Ce travail vise le développement d’une méthode non destructive permettant de contrôler la qualitémécanique des joints collés aéronautiques, en utilisant les ondes de choc générées par impact laser (projetENCOMB). Des chocs ont été réalisés à l’aide de dispositifs tels que des sources laser ou des canons à gaz.Différents diagnostiques ont été utilisés : le VISAR, la VH, la visualisation transverse, la microscopie optiqueet confocale, la radiographie X, le contrôle ultrasons...Des échantillons de résine et des compositesstratifiés carbone/époxy ont d’abord été étudiés. Des chocs laser instrumentés, couplés à des analysespost-mortem, ont permis une meilleure compréhension des phénomènes de choc dans ces matériaux. Lesrésultats obtenus sur les assemblages composites collés montrent que la technique de choc laser permetde discriminer différents degrés d’adhérence. L’utilisation de modèles numériques, développés grâce auxdonnées expérimentales, a permis d’analyser la propagation du choc dans ces assemblages complexes. Cesrésultats ont démontré la nécessité d’optimiser la technique, afin de tester exclusivement l’adhérence dujoint collé, sans endommager les composites de l’assemblage. Plusieurs solutions d’optimisation sontproposées tels que l’utilisation d’une impulsion variable, ou celle de double chocs. Ces solutions ont étévalidées expérimentalement et l’optimisation numérique a fourni les paramètres de choc pour de futurstests. Finalement, ce travail fournit des résultats originaux sur le comportement dynamique de compositesstratifiés et permet de progresser vers l’adaptation du test d’adhérence par choc laser à différentsassemblages composites
This work aims the development of a non-destructive technique to control the mechanical quality ofaeronautics adhesive bonds (ENCOMB project). Shocks were realized by use of laser sources or gas gun, anddifferent techniques were used to analyse the shocks such as: VISAR, PDV, Shadowgraphy, optical andconfocal microscopy, X-ray radiography, ultrasound testing…Epoxy resins and carbon/epoxy compositelaminates were first investigated. Monitored laser shocks, in addition to post-mortem analyses, enabled tobetter understand the shock phenomenon on these complex materials. The results obtained on bondedcomposite showed that the laser shock technique can be used to discriminate different adherence levels.The use of numerical models, developed thanks to the experimental data, enabled to analyze the shockpropagation in these complex assemblies. They also evidenced the need for optimization, in order to testonly the bond interface and not to break the composite parts on the assembly. Several optimizationsolutions are formulated such as the use of tuneable pulse duration, or double shock configurations. Someof these solutions have been experimentally validated, and the numerical optimization gives the shockparameters to use for the next experimental campaigns. Finally, this work provides original results on thedynamic behaviour of composite materials under laser shock and leads to the adaptation of the laser shockadhesion test to any kind of bonded composite assemblies

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Mandard, Romain Baptiste. "Dynamique de contact aube- revêtement abradable : identification expérimentale de la force et des mécanismes d'interaction." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2015. http://www.theses.fr/2015ECLI0001.

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Abstract:

Le rendement des compresseurs aéronautiques est amélioré en minimisant le jeu entre les aubes en rotation et le carter qui les entoure, réduisant ainsi les fuites aérodynamiques. Ce jeu réduit occasionne des contacts entre les aubes et le carter ; afin d’assurer leur intégrité mécanique, le carter est revêtu d’un matériau abradable sacrificiel, lequel accommode les incursions d’aube. Les interactions aube – revêtement abradable couplent des phénomènes tribologiques et vibratoires à haute vitesse et à haute température, dont l’étude expérimentale est requise pour le développement de modèles numériques prédictifs. L’objectif de cette thèse est d’identifier expérimentalement la force et les mécanismes d’interaction aube-abradable AlSi-Polyester dans une configuration d’essai représentative du fonctionnement des étages de compresseur basse-pression. Des méthodes couplées expérimentales - analytiques, prenant en compte la dynamique d’aube, ont été développées afin d’accéder à la force d’interaction et à l’incursion aube-abradable. L’influence de la température, de la nuance du matériau abradable et de la raideur d’aube a été étudiée. Les mécanismes d’usure et d’endommagement du revêtement abradable ont été investigués et corrélés aux conditions d’interaction. Ces travaux de thèse ont été réalisés dans le cadre d’une collaboration entre le Laboratoire de Mécanique de Lille, SNECMA Villaroche (groupe SAFRAN) et le centre ONERA de Lille
Minimizing the clearance between turbofan blades and the surrounding casing is a key factor to re-ducing leakage flows and consequently improving efficiency. The tight clearance may lead to blade-casing interactions. An abradable coating is deposited on the casing to accommodate blade incursions and thus to protect the blades and the casing from severe damage. Blade/abradable-coating interactions involve tribological and vibratory phenomena at high velocity and temperature. Experimental knowledge of these interactions is paramount to the proper design of abradable materials and the prediction of their lifetimes through numerical simulations. The purpose of this thesis is to identify experimentally the force and the mechanisms occuring during interaction between a vibrating blade and an AlSi-Polyester abradable coating. To this end, experiments were conducted on a dedicated test rig, in conditions representative of low-pressure compressor situation. Specific methods involving dynamical measurements and analytical models have been developed in order to obtain the blade/abradable-coating interacting force as well as the blade tip incursion. The influence of temperature, coating nature and blade stiffness has been studied. The interaction mechanisms and wear of the abradable coating have been investigated and correlated with the interaction conditions. This work was achieved within the framework of cooperation between Laboratoire de Mécanique de Lille (France), SAFRAN-SNECMA (France) and ONERA, the French Aerospace Lab

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Houarche, Nicolas. "Modélisation de défauts paramétriques en vue de tests statiques et dynamiques." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00481534.

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Abstract:

Avec l'évolution de la densité d'intégration et la forte complexité des procédés de fabrication des circuits intégrés actuels, l'occurrence de défaillances non modélisables par de simples collages devient importante voire prépondérante. Cette thèse s'intéresse particulièrement à des défaillances dues à des défauts physiques. Au niveau du produit final, ces défaillances se traduisent soit par la mise en relation de deux nœuds indépendants dans le circuit sain, soit par la dégradation d'une interconnexion. Deux défauts paramétriques sont étudiés dans cette thèse. Il s'agit des circuits ouverts résistifs et des courts-circuits résistifs. La résistance a priori inconnue de ces défauts est le paramètre prépondérant de leur modélisation. La première partie s'intéresse particulièrement aux circuits ouverts résistifs. A partir d'une analyse électrique approfondie de leur comportement dynamique, un simulateur de fautes spécifiques est développé et validé sur une série de circuits référence et le cahier des charges d'un générateur automatique de vecteurs de test (ATPG) est proposé. Dans la seconde partie, ce sont les courts-circuits résistifs qui sont analysés et un modèle mathématique représentant leur comportement dynamique est proposé et validé.

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Baïz, Sarah. "Etude expérimentale du contact aube/abradable : contribution à la caractérisation mécanique des matériaux abradables et de leur interaction dynamique sur banc rotatif avec une aube." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00605091.

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Abstract:

L'utilisation de revêtements abradables pour assurer l'étanchéité dynamique des turboréacteurs est une solution répandue qui permet d'augmenter la fiabilité et le rendement aérodynamique des turboréacteurs. En fonctionnement, des touches inévitables entre le revêtement et le bout d'aubes de rotor peuvent être à l'origine d'une usure excessive du revêtement abradable et/ou de la rupture d'aube. La simulation numérique de tels incidents butte sur un manque de connaissance des interactions aube/carter et des forces mises en jeu au contact, forces qui résultent notamment de couplages entre le frottement, l'usure du revêtement et des phénomènes vibratoires.Cette thèse a pour objectif de mieux appréhender les mécanismes d'interaction entre l'aube et le revêtement abradable. Elle résulte d'une collaboration entre l'ONERA de Lille et le Laboratoire de Mécanique de Lille et concerne le revêtement de type Al-Si/hbN (Metco 320NS), couramment utilisé dans les compresseurs à basse pression.Les propriétés physico-chimiques et le comportement mécanique - notamment en dynamique - du revêtement abradable sont étudiés. Compte-tenu d'une asymétrie du comportement en traction et en compression, l'exploitation en corrélation d'images numériques d'un essai original inspiré de l'essai Brésilien permet de rendre compte des mécanismes de dégradation. Le comportement tribologique est étudié sur tribomètre dans différentes configurations de contact. L'interaction entre l'aube et le revêtement ainsi que les couplages avec les vibrations d'aube sont investigués et caractérisés dans une configuration simplifiée et fortement instrumentée, sur un banc rotatif spécifique développé à l'ONERA de Lille

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Breil, Pascal. "Drainage des eaux claires parasites par les réseaux sanitaires ; mécanismes et approche quantitative." Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20103.

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Abstract:

On attribue classiquement aux battements des nappes phreatiques les apports peu variables et saisonniers d'eaux claires parasites dans les reseaux d'eaux usees. A partir de mesures realisees sur un site experimental, on peut conclure a un role important des nappes perchees dans les pointes de debit parasite jusque la attribuees aux branchements d'eaux pluviales. Ce resultat conduit a une nouvelle interpretation des etudes diagnostic des reseaux. Une approche quantitative du drainage rapide, lie aux nappes perchees, permet de degager les elements d'une modelisation des debits parasites

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Boujlel, Jalila. "Déplacement d’un objet à travers un fluide à seuil : couche limite, contrainte seuil et mouillage." Thesis, Paris Est, 2012. http://www.theses.fr/2012PEST1114/document.

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Abstract:

Le comportement (écoulement, adhésion,…) d'un fluide à seuil le long d'une surface solide est un problème récurrent dans de nombreux procédés industriels. Le caractère non newtonien de ce type de matériau rend difficile l'application des concepts établis dans le cas des écoulements similaires de liquides simples. Dans cette thèse, nous étudions expérimentalement ce problème en analysant l'écoulement généré le long d'une plaque solide en mouvement vertical (enfoncement et retrait) uniforme à travers un fluide à seuil simple. Nous déterminons d'abord le lien entre la force mesurée le long de l'objet et les propriétés rhéologiques du matériau. Nous en déduisons une nouvelle technique pour mesurer la contrainte seuil de ces matériaux. Nous décrivons, ensuite, les caractéristiques locales de l'écoulement généré lors de la pénétration de la plaque. Nous montrons que l'écoulement est localisé autour de l'objet, dans une couche d'épaisseur uniforme alors que le reste du fluide est déformé mais reste dans son état solide. Nous décrivons le processus par lequel cette couche limite se développe et nous déterminons la répartition des zones solides/ liquides autour de l'objet. Enfin, nous étudions les effets de mouillage et d'adhésion sur la plaque. En particulier, nous présentons une approche expérimentale permettant d'évaluer la tension de surface des fluides à seuil
The behavior (flow, adhesion,...) of a yield stress fluid along a solid surface is a recurrent problem in many industrial processes. The non-Newtonian character of this type of material makes it difficult to apply the concepts established in the case of similar flows of simple liquids. In this thesis, we study this problem experimentally by analyzing the flow generated along a solid plate moving vertically (penetration and withdrawal) through a simple yield stress fluid. We first determine the relationship between the measured force along the object and the rheological properties of the material. We derive a new technique for measuring the yield stress of the material. We describe then the local characteristics of the flow generated during the penetration of the plate. We show that the flow is located around the object in a layer of uniform thickness, while the rest of the fluid is deformed but remains in its solid state. We describe the process by which the boundary layer develops and determine the distribution of solid / liquid zones around the object. Finally, we study the effects of wetting and adhesion on the plate. In particular, we present an experimental approach to evaluate the surface tension of a yield stress fluid

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Cherdieu, Patrick. "Contrôle du décollement dans un diffuseur aubé de turbomachine centrifuge." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2013. http://www.theses.fr/2013ECLI0020/document.

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Abstract:

L'amélioration de la performance des turbomachines fonctionnant loin de leur point d'adaptation passe par la maîtrise des phénomènes instationnaires qui se produisent dans ces différents organes. L'étude présentée ici se concentre sur les interactions entre une roue de ventilateur centrifuge et son diffuseur. Elle vise, par des mesures de pression sur les différentes parois du diffuseur, ainsi que par des sondages dans les canaux inter-aubages à analyser finement ces phénomènes instationnaires et notamment les décollements fluctuants apparaissant sur les aubes à sur débit, et à mesurer leur influence sur la performance du diffuseur. Dans un second temps, un dispositif de contrôle passif de ces décollements utilisant des générateurs de vortex est proposé. Plusieurs configurations sont testés et leurs résultats sont comparés
The performance improvement of turbomachinery operating at off-design conditions can be achieved by the understanding of unsteady phenomena which are occuring in its components. The present study is focussing on the interaction between a centrifugal impeller fan and its vaned diffuser. It aims at analysing precisely these unsteady phenomena (and especially the fluctuating separated region identified on the vanes wall) and their consequences on the diffuser performance by three holes probe and unsteady pressure measurements. In a second step, devices for a passive control of the separation are introduced. Several configurations are tested and their results are compared

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Porras, Vazquez Alejandro. "A molecular approach to the ultimate friction response of confined fluids." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI087.

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Abstract:

Afin de contrôler les pertes d'énergie dans les systèmes mécaniques, un film mince de lubrifiant est souvent introduit entre les solides en contact. Les contacts lubrifiés ponctuels fonctionnent en régime élastohydrodynamique, caractérisé par des pressions élevées (de l’ordre du GPa) et des épaisseurs de film minces (de l’ordre de 100 nanomètres). A des taux de cisaillement élevés, le fluide peut présenter une contrainte de cisaillement limite dont l’origine physique est encore incertaine. Actuellement, les modèles empiriques disponibles pour la prédiction du frottement ne décrivent pas la réponse ultime des lubrifiants dans ces conditions sévères. De plus, l'analyse expérimentale in-situ est très difficile à réaliser en raison du confinement et des fortes pressions. Ainsi, dans cette thèse, le problème est abordé sous l’angle de la modélisation à l’échelle atomique. Le comportement en cisaillement de trois de fluides (un fluide de traction, un lubrifiant modèle et un lubrifiant industriel pour le secteur aérospatial) est analysé par simulation Dynamique Moléculaire. Les résultats numériques sont ensuite comparés qualitativement et quantitativement à des essais expérimentaux. La réponse en frottement est indépendante du profile de vitesse dans l’épaisseur du confinement, ce dernier apparaissant plutôt comme une conséquence des conditions limites aux surfaces. Le régime de frottement limite apparaît naturellement lorsque le lubrifiant est soumis à des conditions thermodynamiques caractéristiques d’un état solide. Dans ce cas, la dynamique des molécules est fortement ralentie. L’énergie d’activation augmente rapidement avec la pression, de sorte que la diffusion devient négligeable à forte pression, même aux taux de cisaillement sévères imposés dans les simulations Dynamique Moléculaire. La réponse macroscopique à ce phénomène est donc une saturation de la valeur du frottement. Ce travail s’achève en jetant les bases d’une modélisation qui pourra permettre la prédiction du frottement lubrifié sous conditions sévères
In order to control energy losses in mechanical systems, a thin film of lubricant is often introduced between the solids in contact. The lubricated point contacts operate in the elastohydrodynamic regime, characterized by high pressures (of the order of GPa) and thin film thicknesses (of the order of 100 nanometers). At high shear rates, the fluid may exhibit a limiting shear stress whose physical origin is still uncertain. At present, the empirical models available for the prediction of friction fail to describe the ultimate response of lubricants at these severe operating conditions. In addition, in-situ experimental analysis is very difficult to achieve due to confinement and high pressures. Thus, in this thesis, the problem is approached from the angle of modeling at the atomic scale. The shear behavior of three fluids (a traction fluid, a model lubricant and an industrial lubricant for the aerospace industry) is analyzed by Molecular Dynamics Simulation. The numerical results are then compared qualitatively and quantitatively with experimental tests. The friction response is independent of the velocity profile in the confinement thickness, the latter appearing rather as a consequence of boundary conditions at the surfaces. The limiting friction regime naturally occurs when the lubricant is subjected to thermodynamic conditions characteristic of a solid state. In this case, the dynamics of the molecules is strongly slowed down. The activation energy increases rapidly with the pressure, so that the diffusion becomes negligible at high pressure, even at the severe shear rates imposed in the Molecular Dynamics simulations. The macroscopic response to this phenomenon is thus a saturation of the value of friction. This work ends by laying the foundations of a modeling that will allow the prediction of lubricated friction under severe conditions

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Sévénié, Benjamin. "Capsule deformation in a microfluidic channel : experiments, characterization and Proper Orthogonal Decomposition." Thesis, Compiègne, 2016. http://www.theses.fr/2016COMP2278/document.

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Abstract:

Nous étudions la déformation d'une capsule dans un canal microftuidique expérimentalement et numériquement. L'écoulement des rnicrocapsules est d'abord étudié numériquement dans un canal droit à section carrée. L'objectif est de développer une méthode de caractérisation des propriétés mécaniques de la membrane des capsules, à partir de leur déformation dans le canal. Nous avons mis en place une méthode d’identification afin de comparer la déformation des capsules observée expérimentalement et celle prédite par un modèle numérique tridimensionnel correspondant. La précision et la robustesse de l'algorithme d'analyse inverse ont été étudiées en faisant varier légèrement la géométrie des canaux. Finalement, la méthode a été utilisée afin de déterminer les propriétés mécaniques de rnicrocapsules dont la membrane est faite d’albumine réticulée. Nous avons ensuite appliqué une méthode de décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD) aux formes prises par les capsules lors de leur passage dans un canal droit ou bifurqué. Des données numériques ont d 'abord été utilisées afin de déterminer la dimension de la variété des formes prises par une capsule dans un canal droit. La base POD ainsi construite a été utilisée pour interpoler les formes et obtenir la déformation d'une capsule à tous les temps, et pour tout paramètre d’écoulement. Nous avons également étudié expérimentalement les microcapsules lors de leur déformation dans un canal bifurqué. Nous avons ainsi obtenu les premiers résultats qualitatifs pour cette configuration. Nous avons développé un programme de détection de contour semi-automatique afin de faciliter le traitement d’image. Enfin, nous avons appliqué la méthode POD sur ces contours 2D réalistes et ainsi démontré la faisabilité d'utiliser une base réduite POD pour décrire la déformation de capsules clans un canal bifurqué
The motion and deformation of a liquid-filled classic microcapsule flowing in microchannels is investigated bath experimentally and numerically. The flow of capsules into a straight microfluidic channel with a square cross-section is firstly studied. The objective is to develop a method to determine the mechanical properties of the capsule membrane from its hydrodynamic deformation. A method of identification has been devised to compare the particle deformed shape measured experimentally in the microchannels to the ones predicted by a three-dimensional numerical model for the same configuration. The precision and robustness of the inverse analysis algorithm have been tested when the microfluidic channels slightly depart from pure squareness. We have finally applied the method on microcapsules with a membrane made of reticulated albumin and determined their rnechanical properties. A Proper Orthogonal Decomposition (POD) has then been applied to the shapes assumed by the capsules while flowing in either a straight or bi furcated channel. Using numerical data in a straight channel, we have determined the dimension of the capsule shape variety. We have then interpolated the coefficients resulting from the POD analysis to compute the capsule deformed shape at any time for any flow parameter. Capsules have finally been investigated flowing in a bifurcated microchannel. Qualitative results of the motion and deformation of capsules in such channel have been obtained. A semi-automatic contour detection program has been developed to improve the image analysis. The POD method has been applied to the experimental results, thus proving the feasibility of building a reduced-order model of the phenomenon by using a POD reduced basis

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Phalippou, Pierre. "Data-enabled, reduced-order simulation of dynamical systems with application to vehicle crash simulation." Thesis, Compiègne, 2020. http://www.theses.fr/2020COMP2544.

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Abstract:

Lors de la conception de nouveaux véhicules, les constructeurs automobiles font face à de nombreuses contraintes telles que la sécurité, le confort, le poids et la consommation de carburant. La simulation numérique, et plus précisément la méthode des éléments finis, y est très largement utilisée car elle permet de tester l'influence des différents paramètres sur le comportement du système. Ainsi, de nombreux tests réels sur prototypes sont évités. La conception de nouveaux véhicules est néanmoins ralentie par l'utilisation de modèles de plus en plus complexes, en particulier dans les applications au crash. De nombreuses méthodes de réduction de modèles sont développées dans le but d'accélérer les simulations en tirant parti de l'énorme quantité de données disponibles et de la répétitivité des calculs réalisés avec de petites variations dans les paramètres de conception. Cette thèse vise à appliquer de telles méthodes aux simulations de crash automobiles comprenant des non linéarités matérielles et géométriques ainsi que de nombreux contacts. Effectuée en étroite collaboration entre le groupe PSA, le développeur de logiciel Altair Engineering et le laboratoire de mécanique UTC CNRS Roberval, ce projet met l'accent sur les méthodes de réduction intrusives nécessitant des modifications dans le code source du solveur éléments finis. Une base réduite de fonctions de forme globales est formée pendant une phase d'apprentissage hors ligne sur un ensemble de données et utilisée en ligne pour réduire la taille du modèle et permettre l'hyper-réduction des forces internes et l'accélération du temps de calcul. Les contributions de cette thèse concernent trois aspects de la phase d'apprentissage. Les modifications apportées à la décomposition en valeurs singulières incrémentale la rendent plus facile à utiliser tout en accélérant le temps d'apprentissage des bases réduites. Le critère sparse est proposé pour la sélection des fonctions de base réduite, offrant de meilleures performances dans la phase de réduction ainsi qu'une meilleure corrélation entre l'erreur d'apprentissage hors ligne et l'erreur d'approximation en ligne. Une formulation innovante du problème d'optimisation d'hyper-réduction tirant parti de la programmation en variables mixtes est suggérée comme référence pour le développement d'heuristiques. Additionnellement, de nouvelles contraintes sur l'intégration polynomiale et la conservation du volume sont utilisées. Tous les développements informatiques sont réalisés dans le solveur éléments finis explicite industriel Altair Radioss avec un accès complet au code source. À la connaissance de l'auteur, cette caractéristique constitue un différentiateur majeur de la présente contribution. Les difficultés relatives à cet aspect sont discutées. Enfin, des recommandations et perspectives pour l'application robuste de la méthode à l'étude de véhicules automobiles en tenue de crash sont données
Vehicle manufacturers face numerous constraints regarding security, comfort, weight, and fuel consumption when designing new automotive vehicles. Numerical simulation, and more precisely, the finite element method, is extensively used in the process to achieve cost reduction while allowing to test the impact of multiple design parameters on the system behavior. Nevertheless, industrial finite element models of automotive crash are growing prohibitively expensive in computation time, slowing down the design process. Numerous model order reduction methods have been developed in order to speed-up simulations by making use of the humongous amount of collected data and the repetitiveness of computations with slight changes to the design variables. This thesis aims to apply model order reduction methods to finite element simulations of automotive crash, involving material and geometric nonlinearity as well as contact. This project, conducted in close collaboration between the car manufacturer PSA group, the software developer Altair engineering, and the computational mechanics group at the UTC-CNRS joint laboratory Roberval, targets intrusive methods necessitating modifications in the finite element solver source code. Amongst different promising methods reviewed in the state-of-the-art, our work focuses on projection-based reduced order modeling and hyper-reduction. A reduced-basis of global shape functions is built upon relevant data in the online training phase and used online to reduce the model size, enabling the hyper-reduction of internal forces and computational speed-up. The contributions of this thesis concern three aspects of the training phase. Developments of the incremental singular value decomposition allow for a more flexible and faster reduced-basis training. The proposed sparse criterion enables the formation of basis functions subsets with enhanced performances and better correlation between the online training phase approximation error and the actual error in the online reduction phase. An innovative formulation of the hyper-reduction optimization problem involving mixed-integer programming, added constraints on polynomial integration, and volume conservation is suggested for the benchmarking of future heuristic methods. All implementations are performed in the industrial explicit finite element solver Altair Radioss with complete access to the source code. To the author's best knowledge, the implementation of such a method in industrial explicit finite element solver represents a significant differentiator of the present contribution. Implementation specific difficulties relevant to this aspect of the thesis are discussed. Finally, recommendations, as well as perspectives and further developments required for the robust application of the method to industrial numerical simulations of vehicle crash, are given

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Hu, Xu-Qu. "Mouvement et déformation de capsules circulant dans des canaux microfluidiques." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00857260.

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Abstract:

Une capsule est une goutte de liquide enveloppée par une membrane fine et déformable. Les propriétés mécaniques de la membrane sont essentielles pour le mouvement de la capsule. L'analyse de l'écoulement d'une suspension de capsules dans un canal microfluidique au moyen d'un modèle mécanique est une technique permettant de déterminer les propriétés élastiques de la membrane. Un modèle numérique tridimensionnel a été développé pour résoudre ce problème d'interaction fluide-structure en écoulement confiné. Il couple une méthode des intégrales de frontières pour les écoulements des fluides et une méthode éléments finis pour la déformation de la membrane. Le modèle est utilisé pour étudier l'écoulement d'une capsule initialement sphérique dans des canaux de différentes sections. Dans un canal cylindrique, on montre que l'effet de confinement du canal conduit à la compression de la capsule. Cela engendre la formation de plis sur la membrane autour de l'axe de l'écoulement, phénomène également observé expérimentalement. Dans un canal de section carrée, les effets de la loi constitutive de la membrane, du rapport de taille et du débit d'écoulement sur la déformation de la capsule sont systématiquement étudiés. La comparaison entre les résultats expérimentaux et numériques nous permet de déduire les propriétés mécaniques de la membrane d'une population de capsules artificielles. Ce travail démontre la faisabilité de la mesure de propriétés mécaniques d'une membrane en utilisant une technique microfluidique en canal carré. Il pourrait être étendu par l'étude d'écoulements instationnaires dans un canal de section variable ou avec bifurcations.

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Michaïe, Sandra. "Experimental study of the fundamental phenomena involved in pool boiling at low pressure." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI040/document.

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Abstract:

L’ébullition est un mode de transfert de chaleur intervenant dans de nombreux systèmes thermiques ou énergétiques de par son efficacité. Dans certains, elle se produit à basse pression. La pression statique induite par la colonne de liquide au-dessus de la surface de formation des bulles n’est alors pas négligeable devant la pression de saturation à la surface libre. Dès lors, la pression et le sous-refroidissement induit ne peuvent plus être considérés homogènes autour des bulles, d’où des inhomogénéités des propriétés thermophysiques dans le fluide. Les influences relatives des forces s’exerçant sur une bulle pendant sa croissance sont modifiées par rapport aux pressions plus élevées : une dynamique de bulles différente apparaît. Ces conditions particulières affectent également les transferts thermiques. L’influence de la pression sur l’ébullition en vase a été étudiée expérimentalement dans le régime de bulles isolées en site unique. L’eau a d’abord été testée sur une large gamme de pressions subatmosphériques. Quatre comportements de dynamique de bulles ont été identifiés d’après la visualisation par caméra rapide. Plusieurs paramètres de la dynamique ont été quantifiés grâce à un traitement d’images adapté appliqué aux vidéos. Pour généraliser le concept d’ébullition à « basse pression » et mieux en appréhender les phénomènes fondamentaux, de nouveaux essais ont été réalisés avec un second fluide, le cyclohexane, choisi pour sa similitude thermodynamique avec l’eau bouillant en deçà de la pression atmosphérique. La comparaison des comportements des deux fluides a permis d’identifier certains paramètres responsables des spécificités du phénomène. En outre, de nouvelles fonctionnalités sont apportées au dispositif expérimental pour – notamment – effectuer la mesure rapide du flux transféré sous la bulle pendant sa croissance, synchroniser ces mesures thermiques avec l’acquisition d’images et étudier des surfaces d’ébullition structurées. Les résultats obtenus sont encourageants pour l’analyse des comportements spécifiques de l’ébullition à basse pression et ses applications
Boiling is an efficient heat transfer mode used in numerous thermal or energy systems. In some systems boiling takes place at low pressure. The static head of the liquid column over the wall where bubbles nucleate is then not negligible against the saturation pressure at the free surface level. The pressure and the induced subcooling degree therefore cannot be considered as homogeneous around growing bubbles, resulting in non-homogeneous thermophysical properties in the fluid. The relative influence of the forces acting on a growing bubble differs from higher pressure conditions, yielding specific bubble dynamics features. Heat transfer is consequently also affected. The effect of the pressure on pool boiling was experimentally investigated during the isolated bubbles regime taking place from a single activated nucleation site. Experiments were first conducted with water for a wide range of subatmospheric pressures. Four distinct bubble dynamics behaviors were identified through high-speed camera visualizations. An adapted image processing of the recordings enabled the measurement of several bubble dynamics characteristics. In order to generalize the concept of pool boiling at "low pressure" and to get a better understanding of the related fundamental phenomena, new experiments were performed with a second fluid, cyclohexane, chosen from original thermodynamic similarity with water boiling at pressures lower than atmospheric. The comparison of fluids’ behaviors made possible the identification of parameters governing the specific phenomena occurring during boiling at low pressure. Besides, the experimental facility was improved to provide new functionalities. The high-speed measurement of the heat flux transferred under the growing bubble, its synchronization with the high-speed videos images and the study of boiling on enhanced surfaces are in particular made possible. Results are encouraging for a better understanding of the specific behaviors of low pressure boiling and for its future implementation in practical applications

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Dissertations / Theses on the topic 'Dynamique des fluides – Essais (technologie)'

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