Academic literature on the topic 'Effet d'inertie'

La relaxation diélectrique (r. D. ) et la relaxation d'effet Kerr (r. E. K. ) dans un liquide diélectrique sont étudiés théoriquement, dans le cas de contraintes électriques sinusoïdales. L’équation de diffusion de rotation de Smoluchowski est résolue en utilisant une technique de calcul originale et rapide, après avoir mis en évidence la réponse non linéaire en effet kerr. La considération des régimes stationnaire et transitoire de la biréfringence électrique permet d'accéder a de nombreux paramètres microscopiques. L'intérêt du calcul théorique du déphasage par les relations de kramers-kronig est mis en évidence autant pour la r. D. Que pour la r. E. K. Des exemples d'application sont proposés qui révèlent les effets d'inertie et apportent une excellente précision a la mesure de ces paramètres. En conclusion, un essai de corrélation entre r. D. Et r. E. K. Est proposé

Ce travail, mené en collaboration avec la société DEFONTAINE SA, se situe dans le cadre de la recherche de solutions innovantes pour la réduction des émissions de CO2 des véhicules automobiles. Le système étudié, nommé système DEFONTAINE, a fait l’objet de deux autres thèses complémentaires, portant sur la conception de machines électriques spéciales : un actionneur linéaire et une machine synchrone à aimants. Son but est de remplir les fonctions principales du volant d’inertie d’un moteur thermique, tout en palliant ses inconvénients. En effet, si le volant réduit les acyclismes du moteur thermique à basse vitesse (au ralenti par exemple), il devient nuisible lors des accélérations du véhicule. Notre travail a consisté à modéliser et commander les actionneurs du système DEFONTAINE, afin d’envisager la supervision du fonctionnement global de celui-ci. Tout d’abord, nous avons caractérisé les acyclismes d’un moteur thermique en vue, notamment, de les émuler sur banc d’essai. Ensuite, nous nous sommes intéressés à la commande vectorielle sans capteur d’une machine synchrone traditionnelle utilisant la méthode de Matsui couplée à des observateurs par mode glissant. Nous avons alors mis en place une approche globale de l’identification et du réglage des boucles de régulation. Cette approche a été partiellement transposée à la machine synchrone non sinusoïdale du système DEFONTAINE au sein d’une commande vectorielle étendue. Deux bancs d’essais ont été mis en œuvre et nous avons validé expérimentalement la commande en moteur et en générateur de la machine synchrone à distribution sinusoïdale et la commande vectorielle étendue de la machine synchrone du système DEFONTAINE
This work, undertaken in collaboration with company DEFONTAINE SA, is within the framework of researches for innovating solutions for the reduction of CO2 car emissions. The studied system, that we will name DEFONTAINE system, was the subject of two other complementary theses, which concern the design of two electric machines : a linear actuator and a permanent magnet synchronous machine. Its goal is to fulfill the principal functions of a thermal engine flywheel, while avoiding its disadvantages. Indeed, if the flywheel reduces the acyclisms of the thermal engine at low speed, it becomes disadvantageous during the vehicle accelerations. Our work has consisted to model and to control the actuators of DEFONTAINE system, in order to supervise its operation. First of all, we characterized the acyclisms of a thermal engine in sight, in particular, to emulate them on test bench. Then, we considered the sensorless control of a traditional synchronous machine based on an improvement of the Matsui estimation method coupled to siliding mode observers. We have implemented a global approach of the identification and the corrector tuning of the various control loops. This approach was transposed to the synchronous machine with trapezoidal distribution of the DEFONTAINE system, within an extended vector control. Two test benches were built and we experimentally validated the control of the synchronous machine with sinusoidal distribution (motor and generator) and the extended vector control of the synchronous machine of DEFONTAINE system

Le développement rapide d’équipements raccordés sur les réseaux électriques avec des convertisseurs électroniques de puissance tels que les générateurs à base d‘énergie renouvelable et les liaisons de transmission sous haute tension continue entraîne un changement profond dans la physique même du système électrique. Aujourd'hui, les convertisseurs de puissance ont pour fonction principale d'injecter de l'énergie dans le réseau électrique, ce dernier s'appuyant sur des machines synchrones pour assurer tous les besoins nécessaires au fonctionnement et à la conduite du système électrique (par exemple, les services auxiliaires, la fourniture de réserve inertielle énergétique et de réserves dynamiques et fiables de puissance). Ce mode de fonctionnement des convertisseurs de puissance est appelé "grid-following" car suivant la tension alternative imposée au point de raccordement. Il présente plusieurs limitations, telles que : l'incapacité de fonctionner en mode autonome, des problèmes de stabilité dans des réseaux faibles et des fonctionnements défectueux, ainsi que des effets secondaires négatifs sur l'inertie du système. Pour relever ces défis, une alternative est de contrôler le convertisseur électronique de puissance pour générer et contrôler lui-même cette tension alternative. Dans cette thèse, une description fondamentale de cette commande en grid-forming est présentée avec une approche de modélisation quasi-statique simplifiée permettant de concevoir une régulation de la puissance active échangée avec le réseau AC. Plusieurs variantes de cette stratégie de contrôle sont mises en évidence et présentent des différences en termes de comportement dynamique sur la puissance active, de capacité d'émulation d'une réserve énergétique inertielle et de prise en charge de la fréquence du système. Les variantes sont ensuite classées en fonction de leurs capacités et fonctionnalités. Ces stratégies de commande ont été implémentées pour un convertisseur à 2 niveaux. Suivant une analyse de stabilité dite « petits signaux », la robustesse et leur capacité à fonctionner sur un réseau faible sont démontrées. De plus, les services auxiliaires tels que la réponse inertielle et le support au contrôle de la fréquence sont fournis de manière appropriée au réseau AC. Les questions de la protection contre les surintensités et de la synchronisation après défaut (tout en tenant compte de la limitation de courant) sont étudiées et une nouvelle méthode est proposée pour améliorer la stabilité transitoire du système électrique. Les résultats obtenus sont ensuite généralisés à une topologie de convertisseur multi-niveaux modulaire (MMC) avec succès. Avec cette commande, la fourniture d’une réserve inertielle est particulièrement intéressante pour gérer les transferts de puissance à l’interconnexion d’un réseau continu haute tension avec le réseau alternatif de transport d’électricité. La dernière partie de cette thèse évalue les performances dynamiques d'une liaison HVDC interconnectant deux réseaux AC et met en évidence la stratégie et les exigences appropriées pour la fourniture de réserve inertielle
The rapid development of converter-based devices such as converter-interfaced renewable generations and high-voltage direct-current (HVDC) transmission links is causing a profound change into the very physics of the power system. In this scenario, the power generation is shifted from the pollutant synchronous generators based on nuclear or fossil fuels to converter-based renewable resources. The modeling, control, and stability of the power converters are now one of the focuses of attention for researchers. Today, power converters have the main function of injecting power into the utility grid, while relying on synchronous machines that ensure all system needs (e.g., ancillary services, provision of inertia and reliable power reserves). This operation mode of power converters is called "Grid-following". Grid-following converters have several limitations, such as: inability to operate in a standalone mode, stability issues under weak grids and faulty conditions and also, negative side effect on the system inertia. To tackle these challenges, the grid-forming control as an alternative has shown its appropriate performance that could make this kind of control a promising solution to respond to the system needs and to allow a stable and safe operation of power system with high penetration rate of power electronic converters. In this thesis, a fundamental description of grid-forming control with a simplified quasi-static modeling approach aiming to regulate the converter active power by a voltage source behavior is presented. From the description, several variants of grid-forming strategies are identified that represent some differences in terms of active power dynamic behavior, inertia emulation capability and system frequency support. Hence, the presented grid-forming variants are then classified according to their capabilities/functionalities. From the small-signal stability and robustness point of view, the studied grid-forming controls, which are implemented to a 2-level VSC at first, show their ability to operate under very weak grid conditions. Moreover, the ancillary services such as inertial response and frequency support are appropriately provided to the AC grid. The questions of the grid-forming converters protection against overcurrent and their post-fault synchronization while considering the current limitation are investigated and a new method is proposed to enhance the transient stability of the system. All the obtained results are then extended to a modular multi-level converter (MMC) topology successfully. The use of a grid forming control in an HVDC converter is interesting for the grid to which it is connected due to the inertial effect that can be induced. Therefore, the final part of this thesis evaluates the dynamic performance of an HVDC link interconnecting two AC grids and highlights the proper strategy and requirements for inertia provision

Les garnitures mécaniques assurent l'étanchéité d'arbres tournants. L'augmentation des contraintes de fonctionnement a conduit au développement de garnitures à gaz fonctionnant sans contact des faces, séparées par un film fluide de très faible épaisseur. Le frottement entre les anneaux de la garniture, et donc l'usure, est évité.
L'étude bibliographique révèle que peu de travaux sur les garnitures pour gaz à hautes pressions ont été réalisés. Les caractéristiques d'un écoulement à haute pression sont examinées et les points-clefs du modèle sont définis : gaz réels, effets d'inertie, effets thermiques, écoulement bloqué. A hautes pressions, le comportement du gaz diffère de celui d'un gaz parfait, un modèle de gaz réel est donc développé. L'équation de Reynolds pour un fluide compressible est modifiée afin de prendre en compte les effets d'inertie. Les effets thermiques dans l'écoulement sont également introduits dans le modèle. L'écoulement bloqué à la sortie du film fluide est résolu grâce à une méthode originale. Les déformations des solides et le couplage thermique sont pris en compte par la méthode des coefficients d'influence. La méthode des éléments finis est utilisée pour la discrétisation des équations et un algorithme itératif permet la détermination des champs de pression et de température. La comparaison avec une solution analytique et des données expérimentales permet de valider le modèle. L'influence du modèle du gaz est présentée. L'étude paramétrique menée avec le modèle numérique permet d'étudier l'influence des effets d'inertie sur l'écoulement par rapport au cas purement visqueux. Finalement, le couplage fluide-solides est étudié. Cette analyse montre que les déformations des faces influencent notablement le comportement des garnitures.

Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons aux différents comportements de fluides structurés (solutions aqueuses de polymères, suspensions), sous écoulements cisaillés. Dans la première partie, nous donnons une description globale des objets constituant le matériau en utilisant une modélisation structurelle, d'une part et en effectuant des mesures de biréfringence pour qualifier l'anisotropie des objets, d'autre part. A travers la loi tentio-optique, nous montrons que le comportement des objets ne dépend que de la contrainte appliquée. En outre, nous étudions les conditions de mesures objectives pour mener une caractérisation rigoureuse, en comparant des mesures de fluage et d'oscillations et en utilisant une approche analytique. Ce qui va permettre de développer une méthode d'identification des paramètres viscoélastiques et leurs évolutions sous cisaillement, dans le régime linéaire et non linéaire. La deuxième partie concerne les écoulements bidimensionnels de ces fluides dans une géométrie de cylindres coaxiaux centrés et excentrés, à grand entrefer. Le dispositif expérimental est validé par des mesures sur un fluide newtonien. L'objectif est d'étudier le comportement local de différents fluides en utilisant la technique de la PIV. Pour cela, nous réalisons un dispositif expérimental fiable et suffisamment précis pour accéder au champs de vitesse instantané dans tous l'entrefer. Les mesures nous permettent d'accéder à la loi de comportement locale de chaque matériau que nous comparons avec la loi de comportement globale donnée par le rhéomètre dans le cas de la géométrie centrée. De plus, des simulations numériques sur Fluent, ont été effectuées pour compléter notre étude. Les résultats obtenus pour des écoulements laminaires, de différents fluides: newtonien, peu rhéofluidifiant, très rhéofluidifiant, montrent qu'il est possible de décrire et prédire le comportement des fluides newtoniens et faiblement rhéofluidifiants mais les modèles classiques existants dans Fluent ne sont pas capables de décrire le comportement des fluides très rhéofluidifiant qui présentent une très forte hétérogénéité des gradients de vitesse dans l'entrefer
Under this thesis, we look at the different behaviors of structured fluids (aqueous solutions of polymers, suspensions) under sheared flow. In the first part, we give a comprehensive description of the items constituting the material using a structural modeling, on the one hand and carrying out birefringence measures to qualify anisotropy objects on the other. Through the tentio-law, we show that the behavior of objects depends only on the applied stress. In addition, we study the conditions of objective measures to conduct a rigorous characterization, comparing creep and oscillations measures, and using an analytical approach. This will help develop a method for identifying viscoelastic parameters and their developments under shear, in both a linear and a no linear regime. The second part concerns the two-dimensional flows of fluids in a coaxial cylinder geometry centered and eccentred, in a wide gap. The objective is to study the local behavior of different fluids using the PIV technic. To do this, we realize an experimental reliable and accurate enough, in all the gap. The experimental device is validated by measurements on a Newtonian fluid. The measures allow to access the local law behavior of each material that we compare with the overall behavior of law given by the rheometer in the case of centered geometry . In addition, digital simulations on Fluent, were made to complement our study. The results for laminar flow, for different fluids: newtonian, little rhéofluidifiant and very rhéofluidifiant, show that it is possible to describe and predict the behavior of some fluid but the existing model in Fluent can not describe the behavior of very rheofluidifiant fluids which have a very strong heterogeneity gradients speed in the gap

Les écoulements dans les circuits d'admission et d'échappement des moteurs à combustion interne jouent un rôle majeur pour la détermination des différents rendements (volumétrique, de balayage et mécanique), la puissance indiquée, les performances, les émissions et en établissant le champ d'écoulement dans le cylindre. Lorsque les gaz s'écoulent transitoirement à travers ces systèmes, l'ensemble des forces de frottement, de pression et d'inertie de gaz sont présentes. L'importance relative de ces forces dépend de la vitesse du gaz et les dimensions et les formes de tels systèmes. Traditionnellement, ces écoulements sont étudiés au moyen des équations de dynamique des gaz unidimensionnelles (1D) où, le phénomène tridimensionnel de l'écoulement et la déformation des ondes de pression, la turbulence et la viscosité sont ignorés ou négligés. L'approche thermodynamique (0D) a été aussi utilisée où l'effet important d'inertie de fluide lié aux dimensions des composantes de ces circuits d'admission et d'échappement a été ignoré. Dans cette étude, la méthode de vidange remplissage, a été complètement révisée et une nouvelle méthode (Méthode Inertielle Capacitive MIC), basée sur la formulation thermodynamique de la méthode de vidange remplissage et sur l'équation fondamentale de la conservation de la quantité de mouvement, est développée. L'objectif est ensuite de tenir compte des effets d'inertie de fluide sur le comportement de fluide ou de l'écoulement sans utilisation du code unidimensionnel 1D (à cause du long temps de calcul). Pour cet objectif, des analyses de calcul CFD ont été élaborées afin de calculer les paramètres de calage de " la méthode inertielle capacitive " correspondant au nouveau modèle. Dans cette étude, il est apparu que les effets d'inertie ignorés de la formulation de la méthode de vidange remplissage sont les causes pour que cette dernière soit valable uniquement pour les circuits compacts d'admission et d'échappement de MCI. Pour valider le nouveau modèle, une investigation expérimentale a été réalisée sur un moteur monocylindrique à quatre temps. Le débit volumétrique du moteur est ensuite calculé avec le nouveau modèle. Le résultat est comparé à celui issu de l'expérimental et un bon accord a été obtenu.