Dissertations / Theses: 'Flux de chaleur et de CO2'

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Klein, Amelie. "Étude multi-paramètrique de l'évolution des systèmes hydrothermaux : apports à la compréhension des systèmes volcaniques en cours de réactivation." Electronic Thesis or Diss., Université Clermont Auvergne (2021-...), 2024. http://theses.bu.uca.fr/nondiff/2024UCFA0125_KLEIN.pdf.

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Abstract:

L'activité hydrothermale volcanique présente des risques permanents liés à l'émission de gaz toxiques provenant à la fois du sol et des fumerolles. Cependant, des risques plus difficilement prévisibles peuvent également survenir tels que les explosions phréatiques ou l'effondrement des flancs. La présence d'un système hydrothermal a des implications importantes pour l'interprétation des signaux provenant du système magmatique. Par conséquent, la distribution spatiale et l'évolution temporelle des signaux géophysiques et géochimiques sur les volcans hydrothermaux donnent des informations cruciales pour la détection des précurseurs de l'activité éruptive.La Soufrière de Guadeloupe est actuellement dans une phase de réactivation qui a débuté en 1992 et dont l'intensité a augmenté en 2018. Afin de mieux comprendre le système hydrothermal de La Soufrière, nous avons effectué plusieurs cartographies du dégazage diffus du CO2 de la température et du Potentiel Spontané (PS) au niveau du dôme entre 2021 et 2024. Ce travail représente la première cartographie du PS depuis plus d'une décennie et la première quantification du dégazage de CO2 sur le sommet. Il fournit une image actualisée de la distribution de la circulation des fluides souterrains et les flux de chaleur et de CO2 associés. Nous proposons également une méthodologie numérique basée sur un modèle physique et des images thermiques des panaches de fumerolles permettant d'améliorer la quantification des flux des principales fumerolles de La Soufrière.En comparant nos mesures entre elles et à celles des études antérieures, nous constatons que la circulation des fluides hydrothermaux dans le secteur nord-est du sommet a augmenté de manière significative au cours de ces dernières années. Les profondeurs de condensation des fluides hydrothermaux ascendants suggèrent que ce développement peut être dû à un changement de la distribution de la perméabilité souterraine liée aux déformations du dôme. En parallèle, nous avons étudié la dynamique des flux hydrothermaux à l'aide d'une série temporelle du PS sur deux ans. Cette analyse montre des variations diurnes et semi-diurnes liées aux marées atmosphériques. Enfin, nous analysons la réponse du système hydrothermal aux précipitations, à la sismicité et à la température des fumerolles. Les résultats obtenus montrent que le secteur nord-est du sommet est fortement interconnecté et met en évidence le contrôle de la dynamique du système hydrothermal par les principales fractures du sommet.Cette thèse propose une image de la distribution actuelle et de l'évolution spatiotemporelle de la circulation des fluides hydrothermaux à La Soufrière de Guadeloupe. Nos résultats ont permis d'identifier les zones pour la surveillance future. De plus, les jeux de données acquises permettront de mieux contraindre les modèles issus d'autres méthodes géophysiques afin de déterminer l'état interne du dôme et d'évaluer les risques potentiels liés au dégazage passif, à l'altération ou à la pressurisation des fluides
Volcanic hydrothermal activity poses unpredictable hazards like phreatic explosions or flank collapse, as well as pervasive hazards such as the emission of hot, toxic gases from steaming ground and fumaroles. The presence of a hydrothermal system has important implications for interpreting signals from the magmatic system. Therefore, the spatial distribution and temporal evolution of geophysical and geochemical signals at volcanoes with long-lived hydrothermal systems provide crucial information for detecting precursors of eruptive activity.La Soufrière de Guadeloupe volcano is currently undergoing a phase of unrest, which started in 1992 and saw an increase in intensity in 2018. To advance the understanding of the shallow hydrothermal system at La Soufrière, we repeatedly mapped diffuse CO2 degassing, ground temperature and self-potential across the dome summit from 2021 to 2024. This work represents the first mapping of self-potential in over a decade and the first quantification of CO2 degassing over the entire summit. It provides an up-to-date picture of the distribution of subsurface fluid circulation and the associated ground heat and CO2 fluxes. We also outline a numerical approach to improve the quantification of the fumarole fluxes based on a physical plume model and thermal images of the fumarole plumes and use this to calculate heat and mass fluxes from La Soufrière's major fumaroles.Our multi-parameter mappings, repeated self-potential profiles, and comparisonswith previous studies show that hydrothermal fluid circulation in the northeastern summit sector has significantly increased over the last decade. Estimated condensation depths of ascending hydrothermal fluids suggest that this development may be due to a change in the distribution of subsurface permeability, which is likely related to the dome displacement field. The short-term dynamics of hydrothermal fluid circulation are investigated using a two-year self-potential time series. We observe diurnal and semidiurnal variations linked to atmospheric tides. Finally, we analyse the response of the shallow hydrothermal system to precipitation, seismicity and fumarole temperature.This shows that the northeastern summit sector is highly interconnected and highlights the strong structural control of the hydrothermal system dynamics by the main summit fractures.This work provides a picture of the current distribution and spatiotemporal evolution of shallow hydrothermal fluid circulation at La Soufrière de Guadeloupe. This helps us to identify the preferred zones for future monitoring. The datasets generated will help to constrain models from other geophysical methods to infer the internal state of the dome and assess potential hazards related to passive degassing, alteration or fluid pressurisation

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Gable, Robert. "Température, gradient et flux de chaleur terrestre : mesures, interprétation /." Orléans : Éd. du Bureau de recherches géologiques et minières, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb377010343.

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Guitari, Imed. "Etude expérimentale et modélisation d'une pompe à chaleur fonctionnant au CO2." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0070/these.pdf.

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Abstract:

Ce travail concerne l'étude expérimentale et la modélisation d'une pompe à chaleur air/eau fonctionnant au gaz carbonique. L'étude expérimentale est réalisée sur un banc d'essais instrumenté (mesures de températures, pressions, débits, puissance) pour permettre de caractériser le fonctionnement de ces installations en régime statique et dynamique. Le modèle en régime statique est développé pour permettre, après validation, la détermination des conditions optimales de fonctionnement pour différentes sollicitations externes. Une loi simplifiée régissant la variation de la pression optimale de refoulement en fonction des conditions opératoires est déduite des calculs issus de ce modèle. Le modèle dynamique est basé sur les équations de conservation de la masse et de l'énergie. Il prend en compte l'inertie thermique du compresseur, des parois des échangeurs, du CO2 et du fluide caloporteur. La confrontation entre les résultats du calcul et ceux obtenus sur le banc d'essais met en évidence une bonne concordance. Cette modélisation a permis de simuler la variation des paramètres de fonctionnement de l'installation à la suite de sollicitations réalisées sur les variables d'entrée : température des sources, ouverture de la vanne de détente et vitesse de compresseur. En particulier, on note une bonne représentation des démarrages avec passage d'un fonctionnement sous-critique à un cycle transcritique
This work concerns an experimental study and modelling of an air/water beat pump using carbon dioxide as a working fluid. The experimental study is carried out on an instrumented test setup (pressure, temperature, flow end power measurements) to characterize the operation of this type of installation in static and dynamic mode. The static model was developed an validated. It allows to determine the optimal conditions of operation for various external conditions. Thus, a simplified law governing the optimal high pressure according to the gas cooler outlet temperature is deduced from the calculations. The dynamic model is based on the equations of mass and energy conservation. It takes into account the thermal inertia on the compressor, the exchanger' s walls, the refrigerant (carbon dioxide) and the coolant (water). Comparison between modelling results and those obtained with the test stand gives a good agreement. Thanks to this model, it is possible to record the operating variables versus time and space after changing the input parameters such as sources temperatures, expansion valve opening and compressor rotating speed. In particular, we notice a good representation of starting process with a transition from subcritical to transcritical cycle

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Vibhatavata, Phuangphet. "Fabrication de carburant synthétique par valorisation du CO2 et de la chaleur nucléaire." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10208/document.

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Abstract:

Ce travail s’inscrit dans le contexte d’un fort accroissement des émissions de gaz à effetde serre au niveau mondial. Une idée est de réutiliser ce CO2 comme matrice de stockageénergétique pour fabriquer un carburant de synthèse en le combinant avec de l’hydrogèneproduit à partir de décomposition de l’eau par apport d’énergie nucléaire ou renouvelable,évitant ainsi le recours au pétrole ou au charbon. Cette idée prend tout son sens dans lecontexte spécifique français où l’électricité, majoritairement produite par énergie nucléaire etrenouvelable a une faible empreinte carbone. Dans ce cadre nous nous proposonsd’hydrogéner le CO2 en gaz de synthèse par la réaction Reverse Water-Gas-Shift (RWGS),lequel gaz de synthèse est alors transformé en carburant. Ce projet de recherche est composéde deux parties principales :La première partie se focalise sur le développement d’un catalyseur sélectif et stable pourla réaction de RWGS à température modérée (723-773 K). A cet égard nous avons procédé àune modélisation conjointe de la micro-cinétique de la réaction de RWGS et des principalesréactions parasites pour déterminer un composé multi-métallique innovant ; celui-ci a pu êtreconfronté avec succès aux catalyseurs industriels utilisés, dans les conditions optimales de laréaction de RWGS. Dans une deuxième partie, nous avons effectué un remontagethermodynamique de l’ensemble d’une conversion du CO2 issu de fumées industrielles encarburant de synthèse (dimethyl ether, DME) sur un cas concret à grande échelle en France.La simulation du procédé CO2 to DME montre une efficacité énergétique du procédé de 52%et une réduction des émissions du CO2 de la cimenterie de 88%
This work is in the context of large-scale efforts to enhance greenhouse gas emissionsmitigation. A potential way to recycle CO2 as a carbon feedstock to produce a synthetic fuelby the conversion of CO2 and hydrogen, produced from water electrolysis using nuclear orrenewable energy. This process may be sustainable in some specific context like in Frenchcontext; French electricity is mainly generated by nuclear and renewable energies that havelow carbon footprints. In this work, a synthetic fuel is produced by CO2 hydrogenation intosynthesis gas via the Reverse Water-Gas Shift (RWGS) reaction, then synthesis gas isconverted into a synthetic fuel. This research project consists of two main parts:The first part focuses on the development of a selective and stable catalyst for the RWGSreaction at moderate temperature (723-773 K). We have applied the micro-kinetic approach ofthe RWGS reaction and its side reactions in order to determine a multi-metallic catalyst,which has shown to perform better selectivity and stability than a conventional, commercialcatalyst under the optimal operating conditions of the RWGS reaction. In the second part, weconducted the simulations of a large-scale dimethyl ether (DME) production process by theconversion of CO2 from industrial flue gases in the French context. The simulation of the CO2to DME process showed the process energy efficiency of 52% and the emissions reductionpotential of 88% of total CO2 emissions

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Ringenbach, Nicolas. "Bilan radiatif et flux de chaleur en climatologie urbaine : Mesures,modélisation et validation sur Strasbourg." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2004/RINGENBACH_Nicolas_2004.pdf.

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Toudji, Sid-Ali Amine. "Pervaporation de composés purs : approche expérimentale du couplage entre transfert de matière et transfert de chaleur." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0100.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est l'étude du procédé de pervaporation et plus particulièrement la compréhension des mécanismes de transfert de masse et de chaleur dans une membrane en polymère qualifiée de dense. Une meilleures compréhension des mécanismes permettrait de lever les verrous limitant le développement de ce procédé, comme les faibles flux de matière ainsi que l'origine et la quantité de chaleur nécessaire au transfert à travers la membrane. Pour cela, nous avons développé un dispositif expérimental qui permet de mesurer en simultané les densités de flux de matière et de chaleur. La configuration frontale statique de perméation du dispositif mis en place donne accès au profil de température du liquide d'alimentation. Ces données de température ont permis de calculer les densités de flux de chaleur engagées durant les expériences de pervaporation grâce à un calcul par méthode inverse couplé à une simulation STAR CCM+. La densité de flux de matière est mesurée par une nouvelle méthode. La nouvelle méthode utilise un capteur de pression situé dans le réservoir d'alimentation permettant de mesurer en continu la densité de flux de matière synchronisée avec la mesure des températures. Afin de simplifier au maximum les contraintes expérimentales, nous nous sommes restreints à la perméation de composés purs. La corrélation des deux flux mesurés nous a conduit à observer que la quantité de chaleur prise au fluide en amont pour pervaporer une unité de masse de liquide pur est inférieure à la quantité de chaleur nécessaire pour vaporiser ce même liquide. Elle représente 50 % de celle-ci dans le cas de l’eau et seulement 25 % dans le cas de l’éthanol
The aim of this work is to study the pervaporation process and specifically to understand the mass and heat transport mechanisms in a dense polymeric membrane. A better understanding of these mechanisms would make it possible to improve the limiting parameters for the development of this process, such as the low mass fluxes as well as the origin and the quantity of heat required for transport through the membrane. In order to answer these questions, we have developed an experimental setup that allows simultaneous measurement of mass flux and heat flux density. The dead-end permeation of the setup developed gives access to the temperature profile of the liquid feed. These temperature data make possible the estimation of the heat flux densities engaged during the pervaporation experiments by means of an inverse computation coupled with a STAR CCM + simulation. The mass flux is measured by a new method in addition to the gravimetric method used as a reference. The new method uses a pressure sensor located in the feed tank to continuously measure the mass flux with 1Hz raw acquisition frequency synchronized with the temperature measurement. In order to simplify the experimental constraints, we applied only permeation of pure liquids. The correlation of the two fluxes (mass and heat density) measured led us to observe that the amount of heat taken to the feed side to pervaporate a unit mass of pure liquid is less than the amount of heat required to vaporize the same liquid. It represents 50% of it in the case of water and only 25% in the case of the ethanol

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Goret, Marine. "Etude des interactions entre le climat urbain et le CO2 : modélisation des flux de CO2 et application à l'échelle d'une ville." Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0119.

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Abstract:

Climat et CO2 sont intimement liés. Le lien entre les deux et si bien établi que les objectifs de limitation du réchauffement climatique s’expriment en quantité maximale d’équivalent CO2 que l’on s’autorise à émettre. La quantité de CO2 présente dans l’atmosphère à un instant donné est le résultat d’échanges et d’équilibres complexes entre l’atmosphère et la surface terrestre. Cette dernière est composée non seulement des océans, de la végétation et des sols naturels mais également des villes. Les échanges entre l’atmosphère et les surfaces urbaines proviennent majoritairement de quatre contributeurs : les émissions des bâtiments, le trafic routier, la respiration humaine et la végétation urbaine. Deux de ces contributeurs dépendent du climat : les bâtiments et la végétation. En effet, aux hautes et aux moyennes latitudes, les émissions des bâtiments sont fortement liées au chauffage, et fluctuent donc avec la température extérieure. La végétation quant à elle croît et s’épanouit plus ou moins vite en fonction des conditions météo-climatiques et plus particulièrement de la température, des précipitations et de l’ensoleillement. Le CO2 émit par la ville est ensuite transporté à travers l’atmosphère suivant la circulation atmosphérique locale qui est le résultat de la situation synoptique modifiée par la présence de la ville. Il existe donc, à l’échelle de la ville, des interactions fortes entre climat et CO2 : le bilan carbone de la ville dépend du climat local, et le transport du CO2 à travers l’atmosphère est influencé par la circulation atmosphérique induite par la ville. Cette thèse vise à étudier ces interactions. Pour cela, on a ajouté la modélisation des échanges de CO2 entre les surfaces urbaines et l’atmosphère dans le modèle de micro-climat urbain TEB. Cela a permis de vérifier que les processus physiques qui relient les émissions/captations de CO2 en ville et le climat urbain étaient bien identifiés et compris. Le modèle a été évalué sur deux cas d’étude permettant chacun d’évaluer plus spécifiquement l’un des contributeurs aux échanges de CO2 ville/atmosphère qui soit météosensible : les bâtiments sur le site de Toulouse, et la végétation sur le site de Kumpula (Finlande). Ces deux sites ont prouvé la capacité du modèle à reproduire les échanges de CO2 entre les surfaces urbaines et l’atmosphère ainsi que leurs cycles journaliers et saisonniers. Le site de Toulouse a souligné l’importance de connaître finement le comportement énergétique des habitants pour simuler les émissions de CO2 des bâtiments. Celui de Kumpula a démontré la capacité du modèle ISBA, conçu pour décrire les interactions entre la végétation en milieu non urbain et l’atmosphère, à décrire les échanges de CO2 entre la végétation urbaine et l’atmosphère. Le modèle, ainsi validé, a été utilisé pour réaliser des simulations d’émissions de CO2 par les bâtiments à l’échelle de l’ensemble de l’agglomération urbaine de Toulouse. Ces simulations ont mis à nouveau en évidence l’intérêt de la bonne connaissance des comportements énergétique des habitants : sur notre cas d’étude (quatre jours en hiver), l’abaissement de 2°C de la température de consigne du chauffage la nuit réduit de 33% les émissions de CO2. Lors de ces simulations, le transport du CO2 émis par la ville à travers l’atmosphère a également été suivi. On a ainsi mis en évidence que, malgré une situation météorologique de vent calme, le panache de CO2 créé par la ville se dissipe rapidement (moins d’une journée), ce qui limite l’augmentation de la concentration en CO2 au-dessus de la ville. Des simulations sur d’autres villes sont nécessaires pour savoir si ce résultat se généralise. Lors de cette thèse, on a étudié les interactions climat/CO2 à l’échelle d’une ville. Par la suite, il serait intéressant de réaliser des simulations en climat futur ou bien en mode couplé avec des modèles de climat afin d’étudier les rétroactions entre les liens climat/CO2 aux échelles locale et globale
Climate and CO2 are closely tied. The link between them is so well established that the objectives for global warming mitigation are expressed in terms of the maximum amount of CO2 equivalent that can be emitted. The amount of CO2 present in the atmosphere at a given time is the result of complex exchanges and equilibriums between the atmosphere and the earth's surface. The latter is composed not only of oceans, vegetation and natural soils, but also cities. Exchanges between the atmosphere and urban surfaces come mainly from four contributors: building emissions, road traffic, human respiration and urban vegetation. Two of these contributors depend on climate: buildings and vegetation. Buildings emissions, at least at high and medium latitudes, are strongly related to space heating, and therefore fluctuate with the outside temperature. As for the vegetation, its growth and open-up speed depends on the weather and climate conditions and more particularly on temperature, precipitation and solar radiation. The CO2 emitted by the city is then transported through the atmosphere by the local atmospheric circulation which is the result of the synoptic situation modified by the city's influence. Therefore there are strong interactions between climate and CO2 at the city scale: the city's carbon footprint depends on the local climate, and the transport of CO2 through the atmosphere is influenced by the atmospheric circulation induced by the city. The aim of this thesis is to study these interactions. That's why, the modeling of CO2 exchanges between urban surfaces and the atmosphere has been added to the urban micro-climate model TEB. This allows to verify that the physical processes that link CO2 emissions/uptakes in the city and the urban climate are well identified and understood. The model is evaluated on two case studies each of which specifically assessed one of the contributors to city/atmosphere CO2 exchanges that is weather-sensitive: the buildings on the Toulouse site (France), and the vegetation on the Kumpula site (Finland). These two sites demonstrate the model's ability to reproduce CO2 exchanges between urban surfaces and the atmosphere as well as their daily and seasonal cycles. The Toulouse site underlines the importance of a detailed knowledge of the inhabitants' energy behaviour in order to simulate the CO2 emissions of buildings. Kumpula site demonstrates the ability of the ISBA model, designed to describe the interactions between non-urban vegetation and the atmosphere, to describe the CO2 exchanges between urban vegetation and the atmosphere. The model, thus validated, is used to carry our simulations of CO2 emissions from buildings on the scale of the entire urban agglomeration of Toulouse. These simulations once again highlighted the necessity of a good knowledge of the inhabitant's energy behaviors: on our case study (four days in winter), the 2°C reduction of the nigth-time space heating setpoint temperature reduces CO2 emissions by 33%. During these simulations, the transport of CO2 emitted by the city through the atmosphere is also monitored. This shows that, despite a calm wind situation, the CO2 plume created by the city dissipates rapidly (less than a day), limiting the increase in CO2 concentration over the city. Simulations on other cities are neeeded to determine if this result can be generalized. During this thesis, we studied climate/CO2 interactions at the city scale. In the future, it would be interesting to carry out simulations in future climate or in coupled mode with climate models in order to study the feedback between local and global climate/CO2 links

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Cheng, Li Zhen. "Interprétation des données de flux de chaleur et de gravité dans le bouclier canadien." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape4/PQDD_0020/NQ49058.pdf.

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Cheng, Li Zhen. "Interprétation des données de flux de chaleur et de gravité dans le Bouclier Canadien /." Thèse, Montréal : Chicoutimi : Université du Québec à Montréal ;. Université du Québec à Chicoutimi, 1999. http://theses.uqac.ca.

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Delarochelambert, Thierry. "Etude expérimentale et théorique des transferts thermiques couples en convection naturelle à travers une double paroi verticale à haute densité de flux de chaleur." Mulhouse, 1997. http://www.theses.fr/1997MULH0506.

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Abstract:

Les transferts de chaleur par convection naturelle, rayonnement et conduction à travers les parois métalliques simples et doubles fortement chauffées se rencontrent fréquemment dans les dispositifs de chauffage ou de récupération de chaleur domestiques et industriels, mais n'ont jamais fait l'objet de recherches spécifiques. Une étude théorique approfondie de ces couplages est présentée à partir d'une recherche bibliographique très large, en particulier sur la transition turbulente. Un dispositif expérimental permet d'appliquer un flux de chaleur uniforme élevé régulé sur une face d'une double paroi en acier noir épais de largeur réglable. Les équations elliptiques de transfert radiatif et de transport conducto-convectives turbulentes sont résolues au moyen du code fluent. Le fonctionnement de la double paroi est mis en évidence, et une nouvelle corrélation globale du flux de chaleur interne d'une double paroi rayonnante est établie, ainsi qu'un critère d'optimisation. Une méthode thermoanémométrique corrélative et spectrale est développée au moyen d'une sonde unique en quartz à double microthermocouple. Les champs moyens et fluctuants de température et de vitesse, les densités de flux convectifs et radiatifs, ainsi que la structure turbulente des couches limites thermiques sont ainsi déterminés expérimentalement, particulièrement en régime de transition. La méthode thermoanémométrique et le bilan thermique complet sont valides sur une plaque plane verticale conductrice et rayonnante. Il apparaît que le nombre de Grashof critique diminue fortement lorsque la densité du flux augmente, même si le rayonnement domine.

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Ben, Moussa Hocine. "Etude des transferts de chaleur et de masse dans un silo à grains soumis à un flux de chaleur pariétal instationnaire." Poitiers, 1989. http://www.theses.fr/1989POIT2313.

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Abstract:

Le present memoire propose une etude experimentale des transferts de chaleur et de masse dans un silo a grains soumis a un flux de chaleur parietal instationnaire. Les travaux ont ete conduits sur une maquette cylindrique, metallique, de diametre 40 cm et de hauteur 2 m, ouverte a ses extremites inferieure et superieure et contenant des billes d'argile expansee humidifiees qui simulent le grain. Dans une premiere partie on s'interesse a l'obtention experimentale des cinetiques de sechage pour bien caracteriser le materiau de simulation et rechercher la limite de validite de ces cinetiques en presence d'une variation brusque de temperature. Dans une deuxieme partie nous avons modelise et etudie experimentalement l'influence de la convection naturelle sur le sechage d'une masse de grain. L'ecriture du systeme d'equations adimensionnelles permet de mettre en evidence les nombres qui gouvernent le probleme. La determination experimentale du champ de temperature permet de remonter a celui de la vitesse de convection naturelle. La convection massique reste du second ordre devant la convection thermique. Le sechage du grain s'effectue progressivement des parois vers le centre et du bas vers le haut suivant un front determine par la vitesse de convection naturelle. La quantite d'eau evaporee est une fonction du flux applique a la paroi et de la duree d'application. L'experience effectuee justifie parfaitement les previsions que l'on peut faire en utilisant les nombres adimensionnels resultant de l'analyse des equations de transferts

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Patej, Stéphanie. "Structure d'écoulement au sein d'une nappe liquide soumise à un flux de chaleur." Poitiers, 2000. http://www.theses.fr/2000POIT2291.

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Abstract:

Ce travail a pour objectif principal de caracteriser experimentalement le transfert de chaleur convectif intervenant dans une nappe liquide soumise a une source de chaleur ponctuelle et s'inscrit dans le cadre de recherches effectuees sur la securite incendie dans le milieu aeronautique. Le transfert convectif mis en evidence dans cette etude provient d'un phenomene appele effet marangoni ou encore thermocapillarite. Pour realiser son analyse, deux dispositifs experimentaux, l'un a echelle reduite et l'autre a echelle intermediaire, sont realises faisant intervenir des techniques de mesures particulieres telles que la thermographie infrarouge et le systeme de p. I. V. . Lorsque le liquide est initialement au repos, on observe l'existence d'un ecoulement convectif situe juste devant la flamme et constitue d'une couche thermocapillaire et d'un tourbillon. Cet ensemble evolue avec la propagation de la flamme suivant un regime pulsatoire. De ce fait, l'ensemble couche thermocapillaire-tourbillon se forme de facon periodique. L'organisation convective se modifie aussi avec la temperature initiale du liquide et le rapport de forme de l'installation experimentale. Le fait de donner une vitesse initiale a la nappe liquide altere ce regime pulsatoire. En effet, que la propagation se fasse a co ou a contre-courant, l'effet marangoni est inhibe par la convection forcee issue de l'ecoulement initial.

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Crespy, Charles. "Contribution à la mesure de champs de température bi et tri-dimensionnels par photographie de Speckle : application à l'estimation des flux de chaleur pariétaux." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0031/these.pdf.

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Abstract:

Ce travail est consacré à la mise en œuvre d'un dispositif optique de Photographie de Speckle dédié à la mesure des champs de température dans les écoulements d'air bidimensionnels et tridimensionnels et plus particulièrement à l'estimation des transferts thermiques en proche paroi. Dans un premier temps, le dispositif expérimental est conçu et optimisé pour l'étude d'objets de phase thermiques. Puis, une métrologie originale est développée pour l'estimation du aux convectif pariétal. Elle permet, notamment, d'accroître significativement la résolution spatiale et la précision des mesures en présence de forts gradients de température et de s'affranchir des phénomènes de diffraction qui introduisent un biais important lors d'une mesure pariétale. Cette nouvelle approche est validée avec succès, lors d'une campagne de mesure menée, sur un écoulement d'impact de jet d'air plan, simultanément par Photographie de Speckle et par une méthode de référence basée sur un bilan thermique à la paroi. Enfin, un algorithme de reconstruction de champs de température tridimensionnels n'utilisant qu'une direction de mesure est développé. Cette technique présente l'avantage de pouvoir être utilisable dans le cadre des problématiques pariétales. Elle est mise en œuvre a n d'estimer différents paramètres 3-D d'une couche limite de convection naturelle
This study deals with the implementation of a Speckle Photography experimental device in order to measure temperature fields in bidimensional and tridimensional air flows, specially it focuses on near wall heat transfers estimation. First of all, an experimental device is designed and optimized for thermal phase object studies. Then, an original metrology to measure convective parietal heat flux is developed. It allows to increase spatial resolution and measurement accuracy, and to correct measurements from diffraction phenomenon which introduces a bias in parietal measurement. This technique is successfully validated with a measurement campaign on an air jet impingement flow simultaneously perform with the Speckle Photography technique and with a balance method. Finally, a tridimensionnal field estimation algorithm which needs a narrow viewing angle is developed. This technique has the advantage to be used in the parietal problems. It's implemented to estimate the thickness and the position of a free convective boundary layer

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Louleh, Ziad. "Modélisation et conduite des réacteurs discontinus par analyse des flux thermiques." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT037G.

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Abstract:

Dans le domaine de la chimie fine ou pharmaceutique, le reacteur discontinu est l'appareil autour duquel s'organise la production. La conduite de ces reacteurs revient a un probleme de controle thermique qui reste difficile a maitriser. La difficulte provient, d'une part, de la nature discontinue des modes operatoires, et d'autre part, du caractere polyvalent des reacteurs. Dans ce travail on propose une nouvelle approche du probleme qui vise a la fois a definir un systeme thermique presentant une plus grande pilotabilite et a developper un systeme de conduite permettant de resoudre simultanement les problemes de supervision et de commande. Le systeme thermique propose (en cours de brevet) combine les avantages des systemes monofluide et a fluides alternes. La gestion thermique est assuree par un melange eau-vapeur comme monofluide dans la gamme de fonctionnement intermediaire. Quand un refroidissement ou une chauffe important est necessaire, on utilise respectivement l'eau glycolee ou la vapeur. La commande calculee par un regulateur est interpretee comme le flux thermique qu'il est necessaire de fournir au milieu reactionnel pour atteindre la temperature de consigne. De plus, on calcule, pour chacun des fluides, les flux thermiques minimal et maximal que peuvent fournir ce fluide. Le flux permet alors de choisir le fluide, puis par une modelisation thermique de calculer la commande a appliquer sur ce fluide. Un dispositif experimental automatise a ete concu et realise autour d'un reacteur pilote de 16 litres. L'interet de la demarche proposee a ete valide a la fois en simulation et experimentalement sur l'installation pilote. Les resultats illustrent le principe de gestion thermique developpe et montrent la reproductibilite et les bonnes performances de cette strategie de commande. De plus, une variante du systeme permet de minimiser la quantite d'energie depensee en recyclant le melange eau-vapeur

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Unnikrishnakurup, Sreedhar. "Etude expérimentale et numérique d'un essai de soudage TIG statique et estimation des paramètres du flux de chaleur." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20013/document.

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Abstract:

Le procédé de soudage à l'arc sous atmosphère inerte (TIG) est souvent employé pour des assemblages nécessitant une grande qualité du joint soudé. Les propriétés du joint soudé dépendent essentiellement du cycle thermique imposé par l'opération de soudage, de la composition chimique du matériau métallique et des mouvements convectifs du métal fondu dans le bain de fusion. L'écoulement du métal liquide dans le bain de fusion modifie la distribution de température en son sein et à proximité, ainsi que la forme géométrique du joint. Afin d'améliorer l'opération de soudage TIG, par exemple pour accroitre la productivité ou éviter des défauts rédhibitoires, il est nécessaire de bien comprendre les phénomènes physiques mis en jeu dans le bain de fusion ainsi que l'effet des paramètres opératoires (intensité, hauteur d'arc, gaz …) sur ces phénomènes physiques. Dans le but d'appréhender les phénomènes mis en jeu au cours de l'opération TIG et dans le bain de fusion, un modèle multi-physique 2D axisymétrique a été établi et résolu par la méthode des éléments finis (MEF). Les forces telles que Lorentz (électromagnétique), Marangoni (Tension superficielle), Boussinesq et la force de cisaillement du plasma d'arc ont été prises en compte au niveau du bain de fusion. Le modèle TIG établi est utilisé pour prédire la distribution de température et la distribution des vitesses dans le bain de fusion ainsi que la forme géométrique du bain de fusion. Un protocole expérimental a été développé dans le but de valider le modèle proposé. Pour cela, une opération de soudage TIG stationnaire (pas de mouvement de la torche) a été réalisée sur un disque métallique. L'opération a été contrôlée par des mesures de température, par une observation de la formation et de l'évolution de la surface du bain de fusion avec une caméra rapide et un enregistrement des paramètres opératoires (intensité et tension). Toutes les données sont synchronisées entre elles pour permettre une analyse expérimentale pertinente. La confrontation des résultats expérimentaux avec le modèle multi-physique du soudage TIG a fait apparaître une assez bonne adéquation, mais des différences existent, essentiellement liées à la méconnaissance des paramètres décrivant le flux de chaleur utilisé dans la simulation. Le flux de chaleur a été modélisé par une fonction Gaussienne qui nécessite la connaissance du rendement du procédé TIG et la distribution spatiale (ou rayon de la Gaussienne). L'estimation de ces paramètres a été réalisée par une méthode inverse. Cette méthode inverse a consisté à estimer les paramètres inconnus à partir des données expérimentales disponibles. La méthode d'optimisation dite de Levenberg-Marquardt, associée à une technique de régularisation itérative, a été utilisée pour estimer les paramètres. La pertinence et la robustesse de cette méthode ont été validées au travers de plusieurs cas numériques ; soit des cas utilisant des données « exactes » ou des données « bruitées ». Trois types d'erreurs ont été analysés séparément : bruit de mesure, erreur sur la position du capteur et imprécision sur la valeur des propriétés thermophysiques. Les deux dernière erreurs sont celles qui impactent fortement le résultat de l'estimation, essentiellement l'estimation du rendement du procédé TIG. Enfin, une partie des données expérimentales a été utilisée pour résoudre le problème inverse. Les paramètres ont été estimés avec une marge d'erreur inférieure à 10% et ils sont en bon accord avec les valeurs trouvées dans la littérature
Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) process is generally used for assemblies that requires high quality weld joint. The microstructure and the weld joint relies mainly on the thermal cycle due to the welding operation, the chemical composition of the metallic material and the complex flow of molten metal in the weld pool. Moreover the fluid flow in the weld pool play a major role in the temperature distribution and the final weld pool shape. Better understanding of the physical phenomena involved in the welding operation, more exactly in the weld pool, are the fundamental step for improving the GTAW operation, for example increase the productivity or avoid defects. In the present research work, a two dimensional axi-symmetric multiphysics model was established in order to predict the weld pool shape evolution in the frame of a stationary Gas Tungsten Arc Welding using a finite element numerical approach. The weld pool model included various driving forces such as self-induced electromagnetic (Lorentz force), surface tension (Marangoni force), buoyancy and the arc plasma drag force. The stated GTAW model is used for predicting the velocity and temperature distribution in the fusion zone and the final weld pool shape. In order to validate the GTAW model, an experimental set up was defined for synchronizing the acquisition of time dependent data such as temperature, weld pool radius and welding process parameters (current and voltage). Image processing algorithms were developed for the time dependent weld pool size identification from the high speed camera images. Comparison between experimental and calculated data exhibited important discrepancies on the temperature field and weld pool radius. These discrepancies are due to the incoming heat flux from the arc plasma into the work piece. The heat flux was modeled with a Gaussian function itself described with few parameters;two of these required to be estimated: GTAW efficiency and Gaussian distribution.An inverse approach is used for estimating these parameters from the available experimental data: temperature, weld pool radius and macrographs. The Levenberg-Marquardt method is used to solve the inverse heat transfer problem coupled to an iterative process regularization. Afterward the inverse heat transfer problem was investigated through few numerical cases in order to verify its robustness to three sorts of error in the input data (measurement noise, sensor location error and inaccuracies associated with the thermophysical properties). The inverse approach was robust to errors introduced on measurement data. However, errors on the position of sensors or on the knowledge of material thermo-physical properties are problematic on the GTAW efficiency estimation. Finally the inverse problem was solved with experimental measurement. The estimated parameters are in good agreement with the literature. The evaluated error on the estimated parameters is less than 10%

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Yala, Malika. "Étude et réalisation de microcapteurs de flux thermique en technologie silicium." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-Yala.pdf.

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Abstract:

La mesure du flux thermique total échangé entre deux milieux, présente un grand intérêt, puisqu'elle permet d'établir directement des bilans énergétiques. Le principe de fonctionnement des microfluxmètres thermiques réalisés au laboratoire est basé sur la conversion du flux thermique en gradients périodiques de température. Pour cela, des discontinuités périodiques de conductivité thennique sont générées à la surface d'un substrat de silicium. Les gradients périodiques de température sont ensuite exploités à l'aide d'une thermopile planaire constituée par l'association d'un grand nombre de microthermocouples agencés en série. La thermopile délivre alors une tension qui est à la densité de flux thermique traversant le capteur. Un modèle mathématique intégrant les différents paramètres des microcapteurs a été développé et validé expérimentalement à l'aide d'un banc de caractérisation développé dans le cadre de ce travail. Une étude approfondie a été menée sur la fabrication et caractérisation des matériaux entrant dans la réalisation de cette nouvelle génération de fluxmètres. Les résultats obtenus sont très encourageants. De nombreux microcapteurs ont été fabriqués et caractérisés permettant ainsi de vérifier l'excellente répétabilité de la sensibilité et de la résistance électrique ce qui est très important pour envisager une production en grandes séries.

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Smith, Pascalle. "Modélisation des cultures européennes au sein de la biosphère : phénologie, productivité et flux de CO2." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066250.

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Abstract:

L'extension des surfaces cultivées et l'intensification de leur gestion, en réponse à la demande croissante en produits agricoles, transforment les propriétés des continents depuis plusieurs centaines d'années. Or les surfaces continentales sont un maillon des grands cycles hydrologique, énergétique et de carbone de la planète. Les cultures occupent actuellement 35% de la superficie de l'Europe de l'Ouest. Leur fonctionnement spécifique (sélection génétique, semis, irrigation, fertilisation, récolte. . . ) n'était jusqu'à récemment pas pris en compte dans les modèles de biosphère, mais leur effet sur ces cycles est important et incertain. Cette thèse vise à quantifier la contribution des cultures au bilan de carbone européen. On poursuit et évalue l'amélioration, à l’échelle de l’Europe, de la représentation des surfaces cultivées dans le modèle de biosphère ORCHIDEE associé au modèle de cultures STICS. La comparaison des simulations d’ORCHIDEE-STICS aux indices de végétation satellitaires montre que le cycle saisonnier des cultures est mieux simulé. Par conséquent on simule plus réalistement la productivité annuelle moyenne des cultures et sa variabilité inter-annuelle et spatiale observées dans les statistiques agricoles. La chute de productivité comme lors de l'été caniculaire de 2003 est à l'origine d'une source de carbone pour l'atmosphère qui a annulé une partie des bénéfices du puits biosphérique européen. La source estimée avec ORCHIDEE-STICS est en bon accord avec les estimations atmosphériques inverses et contribue à augmenter d'un quart les émissions de CO2 par les activités humaines en Europe. Ce travail montre l'importance et quantifie l'effet de mieux prendre en compte les cultures dans un modèle de biosphère sur les composantes du bilan carbone de la végétation, à l'échelle européenne. Il ouvre la voie à de nombreuses études de l'effet non seulement biogéochimique mais aussi biophysique des surfaces cultivées sur le système climatique.

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Hassaine, Ahmed. "Etude des transferts d'impulsion et de chaleur par convection forcée dans un canal à parois sinusoïdales soumises à un flux de chaleur de densité constante." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10046.

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Abstract:

L'auteur etudie le transfert de chaleur dans un ecoulement laminaire, permanent et bidimensionnel. Le caractere periodique de l'ecoulement permet, pour son etude dans sa zone centrale, de restreindre le domaine etudie a un module de longueur egale a une longueur d'onde des parois, situe loin des extremites du canal. Cette particularite impose des conditions periodiques pour la vitesse et la temperature a l'entree et a la sortie du module. La configuration geometrique des parois rend necessaire l'utilisation d'une transformation de coordonnees pour ramener le domaine physique a un domaine de calcul rectangulaire facilitant ainsi la formulation des conditions aux limites. L'elaboration des equations algebriques approximant le probleme etudie fait appel a l'integration des equations differentielles de base suivant les faces d'un volume elementaire du fluide. Leur discretisation utilise la loi puissance proposee par s. V. Patankar et des differences finies centrees. Le programme informatique elabore par l'auteur calcule les distributions de la vitesse et de la composante periodique de la temperature, le coefficient de transfert thermique et le nombre de nusselt locaux des parois et, le nombre de nusselt moyen de la region centrale du canal. Les calculs sont realises pour l'eau et l'air, pour differentes valeurs des parametres geometriques du canal et du nombre de reynolds de l'ecoulement

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Boutin, Jacqueline. "Flux air-mer de CO2 et salinité à la surface de l'océan par télédétection et mesures autonomes CARIOCA." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00470532.

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Abstract:

Mes recherches visent à mieux décrire et comprendre la variabilité des échanges air-mer de CO2 à l'époque actuelle et celle de la salinité dans l'océan de surface. Elles s'inscrivent dans les problématiques des programmes internationnaux SOLAS (‘Surface Ocean - Lower Atmosphere Study'), ‘Global Carbon Project' et CLIVAR (‘Climate Variability and predictability'). Une des originalités de mes recherches est de privilégier les mesures autonomes (satellitaires et sur bouée dérivante) pour des études à grande échelle. A mon sens, ce type de mesures présente l'énorme avantage d'offrir un échantillonnage spatio-temporel très vaste, très différent de celui des mesures in situ réalisées a partir de bateaux, par nature ponctuelles dans l'espace et dans le temps. En contre partie, les mesures acquises de façon autonome sont souvent plus difficiles à valider et concernent un nombre de paramètres plus restreint que celles acquises lors de campagnes océanographiques, peu de paramètres étant mesurables depuis l'espace ou sur bouée instrumentée. Cela m'a conduite 1) à avoir une activité importante de validation des mesures satellitaires, activité indispensable pour évaluer la qualité des estimations réalisées à partir de ces mesures et 2) à analyser des mesures in situ en vue d'identifier les processus responsables de la variabilité du CO2 océanique et de relier cette variabilité à des paramètres déductibles des mesures télédétectées. Cette approche m'a permis de déterminer la variation saisonnière et interannuelle du flux de CO2 intégré sur le Pacifique équatorial qui a servi à valider les estimations d'un modèle biogéochimique océanique et la variation saisonnière du flux de CO2 sur une large zone dans l'océan Sud (Sud de l'Australie, Nouvelle Zélande). Elle se poursuit dans l'océan Sud, avec les mesures de plus en plus nombreuses réalisées par des bouées dérivantes CARIOCA (CARbon Interface Océan Atmosphere). Dans les prochaines années, je souhaite approfondir la compréhension des mécanismes controlant la variabilité du CO2 dissous dans l'océan Sud et ceux responsables de la variabilité de la salinité dans la couche superficielle de l'océan. Du fait de son étendue, des sous-saturations régionales en CO2 de l'océan de surface et des vents forts qui y règnent, l'océan Sud est soupçonné d'être la région océanique qui absorbe le plus de carbone. Cependant, il s'agit d'une région mal connue, peu de mesures in situ étant effectuées dans cette zone à cause des conditions météorologiques extrêmes qui y règnent. Depuis 2001, 8 bouées dérivantes CARIOCA ont dérivé entre 42°S et 52°S, totalisant 44mois de mesures horaires de la pression partielle de CO2 (pCO2), de la température, de la salinité, de la fluorescence dans l'océan de surface, de la pression atmospherique et du vent réparties sur toutes les saisons. En outre, six nouvelles bouées seront déployées dans l'océan Atlantique Sud dans les trois prochaines années. Les zones et périodes échantillonnées par les bouées CARIOCA sont presque toujours sous saturées en CO2 par rapport à l'atmosphère. Nous avons identifié, à partir de corrélations entre pCO2 (mesurées soit par bateau, soit par les bouées dérivantes), la température, la salinité ou la teneur en chlorophylle télédétectée, plusieurs grandes régions (appelées ‘provinces biogéochimiques') caractérisées par des régimes de variabilité différents (dominés soit par le mélange, soit par l'activité biologique..). En outre, les mesures CARIOCA montrent une variabilité du CO2 océanique très importante à l'échelle kilométrique, variabilité inaccessible depuis les mesures bateau. Pour déterminer le flux air-mer sur de grandes zones de l'Océan Sud, la démarche proposée est la suivante : 1) déterminer les frontières de chaque province biogéochimique ainsi que leur variabilite saisonniere au moyen de mesures télédétectées et/ou de connaissances climatologiques, 2) identifier dans chaque province les processus dominant la variabilité à moyenne échelle du CO2 océanique et les paramétrer de façon empirique en fonction de quantités accessibles par télédétection, 3) caractériser, au moins de façon probabiliste, la variabilité à petite échelle. Cette démarche devrait conduire à une meilleure compréhension des processus contrôlant les flux air-mer de CO2 dans chaque province, à une meilleure estimation de la répartition spatio-temporelle des flux et fournir ainsi des éléments de validation pour les flux déduits de modèles biogéochimiques ou de modèles inverses atmosphériques. Elle conduira en outre à une meilleure description et compréhension de l'origine de la variabilité de la salinité de surface sur cette région. En parallèle aux études sur les flux air-mer de CO2, je me suis impliquée depuis 1999 dans des études prospectives sur la télédétection de la salinité de surface de la mer (SSS) par radiométrie hyperfréquence en bande L (longueur d'onde 21cm ; la pénétration de la mesure radiométrique en bande L est de l'ordre de 1cm). La SSS est contrôlée par les échanges d'eau douce à l'interface air-mer (bilan évaporation – précipitation), par l'advection océanique et le mélange de masses d'eau de salinité différentes. Actuellement la description de sa variabilité est très imparfaite du fait du faible nombre de mesures in situ. La télédétection par radiométrie en bande L permettra de multiplier les mesures mais, à cause du faible rapport signal sur bruit de la mesure radiométrique à la SSS, la précision attendue sur une SSS individuelle est de l'ordre de 1psu, bien moins bonne que celle accessible avec les instruments traditionnellement utilisés en mer. L'instrument SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) accepté par l'Agence Spatiale Européenne (ESA) devrait être lancé en 2007, l'instrument Aquarius accepté par la NASA devrait être lancé an 2009. L'objectif fixé pour les deux missions est d'atteindre une précision de 0.2psu pour des SSS moyennées sur 200x200km2, 10 jours. Au moyen d'un modèle d'émissivité que nous avons développé et d'un simulateur d'instrument, nous avons montré que cet objectif était réalisable avec les mesures SMOS à condition que les fortes contraintes imposées sur la précision absolue de la mesure radiométrique soient respectées et que la précision des corrections géophysiques soit particulièrement soignée (en particulier la correction de l'effet de rugosité de la surface de la mer). Je participe d'ici 2007, à des études visant à l'amélioration du modèle de transfert radiatif, à la définition des données auxiliaires et du modèle d'inversion devant être utilisés par l'Agence spatiale Européenne pour l'obtention de la SSS. Lorsque les premières mesures SMOS seront disponibles, je m'impliquerai, dans un premier temps, dans la validation des mesures afin de mieux appréhender les atouts et les défauts de ce nouveau type de mesures et d'optimiser leur utilisation pour des études scientifiques océaniques. Une fois ces mesures validées, je souhaite mettre à profit leur couverture synoptique pour mieux décrire la variabilité de la SSS, améliorer la compréhension des mécanismes qui en sont la cause et en déduire des améliorations sur les estimations de flux air-mer de CO2. En effet si pCO2 en un point donné est peu sensible aux phénomènes de dissolution/évaporation, il est par contre fortement dépendant de l'advection et des mélanges de masses d'eau différentes dont la SSS peut servir de traceur, comme par exemple l'advection de zones fortement dessalées dans le Pacifique équatorial ou les rejets de grands fleuves.

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El, Ammouri Fouad. "Etude théorique des transferts couplés conductif, convectif et radiatif dans des écoulements gazeux hétérogènes et turbulents : mesure du flux conductif par déviation de faisceau laser." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0310.

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Abstract:

La partie théorique du mémoire est consacrée à l'étude des transferts couples par conduction, convection et rayonnement dans des écoulements gazeux hétérogènes et turbulents pour des géométries bidimensionnelles. Les effets des fluctuations de température et de concentrations éventuellement corrélés sur les flux de chaleur pariétaux sont particulièrement étudiés. Le rayonnement des gaz est traité à partir d'un modèle statistique à bandes étroites associé à l'approximation de Curtis-Godson. Un développement de Taylor à l'ordre deux des luminances à l'équilibre et des transmittivites de colonnes gazeuses par rapport aux fluctuations de température et de fraction molaire est utilisé afin d'exprimer les luminances locales moyennes en fonction des moments d'ordre deux et des moments croisés d'ordre deux. Ces champs sont calculés à partir d'un modèle de turbulence à six équations supplémentaires. Les quantités turbulentes transportées dans ce modèle sont l'énergie cinétique turbulente, la variance des fluctuations de température, la variance des fluctuations de la fraction massique et leurs taux de dissipation respectifs. Il apparait en conclusion que l'ensemble des résultats (flux pariétaux et température de la paroi à refroidir) sont très sensibles à la qualité de la modélisation des fluctuations de température et de concentrations dans les termes sources radiatifs des équations de transport de l'énergie, de la variance de température et de son taux de dissipation. A titre d'exemple la contribution au flux pariétal des fluctuations de température et de concentrations dans le cas ou les corrélations croisées entre ces fluctuations sont positives, est égale à la contribution des champs moyens de température et de concentrations notamment aux alentours de 1000 K. Le flux conductif pariétal dans des écoulements turbulents d'air dans un canal est déduit à partir d'une technique de déviation de faisceau laser. Le principal avantage de cette méthode est sa capacité à éliminer la contribution du flux radiatif. Sa difficulté majeure appliquée au cas turbulent, réside dans le fait qu'aucune donnée expérimentale n'est disponible dans la sous-couche conductive, petite devant le rayon du faisceau laser. Néanmoins les flux expérimentaux sont en accord avec les résultats d'un modèle de turbulence 2D pour les intervalles [1,75 10⁴-3,5 10⁴] de nombre de Reynolds et [60-120 k/mm ]de gradient pariétal de température

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Décossin, Étienne. "Ébullition et assèchement dans un lit de particules avec production interne de chaleur : premières expériences et simulations numériques en situation multidimensionnelle." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT004H.

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Abstract:

Dans le contexte des études sur les accidents graves dans les centrales nucléaires, la démonstration de la capacité de refroidissement des lits de particules de corium, matériau résultant de la fusion du coeur et véhiculant la puissance résiduelle, est d'une grande importance. De nombreux travaux expérimentaux, essentiellement 1D, ont démontré l'existence d'un flux critique d'assèchement au-delà duquel le refroidissement des particules par l'ébullition de l'eau interstitielle n'est plus assuré. L'interprétation et la modélisation du phénomène reposent sur l'équation hydrodynamique d'Ergun, adaptée aux écoulements diphasiques par le biais des coefficients de perméabilité et passabilité relatives. Cette équation, malgré son manque de justification théorique, est aujourd'hui généralisée dans les modèles multidimensionnels pour simuler des situations représentatives des cas réacteurs. Un programme expérimental original a été élaboré dans le but de fournir des données de validation pour ces modèles. Constitué de billes en acier chauffées par induction, le lit poreux a un rapport d'aspect choisi pour capter des phénomènes bidimensionnels, en l'occurence des circulations convectives de liquide. Des premières mesures de flux critique d'assèchement ont été obtenues dans le cas homogène pour différentes hauteurs de lit et diamètres de billes. La confrontation des essais avec de simulations numériques montrent les limites actuelles de la modélisation. Ces premiers résultats montrent la nécessité de raffiner la représentation du phénomène d'assèchement tant au niveau des conditions aux limites que des équations de quantité de mouvement.

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Belattar, Sougrati. "Le traitement par corrélation des mesures simultanées de flux thermique et de température de surface appliqué à l'analyse des échanges énergétiques sur la surface d'une paroi en régime variable." Lille 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LIL10048.

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Didorally, Sheddia. "Prévision des flux de chaleur turbulents et pariétaux par des simulations instationnaires pour des écoulements turbulents chauffés." Thesis, Toulouse, ISAE, 2014. http://www.theses.fr/2014ESAE0015/document.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’amélioration des prévisions aérothermiques qui suscite l’intérêt croissant des industriels aéronautiques. Elle consiste à évaluer l’apport des méthodes URANS avancées de type SAS dans la prévision des flux de chaleur turbulents et pariétaux pour des écoulements turbulents chauffés. Elle vise aussi à situer ces approches par rapports aux modèles URANS classiques de type DRSM et hybrides RANS/LES comme la ZDES. Une extension de l’approche SAS à un modèle DRSM a d’abord été proposé afin d’obtenir une meilleure restitution des tensions de Reynolds résolues et modélisées. Ce modale SAS-DRSM a été implanté dans le code elsA de l’ONERA. Nous avons ensuite évalué les approches SAS disponibles avec ce code sur la prévention d’écoulements aérothermiques rencontrés sur avion dans un compartiment de moteur. Ces études ont montré que les approches SAS améliorent la représentation des écoulements par rapport aux modèles URANS classiques. Elles aboutissent à des écoulements fortement tridimensionnels avec de nombreuses structures turbulentes. Ces structures induisent un mélange turbulent accru et donc une meilleure prévision du flux de chaleur pariétal. De plus, nos travaux ont situé les approches de type SAS comme des méthodes plus précises que les méthodes URANS classiques sans augmentation importante du coût de calcul. Les modèles SAS ne résolvent pas les plus petites structures caractéristiques du mouvement turbulent par rapport à la ZDES qui montre des prévisions supérieures. Le modèle SAS-RDSM offre néanmoins la meilleur alternative de type SAS. Enfin, l’étude du flux de chaleur turbulent semble retrouver le fait que l’hypothèse classique de nombre de Prandtl turbulent constat n’est pas valable dans toutes les zones de l’écoulement
The improvement of aerothermal predictions is a major concern for aeronautic manufacturers. In line with this issue, SAS approaches are assessed on the prediction of wall and turbulent heat fluxes for heated-turbulent flows. This study also aims at evaluating these advanced URANS methods in regard to DRSM models and hybrid RANS/LES approaches as ZDES. Firstly, we proposed to combine the SAS approach and a DRSM model in order to better reproduce both resolved and modelled Reynolds stresses. This new model, called SAS-DRSM, was implemented in ONERA Navier-Strokes code elsA. Unsteady simulations of two heated turbulent flows encountered in an aircraft engine compartment were then performed to evaluate all the SAS models available in the code. These numerical studies demonstrated that SAS approaches improve prediction of the flows compared to classical URANS models. They lead to full 3D flows with many turbulent structures. These structures favour turbulent mixing and thus induce a better prediction of the wall heat fluxes. Moreover, the numerical simulations showed that SAS methods are more accurate than classical URANS models without increasing significantly calculation costs. SAS approaches are not able to resolve the smallest turbulent structures in relation to ZDES which provides better predictions. Finally, the investigation of the turbulent heat flux suggested that the constant turbulent Prendtl number assumption, that is characteristic of classical URANS models, may not be valid in some regions of the flow

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Letendre, Jacinthe. "Flux de CO2, conditions hydriques, et leurs relations avec divers indices spectraux en tourbière ombrotrophe boréale." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24568/24568.pdf.

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Mortada, Sorina. "Étude et modélisation d'une pompe à chaleur intégrée dans un système double flux et utilisant des échangeurs à mini-canaux." Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0042.

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Abstract:

Le secteur du bâtiment est le secteur le plus consommateur d'énergie en France. Les réglementations exigent la réduction de ces consommations en imposant le label bâtiment à basse consommation énergétique. Ces bâtiments devront consommer moins de 50 kWh ep/m ˉ². Anˉ¹ pour le chauffage, la ventilation, la climatisation, l'eau chaude sanitaire et l'éclairage. Les systèmes de chauffage adaptés à ce type de bâtiments sont quasiment absents sur le marché français. Le développement technologique dans cette thèse concerne une pompe à chaleur air/air associant la ventilation double flux et le chauffage à faible puissance thermique (mini-PAC). Les critères de développements ont une performance énergétique, un coût faible et une compacité facilitant l'intégration dans un système de gestion globale de l'air d'une maison individuelle. Les composants permettant de remplir ces critères sont des échangeurs à mini-canaux en aluminium brasé, un échangeur-récuprateur à haute efficacité et des compresseurs à vitesse variable. Le premier prototype de la mini-PAC réalisé a présenté des COP supérieurs à 4, même pour les températures extérieures basses. Une nouvelle technique de dégivrage a été testée sur l'évaporateur. Une logique de régulation optimale a été identifiée et testée. Les développements méthodologiques touchent la métrologie miniaturisée, le développement des corrélations indispensables pour la modélisation des échangeurs à mini-canaux et la modélisation dynamique d'un système theermodynamiqueair/air intégré. Les essais sur un banc spécifique ont permis la proposition d'une nouvelle corrélation pour calculer le coefficient de transfert de chaleur en évaporation pour les faibles flux massiques dans les tubes à mini-canaux. Un modèle dynamique de la mini-PAC a été réalisé et permet de simuler la réponse du système à différents types de perturbations. Une validation expérimentale a eu lieu. Ce modèle permettra d'établir une stratégie de contrôle prédictif
The building sector is the largestenergy consummer in France. Regulations require energy consumption reduction by imposing the label low-enegybilding. These buildings should consume mess than 50 kWh ep/m ˉ². Anˉ¹ for heating, ventilation, air conditionning, hot water, and lighting. Heating systems suitable for this type of buildings are missing on the French market. The technological development in this thesis concerns an air to air heat pump (mini-HP). The development criteria are energy peformance, low cost, and compactness for easy integration into a general air management system of an individual house. Components to accomplish these criteria are aluminium mini-channel heat exchangers, and variable speed compressors. The first prototype presented a COP higher than 4, even for low outdoor temperatures. A new technique for defrosting the evaporator was tested. The optimal control strategy has been identified and tested. Methodological developments concern miniaturized metrology, development of correlations required for mini-channel heat exchangers modeling, and dynamic modeling of an integrated air-to-air thermodynamic system. Tests on a specific test bench have led to the proposal of a new correlation for predicting the evaporative heat coefficient inside mini-channels for low mass fluxes. A mini-HP dynamic model was achieved. This model allows simulating the system esponse to various types of perturbations. An experimental validation has taken place. This model will allow developing a predictive control strategy

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Mauran, Sylvain. "Flux de gaz en milieu poreux réactif déformable : relation entre texture, propriétés mécaniques et transferts : incidence sur la mise en oeuvre des réactifs et les performances de pompes à chaleur chimiques solide-gaz." Perpignan, 1990. http://www.theses.fr/1990PERP0097.

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Abstract:

La problematique generale des pompes a chaleur chimiques solide-gaz (pacc) est traitee dans une premiere partie. On y montre comment adapter le procede et selectionner les reactifs selon certains criteres technico-economiques en vue d'une application donnee. L'incidence sur deux criteres primordiaux: densite energetique et puissance, de la mise en uvre du milieu poreux reactif, melange de sel participant a la reaction et d'un liant inerte (graphite expanse) favorisant les transferts, est soulignee. En deuxieme partie sont etudies plus specifiquement les transferts de gaz a travers de tels milieux. Apres avoir fait le point des differentes lois phenomenologiques regissant ces ecoulements et des correlations connues entre les parametres de transfert et la texture et/ou les proprietes mecaniques, tous caracteristiques du milieu, il est montre en quoi la specificite de nos milieux poreux experimentes, a savoir leur tres grande deformabilite, explique les performances elevees obtenues en transfert de chaleur et de masse

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Rivalland, Vincent. "Amelioration et validation du modele de fonctionnement de la végétation ISBA-A-gs: stress hydrique et flux de CO2." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009717.

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Abstract:

Les schémas de surface ont été développés dans le but de modéliser les échanges de chaleur et d'humidité entre les surfaces continentales et l'atmosphère. Parmi les éléments constitutifs de ces surfaces, la végétation joue un rôle important dans la dynamique des flux à l'interface. Mon travail de thèse a porté sur l'amélioration de la paramétrisation de la végétation dans le modèle de surface ISBA-A-gs (Calvet et al, 1998). Ce modèle est capable de résoudre les bilans énergétique et hydrique à la surface, de calculer la croissance de la biomasse verte de la végétation, et d'estimer sa surface foliaire en tenant compte des conditions météorologiques. Ce modèle intègre également l'effet de l'augmentation de CO2 atmosphérique dans le fonctionnement de la végétation. Mon travail a porté sur l'élaboration et l'application d'une paramétrisation de l'effet du déficit hydrique sur le fonctionnement des couverts de types ligneux. Pour cela, j'ai repris une méthodologie de type méta-analyse des données de la littérature déjà utilisée par Calvet (2000) dans le cadre des couverts de types herbacés. Un travail d'application et de validation a été mené sur 3 jeux de données continues du réseau de mesure EUROFLUX / CarboEurope correspondant à 3 sites forestiers Européens. Ces données comportent les flux du bilan d'énergie classique associés à la mesure du flux de CO2. J'ai pu de ce fait, tester pour la première fois la capacité du modèle à simuler le cycle diurne du flux de CO2 ainsi qu'à estimer le stockage annuel net de carbone sur ce type de couvert (Rivalland et al., 2005). Enfin, j'ai abordé les potentialités d'une nouvelle version du modèle développée par Calvet et Soussana (2001) dont la particularité est de prendre en compte l'effet de l'enrichissement en CO2 de l'atmosphère sur la croissance de la végétation, associé à la disponibilité du milieu en azote du sol. Cette version sépare les différents compartiments de stockage liés à la croissance de la végétation et ouvre des perspectives dans la modélisation complète du cycle du carbone et des effets du changement climatique sur la végétation. En lien avec ce travail, une méta-analyse ainsi qu'une expérimentation de terrain de fertilisation en azote a été menée dans le but de déterminer les paramètres de plasticité propres à cette version, pour différents types de couverts. Une évaluation des simulations du modèle sur une culture de blé a été menée en comparant avec le modèle de culture STICS de l'INRA.

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Rivalland, Vincent. "Amélioration et validation du modèle de fonctionnement de la végétation ISBA-A-gs : stress hydrique et flux de CO2." Toulouse 3, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009717.

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Ayad, Mohamed Fadil. "Modélisation et caractérisation expérimentale d’un évaporateur à mini-canaux de climatisation automobile fonctionnant au CO2." Thesis, Nancy 1, 2007. http://www.theses.fr/2007NAN10155/document.

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Abstract:

Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’utilisation du dioxyde de carbone comme réfrigérant dans les systèmes de climatisation automobile en remplacement du HFC-134a. L’objectif est d’assurer le bon dimensionnement de l’évaporateur. Cela nécessite une étude du comportement de la vaporisation du CO2 dans les mini-canaux et la caractérisation expérimentale de l’échange de chaleur et de masse côté air assuré par des ailettes à persiennes. La vaporisation du CO2 est dominée par un régime d’ébullition nucléée offrant des coefficients d’échange très élevés et par un assèchement (disparition du film liquide en contact de la paroi) précoce. À partir de données expérimentales issues de la littérature, une méthode prédictive du coefficient d’échange de chaleur en fonction du titre en vapeur a été développée. Cette méthode combine des modèles de transfert de chaleur d’ébullition nucléée, d’évaporation convective et de post-assèchement. Du côté air de l’évaporateur, un travail expérimental a été mené pour étudier l’impact de l’humidité absolue sur la performance thermohydraulique des ailettes à persiennes. Il ressort qu’à partir d’un nombre de Reynolds relativement faible et en mode de déshumidification, l’augmentation de l’humidité absolue de l’air dégrade le coefficient d’échange de chaleur sensible alors que l’efficacité d’ailette reste quasiment inchangée. Enfin, tous ces résultats nous ont permis de développer un modèle de simulation du fonctionnement des évaporateurs à mini-canaux basé sur une discrétisation fine de l’échangeur ; c’est un outil précieux pour le dimensionnement et l’optimisation de tels échangeurs de chaleur
This work deals with the use of carbon dioxide as refrigerant for automotive air conditioning systems in replacement of HFC-134a. The objective is to provide the right design of evaporators. For that, it is necessary to study the vaporization of CO2 inside minichannels and to characterize the heat and mass transfer on the air-side. CO2 vaporization is characterized by a predominant nucleate boiling, leading to high heat transfer coefficients, and an early dryout (disappearance of liquid film in contact with the wall). From experimental data found in the literature, a predictive method of heat transfer coefficient according to the vapor quality has been developed. This method combines heat transfer models of nucleate boiling, convective evaporation and post-dryout. On the air-side of the evaporator, an experimental work has been performed to study the impact of absolute humidity on the thermal-hydraulic performance of louvered fins. We noted that from a relatively low value of Reynolds number, in dehumidifying conditions, the increase in absolute humidity degrades the sensible heat transfer coefficient, while the fin efficiency remains almost unchanged. Finally, all these results allowed us to develop a numerical model of minichannels evaporator based on a fine discretization of the heat exchanger; it is a valuable tool for the design and optimization of such heat exchangers

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Frasson, Thomas. "Flux de chaleur hétérogène dans des simulations de convection mantellique : impact sur la géodynamo et les inversions magnétiques." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALU027.

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Abstract:

Le champ magnétique terrestre est généré par la convection du fer liquide dans le noyau, éléctriquementconducteur, produisant un effet dynamo. Ce processus, appelé géodynamo, maintientun champ magnétique depuis des milliards d’années. Les données paléomagnétiques montrent quele comportement de la géodynamo a changé au cours des temps géologiques. Ces changementsde comportement sont visibles à travers les variations de l’amplitude et de la stabilité du dipôlemagnétique. Les variations du flux de chaleur à la limite entre le noyau et le manteau (CMB) duesà la convection mantellique ont été suggérées comme un mécanisme capable d’entraîner un telchangement de comportement.Les modèles numériques de convection mantellique et de la géodynamo ont connu des améliorationssignificatives ces dernières années. Le couplage entre ces deux types de modèle peutdonner des indications sur la façon dont la géodynamo réagit aux variations de flux de chaleurà la CMB. Notre compréhension actuelle de ce couplage entre le manteau et le noyau est néanmoinsrestreinte par les limitations des modèles numériques. Du côté du manteau, l’orientationdu manteau par rapport à l’axe de rotation doit être mieux contrainte afin d’exploiter les récentessimulations reproduisant environ 1 Gyr de convection mantellique. Pour contraindre cette orientation,l’axe de plus grand moment d’inertie du manteau doit être aligné avec l’axe de rotation de laTerre, ce qui provoque des rotations du manteau appelées "true polar wander" (TPW). Du côté dunoyau, les simulations numériques sont encore loin du régime de paramètre de la Terre, et il n’estpas certain que le mécanisme d’inversion observé dans ces modèles soit pertinent pour le noyaude la Terre.Ce travail vise à mieux contraindre la façon dont les hétérogénéités de flux de chaleur à laCMB affectent la géodynamo. Dans une première partie, nous explorons l’impact du TPW surle flux de chaleur à la CMB en utilisant deux modèles de convection mantellique récemmentpubliés : un modèle contraint par une reconstruction de plaque et un second produisant de manièreautocohèrente un comportement de tectonique des plaques. Le géoïde est calculé pour corriger leTPW. Une alternative à la correction du TPW est utilisée pour le modèle contraint par la positiondes plaques en repositionnant simplement le manteau dans le référentiel paléomagnétique. Dansce modèle, l’axe de plus grand moment d’inertie n’est pas cohérent avec la position du dipôlemagnétique déduite du paléomagnétisme. Le TPW joue un rôle important dans la redistributiondu flux de chaleur, notamment à des échelles de temps courtes (≤ 10 Myr). Ces variations rapidesmodifient la distribution latitudinale du flux de chaleur à la CMB. Une analyse en composantesprincipales est effectuée pour obtenir les motifs de flux de chaleur dominant dans les modèles.Dans une deuxième partie, nous étudions l’impact des conditions hétérogènes de flux de chaleurau sommet du noyau dans des modèles de géodynamo qui s’étendent vers des régimes deparamètres plus proches de celui de la Terre que ce qui a été fait précédemment. L’effet de ladistribution du flux de chaleur en latitude est notamment étudié. Des motifs de flux complexes extraitsdes modèles de convection mantellique sont également utilisés. Nous montrons qu’un refroidissementéquatorial du noyau est le plus efficace pour déstabiliser le dipôle magnétique, tandisqu’un refroidissement polaire tend à stabiliser le dipôle. Les effets observés des flux de chaleurhétérogènes s’expliquent par la compatibilité entre les motifs de flux et les écoulements zonaux.Notamment, les motifs de flux de chaleur ont un effet plus modéré lorsque les écoulements zoiinaux vers l’ouest sont forts, avec une déstabilisation du dipôle seulement pour des amplitudesimprobables. Un paramètre contrôlant l’amplitude et la stabilité du dipôle magnétique, cohérentavec l’existence d’inversions magnétiques pour la Terre, est proposé
The Earth’s magnetic field is generated within the Earth’s core, where convective motions ofthe electrically conducting liquid iron result in a dynamo action. This process, called the geodynamo,has been maintaining a magnetic field for billion of years. Paleomagnetic evidence showsthat the behaviour of the geodynamo has changed during geological times. These behaviourchanges are visible through variations in the strength and stability of the magnetic dipole. Variationsin the heat flux at the core-mantle boundary (CMB) due to mantle convection have beensuggested as one possible mechanism capable of driving such a change of behaviour.Numerical models of mantle convection and of the geodynamo have made significant improvementsin the recent years. Coupling mantle convection models and geodynamo models cangive insights into how the geodynamo reacts to variations in the CMB heat flux. Our current understandingof this thermal coupling between the mantle and the core is nonetheless restricted bylimitations in numerical models on both the mantle and core side. On the mantle side, the orientationof the mantle with respect to the spin axis has to be better constrained in order to exploitrecent simulations reproducing about 1 Gyr of mantle convection. Constraining this orientationrequires to align the maximum inertia axis of the mantle with the spin axis of the Earth, causingsolid-body rotations of the mantle called true polar wander (TPW). On the core side, numericalsimulations are still far from the parameter regime of the Earth, and it is not clear whether thereversing mechanism observed in these models is relevant for the Earth’s core.This work aims at acquiring a more complete understanding of how lateral heterogeneitiesof the CMB heat flux affect the geodynamo. In a first part, we explore the impact of TPW onthe CMB heat flux using two recently published mantle convection models: one model drivenby a plate reconstruction and a second that self-consistently produces a plate-like behaviour. Wecompute the geoid in both models to correct for TPW. An alternative to TPW correction is used forthe plate-driven model by simply repositioning the model in the original paleomagnetic referenceframe of the plate reconstruction. We find that in the plate-driven mantle convection model, themaximum inertia axis does not show a long-term consistency with the position of the magneticdipole inferred from paleomagnetism. TPW plays an important role in redistributing the CMBheat flux, notably at short time scales (≤ 10 Myr). Those rapid variations modify the latitudinaldistribution of the CMB heat flux. A principal component analysis (PCA) is computed to obtainthe dominant CMB heat flux patterns in the models.In a second part, we study the impact of heterogeneous heat flux conditions at the top of thecore in geodynamo models that expands towards more Earth-like parameter regimes than previouslydone. We especially focus on the heat flux distribution between the poles and the equator.More complex patterns extracted from the mantle convection models are also used. We show thatan equatorial cooling of the core is the most efficient at destabilizing the magnetic dipole, while apolar cooling of the core tends to stabilize the dipole. The observed effects of heterogeneous heatflux patterns are explained through the compatibility of thermal winds generated by the heat fluxpattern with zonal flows. Notably, heat flux patterns have a more moderate effect when westwardzonal flows are strong, with a destabilization of the dipole only for unrealistically large amplitudes.A parameter controlling the strength and stability of the magnetic dipole that is consistentwith the reversing behaviour of the geodynamo is suggested.i

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Ouzzane, Mohamed. "Développement simultané en convection mixte laminaire dans une conduite avec un flux de chaleur non uniforme sur sa surface externe : cas avec et sans ailettes." Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2000.

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Mazot, Agnès. "Activité hydrothermale des volcans Kelud et Papandayan (Indonésie) et évaluation des flux de gaz carbonique." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2005. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210971.

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Abstract:

Surface manifestations of hydrothermal fluids such as fumaroles and hot springs provide valuable information about the level of activity of a volcano during quiescent period. Geochemical study of gas and spring waters is useful to elaborate geochemical model for magmatic-hydrothermal system. Furthermore, temporal geochemical monitoring of these fluids with time provides a better understanding in processes occurring inside the volcano and can be useful to detect any changes in the activity of the magmatic-hydrothermal system. This thesis investigates two hydrothermal systems at Kelud and Papandayan volcanoes that are located at Java Island in Indonesia. Kelud is considered as one of the most dangerous volcanoes of Java because of its frequent eruptions. After the last eruption that occurred in 1990, a new lake rapidly filled the crater of Kelud volcano. Water samples collected since 1993 are near neutral Na-K chloride fluids and are typical of aged hydrothermal system where the acidity has been completely neutralized by fluid-rock interaction and where the emission of acid magmatic gases has stopped. Two sudden increases in lake temperature in 1996 and 2001 were accompanied by rapid changes in lake water compositions and suggest the existence of two hydrothermal systems feeding the lake: a shallow hydrothermal system dominated by Ca-Mg sulfate waters and a deepest aquifer with neutral alkali chloride waters. From 2001 to 2005, measurements of CO2 emitted by the surface of the lake were performed by using the accumulation chamber method modified in order to work at the surface of a crater lake. Two statistical methods were used to process data: the graphical statistical and stochastic simulation methods. The results of graphical statistical approach showed that two different degassing processes are acting at the lake surface: one corresponding to CO2 fluxes resulting from rising bubbles and the other corresponding to equilibrium diffusion of dissolved CO2 at the water-air surface. Total CO2 emission rate estimated by stochastic simulation ranges from 105 t/day for 2001 to 32 t/day for 2005. Thermal energy released by the lake was also estimated by using an energy balance model with a new constraint using the CO2 flux. The thermal flux decreased from 200 MW (2001) to 100 MW (2002) and then remained stable. Correlation between the chemical data of waters, the fluxes of CO2 and energy show that a constant decrease in the level of activity of the volcano since 1993 occurred although the lake temperature has been stable since 2003. Since the last magmatic eruption that occurred in 1772, phreatic eruptions occur on Papandayan volcano with the last one in 2002. The volcanic material ejected during this eruption is essentially made of altered rocks from within the hydrothermal system. The interaction of acid waters with the host rocks corresponds to an advanced argilic alteration. The chemical compositions of waters from Papandayan volcano and Kelud lake waters are contrasting. Indeed, the spring waters sampled since 1994 are acid sulfate-chloride waters and acid sulfate waters. The chemical and isotopic analyses of gases and waters suggest a significant magmatic contribution in SO2, HCl and HF to the hydrothermal system. The chemical composition of waters sampled after the 2002 eruption have provided information about origin of this eruption. Decrease in chloride concentration and in delta 34S of dissolved sulfates showed that the magmatic contribution in these fluids are less important and that the waters are likely to be formed by the condensation of steam (H2O, H2S) rising from a boiling aquifer.

Doctorat en sciences, Spécialisation géologie
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Deng, Hao. "Détermination des flux thermiques et de la température du système revêtement-substrat en cours de projection thermique." Besançon, 2003. http://www.theses.fr/2003BESA2001.

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Abstract:

Ce travail a pour but d'étudier l'influence des moyens auxiliaires (préchauffage et refroidissement) utilisés en cours de projection thermique sur le champ de températures d'une part, et les propriétés (l'état des contraintes résiduelles, le microdureté et l'adhérence interfaciale) du système revêtement-substrat d'autre part. Une étude s'appuyant sur la spécification de fonction a permis de confirmer la faisabilité et la fiabilité de la méthode du problème inverse en conduction de la chaleur (PICC). Une extension de la méthode de spécification de fonction a été appliquée à la détermination de la vitesse de balayage du procédé HEATCOOL®. A travers l'étude de la méthode inverse du gradient conjugué, une méthode modifiée synthétisant deux méthodes classiques pour un problème plan a été proposée. L'influence du nombre de thermocouples, de valeur initiale, de l'intensité du maillage et du critère d'arrêt sur la précision et la vitesse de convergence de calcul numérique a systématiquement été étudiée. Une configuration optimale a ensuite été utilisée pour déterminer les profils des flux thermiques tels que les flux de chauffage et de refroidissement. Ces résultats ont alors été vérifiés quantitativement en utilisant un montage bi-éprouvette et qualitativement lors de l'étude sur la vitesse de balayage. La modélisation du champ instantané de température au cours de la réalisation de la première couche a montré l'existence d'une différence de températures à l'interface pour les deux systèmes considérés (NiCrBSi/acier inoxydable et ZrO2-8%Y2O3/acier inoxydable), mais également l'intérêt de l'utilisation du CO2-liquide comme moyen de refroidissement. Enfin, les revêtements réalisés par le procédé HEATCOOL® ont révélé des meilleurs performances au niveau de l'état de contraintes résiduelles, de la microdureté et de l'adhérence que ceux réalisés par les configurations classiquement rencontrées (projection seule et projection accompagnée d'un refroidissement)
The purpose of this work is to study influence of the auxiliary means (pre-heating and cooling) used during thermal spray on temperature field and properties (residual stresses status, microhardness and interfacial adherence) of coating-substrate system. A study relying on the specification of function permitted to confirm the feasibility and the reliability of the method of inverse heat transfer problem (IHTP). An extension of the function specification method was applied to determine scanning rate of the process HEATCOOL®. Through the study of the conjugate gradient method, a modified method synthesizing two traditionhal methods for a plan problem has been proposed. The influence of the number of thermocouples, the initial value, the mesh density and the stopping criterion on precision and convergent speed of numerical calculation has been studied systematically. An optimal configuration was then used to determine the profiles of the thermal fluxes such as heating and cooling sources. These results have been verified quantitatively using bi-sample set-up and qualitatively while the study on the scanning rate. The simulation of instantaneous temperature field during the realization of the first layer has showed the difference in temperature at the interface of coating-substrate for the two systems considered (NiCrBSi/Stainless steel and ZrO2-8%Y2O3/ Stainless steel), but also the interest of CO2-liquid like a cooling means. Lastly, the coatings carried out by the process HEATCOOL® revealed the better performances in residual stresses status, microhardness and adherence than those carried out by the classical configurations (single spray and spray accompanied by a cooling)

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Maubert, Pierre. "Etude des régimes d'écoulements et de transferts thermiques dans les systèmes en rotation soumis à un flux force." Aix-Marseille 2, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX22100.

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Abstract:

Les ecoulements dans les cavites en rotation sont etudies par approche numerique. On considere des geometries simplifiees dans lesquelles se developpent des ecoulements axisymetriques, en regimes laminaire et transitionnel. Les equations de navier-stokes sont ecrites pour un fluide de boussinesq. Deux modeles numeriques sont utilises, une methode pseudo-spectrale de type collocation-chebyshev pour les cavites en rotation d'ensemble et une methode aux elements finis pour les cavites rotor-stator. Les solutions analytiques determinees a partir de l'ecoulement se developpant au voisinage d'un disque sont generalisees, pour des ecoulements laminaires, aux geometries etudiees. Pour une cavite en rotation d'ensemble, on decrit les trois types de regimes pour lesquels se developpent des structures de couches d'ekman. On montre que, suivant le rapport de forme et en fonction des taux de rotation et de flux force, des instabilites apparaissent dans l'ecoulement. Les differentes transitions resultantes sont analysees et confrontees avec des etudes theoriques et experimentales. Differentes configurations presentant des gradients thermiques parallele et perpendiculaire a l'axe de rotation sont egalement envisagees. Les resultats montrent le decouplage possible des effets dynamique et thermique. Nous effectuons alors une comparaison avec les solutions asymptotiques correspondantes. Dans le cas des cavites rotor-stator (isolee et avec veine externe), l'etude presente l'influence d'un flux force a vitesse de rotation fixee. Une analyse des regimes d'ecoulement et une approche du phenomene de reentree de l'ecoulement externe sont traitees. Une comparaison des resultats obtenus avec des lois experimentales est menee. Une geometrie plus complexe, prenant en compte un systeme de chicanes, est egalement envisagee

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Payeur-Poirier, Jean-Lionel. "Flux de CO2 d'une chronoséquence d'écosystèmes d'épinette noire de la forêt boréale de l'Est de l'Amérique du Nord." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/27936/27936.pdf.

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Abstract:

L’aménagement forestier perturbe le cycle du carbone des écosystèmes de la forêt boréale. Les deux principales composantes de ce cycle, soit la photosynthèse et la respiration, déterminent l’état de puits ou de source de carbone d’un écosystème. Cet état varie en fonction des conditions édapho-climatiques mais est principalement influencé par le stade de développement d’un écosystème. En Amérique du Nord, l’aménagement forestier influe sur la superficie relative de parterres de coupe, de peuplements juvéniles et de peuplements matures. La quantification de la perturbation du cycle du carbone des écosystèmes forestiers boréaux induite par l’aménagement forestier est nécessaire à l’estimation du bilan en carbone de la forêt boréale et à l’établissement de prédictions concernant les variations de ce bilan en carbone dans un contexte de changement climatique. C’est pourquoi les flux de dioxyde de carbone (CO2) d’une chronoséquence de récolte d’écosystèmes d’épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) de la forêt boréale de l’Est de l’Amérique du Nord ont été mesurés sur une période d’un an à l’aide de la technique par covariance de turbulences à l’échelle de l’écosystème et l’efflux de CO2 des sols a été mesuré à l’aide d’un analyseur de gaz à infrarouges portable. L’objectif de l’étude était de quantifier les composantes du bilan annuel en carbone des sites afin d’identifier les processus physiologiques majeurs contribuant au passage d’une source à un puits de carbone suivant la récolte. Sur une base annuelle, le site pré-récolte (105 ans) était un faible puits de carbone (6 ± 4 g C m-2 an-1), le site récemment récolté (8 ans) était une source (-87 ± 3 g C m-2 an-1) et le site juvénile (33 ans) était un puits moyen à fort (143 ± 35 g C m-2 an-1). La production primaire brute (GEP) annuelle au site pré-récolte était seulement 28% plus élevée qu’au site récemment récolté (646 ± 6 contre 504 ± 5 g C m-2 an-1). La GEP annuelle au site juvénile (1107 ± 32 g C m-2 an-1) était 71% plus élevée que la GEP annuelle au site pré-récolte, ce qui suggère une limitation physiologique de la photosynthèse au site pré-récolte. La respiration de l’écosystème (Re) annuelle a suivi la même tendance mais les différences entre sites étaient moindres (640 ± 8 à 591 ± 6 à 964 ± 50 g C m-2 an-1). Le facteur de sensibilité aux variations de la température du sol de la respiration du sol (Q10) et le taux moyen de respiration du sol de base (R10) pour la période sans neige étaient différents entre les sites et étaient les plus bas au site récemment récolté. Le Q10 et le R10 de la respiration du sol (Rs) semblaient reliés à la GEP annuelle. La Rs annuelle a diminué suivant la récolte et a augmenté avec le temps depuis la récolte (593 à 500 à 644 g C m-2 an-1). Le rapport annuel de la Rs à la Re était plus bas au site post-récolte qu’aux deux autres sites (67% contre 93% et 85%). Ces résultats caractérisent l’évolution des processus physiologiques majeurs influençant le cycle du carbone des écosystèmes boréaux d’épinette noire suite à la récolte et devraient être utiles à l’incorporation des effets de l’âge des écosystèmes dans les modèles régionaux et globaux.
Forest harvest and subsequent stand development can have major effects on the carbon cycle of boreal stands. Carbon dioxide (CO2) fluxes of a three-point black spruce harvest chronosequence located in the boreal forest of eastern North America were measured over a one-year period at the ecosystem scale with the eddy covariance technique and CO2 efflux from soils was measured with a portable infrared gas analyzer. The three sites (pre-harvest, recently-harvested, and juvenile) were 105-, 8- and 33-years old, respectively. On an annual basis, the pre-harvest site (EOBS) was a weak carbon sink (6 ± 4 g C m-2 yr-1), the recently-harvested site (HBS00) a source (-87 ± 3 g C m-2 yr-1) and the juvenile site a moderate to strong sink (143 ± 35 g C m-2 yr-1). Annual gross ecosystem production (GEP) at the pre-harvest site was only 28% greater than at the recently-harvested site (646 ± 6 versus 504 ± 5 g C m-2 yr-1) while GEP at the juvenile site (1107 ± 32 g C m-2 yr-1) was 71% greater than at the pre-harvest site, suggesting significant physiological constraints to photosynthesis at the pre-harvest site. Annual ecosystem respiration (Re) followed the same pattern, but intersite differences were somewhat less (640 ± 8 to 591 ± 6 to 964 ± 50 g C m-2 yr-1). Annual soil respiration (Rs) decreased following harvest from 593 to 500 g C m-2 yr-1 and increased with further stand development to 644 g C m-2 yr-1, although the changes were less than for GEP and Re. Q10 and R10 of Rs for the snow-free period varied between sites, were lowest for the recently-harvested site and appeared to be related to GEP via substrate supply. The annual ratio of Rs to Re was lower for the juvenile site (67%) than for the pre-harvest and recently-harvested sites (93 and 85%, respectively). These results quantify how some of the major physiological processes that influence the carbon cycle of boreal black spruce stands evolve following harvest and should be useful for better incorporating stand-age effects into regional and global scale models. Keywords: boreal forest; CO2 fluxes; harvest; chronosequence; disturbance; soil respiration; eddy covariance

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Scheiff, Valentin. "Etude expérimentale et modélisation du transfert de chaleur de l'ébullition transitoire." Thesis, Toulouse, INPT, 2018. http://www.theses.fr/2018INPT0145/document.

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Abstract:

L’étude de l’ébullition transitoire est un enjeu important pour la sureté nucléaire. Un tel phénomène peut se produire lors d’un accident de type RIA (Reactivity Initiated Accident)dans un réacteur nucléaire où le pic de puissance au niveau d’un crayon de combustible peut déclencher une ébullition transitoire conduisant à une forte augmentation de la température de la gaine et à un risque de rupture. Plusieurs études en conditions réacteurs ont permis d’obtenir des courbes d’ébullition transitoires mais la modélisation qui en découle manque encore de fiabilité. Dans le cadre d’une collaboration avec l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), une expérience modèle a été construite à l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT). Elle génère un écoulement de réfrigérant HFE7000 dans un canal de section semi-annulaire, simulant l’écoulement autour d’un crayon de combustible, dont la partie intérieure, composée d’une feuille de métal, est chauffée rapidement par effet Joule, simulant l’échauffement de la gaine du crayon. La thermographie infra-rouge permet de mesurer la température de la paroi externe du métal. L’application d’une peinture noire sur le métal augmente son émissivité mais aussi la résistance thermique de la paroi. La précision de la mesure de la température d’intérêt a été optimisée en fonction de l’épaisseur de peinture et une correction sur le bilan d’énergie prend en compte ce paramètre. Ces mesures sont couplées avec une caméra rapide qui permet de visualiser les régimes d’ébullition et d’obtenir des tailles de bulles à l’aide de la mise en place d’algorithmes de traitement d’image. On représente sur un diagramme flux-température les transferts thermiques lors des différents régimes en stationnaire et en transitoire. Chaque régime d’ébullition, en conditions stationnaire ou transitoire, est alors passé en revue : la convection, le déclenchement de l’ébullition, l’ébullition nucléée, la crise d’ébullition, l’ébullition en film et le remouillage. Les régimes stationnaires sont correctement modélisés par des corrélations usuelles. La convection transitoire est caractérisée sur toute la paroi et son évolution se rapproche de la solution quasistationnaire. Il est montré que les transferts thermiques lors du passage vers l’ébullition nucléée sont dépendants de la formation d’une importante poche de vapeur qui se propage sur la paroi. Une étude locale de cette propagation est alors nécessaire. Afin de simuler des transitoires de température durant l’ébullition nucléée, un système d’asservissement de type P.I.D. permet d’imposer des créneaux ou des rampes de températures (de 5 à 500 K.s 1 ). Les résultats en ébullition nucléée sont conformes avec ceux de la littérature, tant en conditions stationnaire que transitoire. L’expérience permet d’étudier le transfert de chaleur lorsqu’un film de vapeur se forme et isole la paroi. Ce régime d’ébullition en film, pendant la chauffe ou le refroidissement de la paroi peut ainsi être stabilisée pendant plusieurs secondes avec ce système. On caractérise ainsi les conditions de déclenchement de l’ébullition en film, la dynamique de sa propagation et les transferts une fois établi. Enfin, l’implémentation des caractéristiques physiques de notre expérience dans le code SCANAIR de l’IRSN, permet de commencer à calculer et comparer nos résultats expérimentaux avec les simulations numériques. Des calculs de conduction instationnaire sont notamment considérés en imposant la température mesurée pour analyser nos résultats lors du régime de convection et après le déclenchement de l’ébullition
The study of rapid transient boiling is an important issue in the nuclear safety. Such a phenomenon may occur in the case of a RIA (Reactivity Initiated Accident) in the core of a nuclear reactor powerplant, where a power excursion can trigger the formation of a vapour film around the fuel rod, leading to an important rise of the rod temperature and a risk of failure. Some studies in reactor conditions provided transient boiling curves but the modeling lacks of reliability. In collaboration with the IRSN (Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire), an experiment model was built at the Institute of Fluid Mechanics of Toulouse. It generates the flow of a refrigerant, HFE7000, in a semi-annular section channel, whose inner wall is made of a metal foil rapidly heated by Joule effect, simulating the heating of a fuel rod. Infrared thermography is used to measure the temperature of the metal foil, painted with a black paint to increase its emissivity, causing also an increase of the wall thermal resistance. The measurement accuracy of the interest temperature has been optimized according to the paint thickness and a correction on the energy balance takes account this parameter. These measurements are coupled with a high-speed camera that allows visualizing the boiling regimes and get bubble sizes using image processing algorithms. On a flux-temperature diagram, the heat transfers are represented both for steady and transient regimes. Each boiling regime is then reviewed : convection, onset of nucleate boiling, nucleate boiling, boiling crisis, film boiling and rewetting. Steady regimes are correctly modeled by usual correlations. Transient convection is characterized over the whole wall and its evolution is closed to the quasi-steady solution. It is shown that heat transfer during the transition to nucleate boiling are strongly related to the formation of a large vapor phase that spreads on the wall. A local study of this propagation is then necessary. In order to simulate and control transient temperature during nucleate boiling, a P.I.D. is implemented to impose a steady or ramps temperature (from 5 to 500 K.s 1 ). The results in nucleate boiling make it possible to recover the results of the literature in both steady and transient conditions. The experiment allows to study the heat transfer when a vapor film is formed and insulates the wall. The film boiling regime during heating or the cooling of the wall can thus be stabilized for several seconds with this system. The conditions for triggering of film boiling are thus characterized, as its spread dynamic and its transfers once established. Finally, the implementation of the physical characteristics of our experience in IRSN’s SCANAIR code allows us to begin to calculate and compare our experimental results with numerical simulations. Unsteady conduction calculations are applied to the measured temperature to analyze our results during the convection regime and after the onset of boiling

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Aubert, Adrien. "Etude de la protection thermique par film d'eau d'une paroi soumise à un flux radiatif : approches expérimentale et numérique." Nantes, 2010. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=4f71a165-9801-4736-8e3c-185961634336.

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Abstract:

Dans un contexte industriel de recherche de nouveaux matériaux, la réalisation de dispositifs de protection thermique innovants est un atout important. Ce travail est consacré à l’étude d’un système basé sur l’utilisation de film d’eau ruisselant sur un panneau vertical exposé à un flux radiatif. L’objectif est d’éviter la détérioration des éléments constitutifs de la paroi. Dans un premier temps, nous abordons ce sujet par une étude théorique des échanges de chaleur entre un film d’eau et une paroi chauffée à température constante. Nous présentons une solution semi-analytique dans un cas simplifié ainsi qu’une étude de l’influence des instabilités de surface du film sur le transfert de chaleur. Par la suite, deux axes principaux ont guidé cette recherche. Des expériences ont été réalisées sur un banc d’essais conçu pour cette étude. Différents scénarii expérimentaux sont considérés : l’un où le film est pré-établi sur la paroi puis le flux radiatif imposé, l’autre où le film est déclenché quelques minutes après l’exposition au flux. Les influences de la longueur d’écoulement, du débit du film ainsi que du flux radiatif sur la protection sont étudiées. À faible débit, on assiste à un assèchement de la paroi. Cependant le film s’avère très efficace pour protéger la paroi, lorsque le débit est suffisamment important. Enfin un modèle numérique 2D instationnaire de la paroi et du film d’eau qui la protège est réalisé. Les résultats numériques sont comparés aux résultats expérimentaux. Les tendances et les ordres de grandeur sont reproduits. Le modèle a pour finalité de servir de simulateur pour des situations impossibles à réaliser expérimentalement de manière sécuritaire
Innovative heat protection device are very important in the industrial context of new material research. This work is dedicated to the study of a water film based system, when a vertical panel is submitted to a radiant heat flux. The aim is to avoid the wall from being damaged. First, a simplified situation is considered, that is the heat transfer between a water film and a heated plane. A semi-analytical solution is presented as well as a numerical study of the influence of surface instabilities on heat transfer. The research is then divided in two axes. An experimental work was released on a dedicated apparatus. Different configurations are studied. The film is either pre-established on the wall when the radiant heat flux is applied, or triggered once the panel subjected to the radiant flux reaches a certain temperature. Influences of the height, of the film flow and the radiant flux are studied. When using small flows, the wall tends to dry. However, the film seems really powerful to protect the wall concerning more important flows. Simultaneously, a 2D unsteady numerical model of the wall and the film was developed. Results are compared to the experiments and proved to give the same trends as well as the numerical values. The model can be used to simulate situations impossible to achieve experimentally due to safety risks

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Gaultier, Valérie. "Contribution à l'etude des échanges de phosphate à l'interface eau-sédiment en milieu fluvial : evaluation des flux. : Mesure des capacités de relargage et d'adsorption des sédiments : Applications aux fleuves Seine et Charente." Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0091.

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Abstract:

Cette recherche vise à identifier les formes d'accumulation du phosphate dans les sédiments, leur évolution ainsi que leur transfert au sein du sédiment et à l'interface eau-sédiment. Dans le phénomène d'eutrophisation des fleuves, les processus d'échanges du phosphate à l'interface eau-sédiment jouent un rôle non négligeable. Le stock de phosphate des sédiments peut être en effet mis en solution dans des conditions physico-chimiques et biologiques particulières et rejoindre le phosphate apporté par le bassin versant. Les mécanismes contrôlant la distribution du phosphate entre les phases dissoute et particulaire sont l'adsorption, la désorption, la précipitation la dissolution, l'assimilation biologique la minéralisation de la matière organique. Les échanges de phosphate à l'interface eau-sédiment sont dépendants de la diffusion moléculaire, de la bioturbation, de l'advection, de la remise en suspension et de la sédimentation. La diagénèse précoce dans le sédiment fait référence à l'ensemble de ces mécanismes. La spéciation chimique des formes du phosphate selon la méthode de Williams et Jacquet (1976) fait apparaître que plus de 50 % et plus de 40 % du phosphate total des sédiments correspond en partie aux phosphates liés aux hydroxydes de fer, respectivement pour les stations d'étude de la Seine et de la Charente. Les flux diffusifs à l'interface eau-sédiment, calculés à partir des gradients de concentration en orthophosphates obtenus à l'aide de plaques à diffusion, sont dirigés de l'eau interstitielle des sédiments vers la colonne d'eau. Ces flux diffusifs sont en moyenne inférieurs à 1 mg. M-2. H-1 et n'engendrent pas d'augmentation significative dés concentrations en orthophosphates dans la colonne d'eau. Les flux benthiques à l'interface eau-sédiment, estimés in situ à l'aide de chambres benthiques, prennent en compte les phénomènes d'adsorption, de désorption, de bioturbation et d'advection, contrairement aux flux diffusifs. Ainsi, aux stations d'étude de la Seine, les flux benthiques sont de l'ordre de 10 mg. M-2. H-l et sont supérieurs aux flux diffusifs. Aux stations d'étude de la Charente, aucun flux benthique n'est détecté. L'apport de phosphate particulaire au sédiment de surface (compris entre 3 et 103 mg. M-2. H-1) est toujours su~rieur à l'exportation de phosphate dissous du sédiment par diffusion. Ceci peut provenir du fait que les flux de sédimentation mesurés à l'aide de pièges à sédiment sont surestimés en raison de la resuspension. Des expérimentations de remise en suspension en réacteur ont permis d'estimer les capacités des particules de sédiment à relarguer ou à adsorber le phosphate. Le relargage peut être à l'origine d'une augmentation des concentrations en orthophosphates dans la phase dissoute de l'ordre de 0. 5 mg. I- 1. Après adsorption, la charge interne initiale en phosphate total des particules de sédiment peut augmenter de 20 à 100 %. Ces quantités de phosphate relarguées et adsorbées non négligeables démontrent que la remise en suspension. Constitue une voie importante de transfert du phosphate entre les phases particulaire et dissoute
This research aims to identify the forms of phosphate accumulation in sediments, their evolution and their transfer within the sediment and at the sediment-water interface. In the eutrophication of rivers, phosphate exchanges at the sediment-water interface play an important role. In specific physical , chemical and biological conditions, the internal phosphate loading of the sediment can return. Into solution and rejoin the phosphate brought by the watersheds. The mechanisms controlling the repartition of phosphate between the dissolved and the particular phase are adsorption desorption, precipitation dissolution an~ biological assimilation mineralisation of organic matter. The exchanges of phosphate at the sediment-water Interface are dependent of diffusion, bioturbation, advection, resuspension and sedimentation. Early diagenesis refers to ail these processes. The fractionation of the different forms of phosphate, according to the scheme of Williams and Jacquet (1976), shows that more than 50 % and 40 % of total phosphate correspond to ferric hydroxides bound phosphate, respective! y at the stations of Seine and Charente rivers. Diffusion fluxes at the sediment-water interface, calculated from the orthophosphate's concentration gradients obtained with diffusion samplers, are directed from the interstitial water toward the water column. The diffusion fluxes are, in average, lower than 1 mg. M-2. H-l, and do not create significant increase of the concentrations of ortbophosphates in the water column. The benthic fluxes at the sediment-water interface, evaluated in situ with benthic chambers, take into account adsorption, desorption, bioturbation and advection, unlike the diffusion fluxes. So, at the station of river Seine, benthic fluxes are around 10 mg. M-2. H-l and are higher than diffusion fluxes. At the stations of river Charente, no flux is detected. The particular phosphate brought to surficial sediment (between 3 and 103 mg. M-2. H-l) is al ways higher than the export of dissolved phosphate from the sediment by diffusion. This can be attributed to the fact that the sedimentation fluxes are overestimated. Owing LO resuspension. . Experimentatio n s of resuspension in reactor, allowed to estimate the phosphate re lease and adsorption capacity of the sediment. The release can be at the origin of an increase of phosphate concentrations in the dissolved phase of 0. 5 mg. L- 1. After adsorption, the total phosphate initial internal loading of the sediment particles can increase from 20 to lOO %. The released and adsorbed phosphate quantities demonstrate that resuspension constitutes an important way of phosphate transfer between the particular and the dissolved phases

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TROUFLEAU, DENIS. "Estimation du flux de chaleur sensible sur couverts epars par teledetection infrarouge thermique et multicapteur. Application aux zones arides et semi-arides." Paris, ENGREF, 1996. http://www.theses.fr/1996ENGR0024.

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Abstract:

L'energie radiative atteignant la surface terrestre est dissipee principalement sous forme de chaleur latente (evaporation et transpiration de l'eau contenue dans le sol et la vegetation respectivement) et de chaleur sensible (echauffement de la couche atmospherique de surface), l'equilibre entre ces deux termes determinant de nombreux processus climatiques, agronomiques ou hydrologiques. Le flux de chaleur sensible peut etre estime a partir de la temperature aerodynamique de surface, le plus souvent assimilee a la temperature radiative (infrarouge thermique, irt) moyennant l'introduction d'un facteur correctif (kb#-#1). Ce dernier est generalement considere constant dans le cas de surfaces homogenes mais plusieurs resultats experimentaux suggerent une valeur plus elevee et surtout fortement variable dans le cas de couverts epars, du fait du fort contraste thermique entre sol et vegetation, notamment dans les zones arides et semi-arides. A partir d'une modelisation theorique et de resultats experimentaux (hapex-sahel au niger et monsoon'90 en arizona) il est demontre, d'une part, que ce facteur correctif doit etre considere dans ce cas comme un parametre d'ajustement empirique denue de tout sens physique et, d'autre part, que sa valeur depends fortement de la structure du couvert, mais aussi des conditions meteorologiques et hydriques. Une seconde methode, prenant explicitement en compte les temperatures du sol et de la vegetation obtenues par teledetection visible, irt et radar, est proposee et analysee. Les avantages et inconvenients des deux approches pour une estimation operationnelle du flux de chaleur sensible par teledetection sont egalement discutes.

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Torres, Olivier. "Représentation des flux turbulents à l’interface air-mer et impact sur les transports de chaleur et d’eau dans un modèle de climat." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLV002/document.

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Abstract:

Les flux turbulents à l’interface air-mer représentent le lien entre l’océan et l’atmosphère et jouent donc un rôle majeur dans le système climatique. Dans les modèles de climat, les processus turbulents sont des processus sous-maille, non résolus explicitement, et doivent donc être paramétrés. Ils sont estimés à partir des variables d’états atmosphériques et océaniques au moyen de modèles mathématiques qu’on nomme « paramétrisations bulk ». Ce travail de thèse a pour objectif de caractériser et comprendre les liens entre la représentation des flux turbulents à l’interface air-mer et le fonctionnement d’un modèle de climat à différentes échelles de temps dans les régions tropicales. Pour étudier ces liens, j’ai développé une stratégie de modélisation utilisant un modèle 1D atmosphérique (SCM), un modèle de circulation générale océanique (OGCM) où atmosphérique (AGCM) et un modèle couplé (GCM). L’analyse des simulations SCM permet d’étudier la réponse directe d’un modèle à la modification de la paramétrisation des flux turbulents. On montre que cette dernière régule la quantité d’eau, d’énergie et de quantité de mouvement disponible pour le système et donc son fonctionnement. Elle représente plus de 60% des différences de flux de chaleur latente simulées entre deux modèles de climat dans les périodes convectives. L’impact spatial de la paramétrisation des flux turbulents est étudié au travers des simulations AGCM. Elles mettent en évidence le lien entre la paramétrisation, son effet sur les gradients d’humidité et de température à grande échelle, et donc son influence sur la circulation atmosphérique. L’étude des simulations OGCM souligne quant à elle le rôle principal du vent pour le fonctionnement des océans tropicaux. Si le vent pilote les variations de SST dues à son impact sur la dynamique océanique et principalement sur le sous-courant équatorial, l’humidité, la température et les flux radiatifs n’influencent quant à eux que la surface océanique et sont donc d’une moindre importance. Enfin, l’analyse des simulations GCM met en évidence les rétroactions et l’ajustement engendrés par la modification des flux turbulents. Lors du couplage des deux composantes l’océan agi comme un tampon et absorbe la modification des flux turbulents ce qui entraine une modification de la SST. L’ajustement qui se produit entraine une modification des variables atmosphériques qui amène à un nouvel état d’équilibre du système. La paramétrisation des flux turbulents de surface agit au premier ordre sur l'équilibre énergétique d'un modèle couplé et peut donc amener à des climats simulés différents. Cette étude étant centrée sur les tropiques, une perspective intéressante serait d’étendre l’étude de la représentation des flux turbulents à d’autres échelles spatio-temporelles (i.e. zones extratropicales/fréquence journalière). Cela permettrait de valider le fonctionnement systématique des paramétrisations définies dans cette thèse à l’échelle globale
The turbulent fluxes at the air-sea interface represent the link between the ocean and the atmosphere and therefore play a major role in the climate system. In climate models, turbulent processes are subgrid scale processes, not explicitly resolved, and must therefore be parameterized. They are estimated from atmospheric and oceanic state variables using mathematical models called “bulk parameterizations”. This thesis aims to characterize and understand the links between the representation of turbulent fluxes at the air-sea interface and the behavior of a climate model at different time scales in tropical regions. To study these links, I developed a modeling strategy using an atmospheric 1D model (SCM), an oceanic (OGCM) or atmospheric (AGCM) general circulation model and a coupled model (GCM). The analysis of SCM simulations allows us to study the direct response of a model to modifications of the turbulent fluxes parameterization. It is shown that it regulates the amount of water, energy and momentum available to the system and therefore its behavior. It can thus represent more than 60% of simulated latent heat flux differences between two climate models in convective periods. The spatial impact of the parameterization of turbulent fluxes is studied through AGCM simulations. They highlight the link between parameterization, its effect on large-scale moisture and temperature gradients, and thus its influence on atmospheric circulation. The study of OGCM simulations underlines the main role of the wind for the behavior of the tropical oceans. If the wind drives changes in SST due to its impact on ocean dynamics and mainly on the equatorial undercurrent, humidity, temperature and radiative flux only influence the ocean surface and are therefore of lesser importance. Finally, the analysis of GCM simulations highlights the feedbacks and the adjustment generated by the modification of turbulent fluxes. When coupling the two components, the ocean acts as a buffer and absorbs the modification of the turbulent fluxes, which leads to a modification of the SST. The adjustment that occurs causes a modification of the atmospheric variables which leads to a new state of equilibrium of the system. The parameterization of surface turbulent fluxes acts at first order on the energy equilibrium of a coupled model and can therefore lead to different simulated climate state. Since this study is focused on the tropics, an interesting perspective would be to extend the study of the turbulent fluxes representation to other spatio-temporal scales (i.e. extra-tropical areas / daily frequency). This would make it possible to validate the systematic behavior of the parameterizations defined in this thesis on a global scale

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Torres, Olivier. "Représentation des flux turbulents à l’interface air-mer et impact sur les transports de chaleur et d’eau dans un modèle de climat." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLV002.

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Les flux turbulents à l’interface air-mer représentent le lien entre l’océan et l’atmosphère et jouent donc un rôle majeur dans le système climatique. Dans les modèles de climat, les processus turbulents sont des processus sous-maille, non résolus explicitement, et doivent donc être paramétrés. Ils sont estimés à partir des variables d’états atmosphériques et océaniques au moyen de modèles mathématiques qu’on nomme « paramétrisations bulk ». Ce travail de thèse a pour objectif de caractériser et comprendre les liens entre la représentation des flux turbulents à l’interface air-mer et le fonctionnement d’un modèle de climat à différentes échelles de temps dans les régions tropicales. Pour étudier ces liens, j’ai développé une stratégie de modélisation utilisant un modèle 1D atmosphérique (SCM), un modèle de circulation générale océanique (OGCM) où atmosphérique (AGCM) et un modèle couplé (GCM). L’analyse des simulations SCM permet d’étudier la réponse directe d’un modèle à la modification de la paramétrisation des flux turbulents. On montre que cette dernière régule la quantité d’eau, d’énergie et de quantité de mouvement disponible pour le système et donc son fonctionnement. Elle représente plus de 60% des différences de flux de chaleur latente simulées entre deux modèles de climat dans les périodes convectives. L’impact spatial de la paramétrisation des flux turbulents est étudié au travers des simulations AGCM. Elles mettent en évidence le lien entre la paramétrisation, son effet sur les gradients d’humidité et de température à grande échelle, et donc son influence sur la circulation atmosphérique. L’étude des simulations OGCM souligne quant à elle le rôle principal du vent pour le fonctionnement des océans tropicaux. Si le vent pilote les variations de SST dues à son impact sur la dynamique océanique et principalement sur le sous-courant équatorial, l’humidité, la température et les flux radiatifs n’influencent quant à eux que la surface océanique et sont donc d’une moindre importance. Enfin, l’analyse des simulations GCM met en évidence les rétroactions et l’ajustement engendrés par la modification des flux turbulents. Lors du couplage des deux composantes l’océan agi comme un tampon et absorbe la modification des flux turbulents ce qui entraine une modification de la SST. L’ajustement qui se produit entraine une modification des variables atmosphériques qui amène à un nouvel état d’équilibre du système. La paramétrisation des flux turbulents de surface agit au premier ordre sur l'équilibre énergétique d'un modèle couplé et peut donc amener à des climats simulés différents. Cette étude étant centrée sur les tropiques, une perspective intéressante serait d’étendre l’étude de la représentation des flux turbulents à d’autres échelles spatio-temporelles (i.e. zones extratropicales/fréquence journalière). Cela permettrait de valider le fonctionnement systématique des paramétrisations définies dans cette thèse à l’échelle globale
The turbulent fluxes at the air-sea interface represent the link between the ocean and the atmosphere and therefore play a major role in the climate system. In climate models, turbulent processes are subgrid scale processes, not explicitly resolved, and must therefore be parameterized. They are estimated from atmospheric and oceanic state variables using mathematical models called “bulk parameterizations”. This thesis aims to characterize and understand the links between the representation of turbulent fluxes at the air-sea interface and the behavior of a climate model at different time scales in tropical regions. To study these links, I developed a modeling strategy using an atmospheric 1D model (SCM), an oceanic (OGCM) or atmospheric (AGCM) general circulation model and a coupled model (GCM). The analysis of SCM simulations allows us to study the direct response of a model to modifications of the turbulent fluxes parameterization. It is shown that it regulates the amount of water, energy and momentum available to the system and therefore its behavior. It can thus represent more than 60% of simulated latent heat flux differences between two climate models in convective periods. The spatial impact of the parameterization of turbulent fluxes is studied through AGCM simulations. They highlight the link between parameterization, its effect on large-scale moisture and temperature gradients, and thus its influence on atmospheric circulation. The study of OGCM simulations underlines the main role of the wind for the behavior of the tropical oceans. If the wind drives changes in SST due to its impact on ocean dynamics and mainly on the equatorial undercurrent, humidity, temperature and radiative flux only influence the ocean surface and are therefore of lesser importance. Finally, the analysis of GCM simulations highlights the feedbacks and the adjustment generated by the modification of turbulent fluxes. When coupling the two components, the ocean acts as a buffer and absorbs the modification of the turbulent fluxes, which leads to a modification of the SST. The adjustment that occurs causes a modification of the atmospheric variables which leads to a new state of equilibrium of the system. The parameterization of surface turbulent fluxes acts at first order on the energy equilibrium of a coupled model and can therefore lead to different simulated climate state. Since this study is focused on the tropics, an interesting perspective would be to extend the study of the turbulent fluxes representation to other spatio-temporal scales (i.e. extra-tropical areas / daily frequency). This would make it possible to validate the systematic behavior of the parameterizations defined in this thesis on a global scale

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Olivier, Léa. "Rôle de la mésoéchelle dans l'océan Atlantique tropical sur la salinité et les flux air-mer de CO2." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS149.

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Abstract:

L'océan Atlantique tropical contrôle les échanges d'un hémisphère à l'autre et est un lieu de fortes interactions avec l’atmosphère. Cinq des plus grands fleuves du monde s'écoulent dans cet océan et la zone de convergence intertropicale (ITCZ) y est une source d’intenses précipitations. Cela induit une grande variabilité de la salinité et des flux air-mer de CO2. Alors que l'océan global est un fort puits de CO2, cette région est une source importante de CO2 en raison des eaux profondes riches en carbone inorganique qui remontent à la surface au niveau de l'équateur. Cependant, ce phénomène est atténué par le panache de l’Amazone, dont les eaux douces sont pauvres en carbone inorganique, riches en nutriments et favorisent le développement du phytoplancton. C'est dans ce cadre que se propagent les ondes tropicales d’instabilité (TIW) et les anneaux du courant Nord Brésil (NBC), les deux formes de mésoéchelle dominantes de l’Atlantique tropical. L'objectif de ce travail est de décrire et de comprendre la variabilité de la salinité et des flux air-mer de CO2 associée à la mésoéchelle. Pour cela, des observations in-situ sont couplées à des données satellitaires de salinité, température et chlorophylle-a de surface. Dans l'Atlantique équatorial, le gradient de salinité entre l'eau douce provenant des précipitations sous l’ITCZ et l'eau salée de l'upwelling équatorial est très fort en mai-juin. Les TIW déforment ce gradient, et l’observation de leur signature en salinité fournit des informations sur leur variabilité saisonnière et interannuelle complémentaires à celles de la température de surface. La salinité couplée à la température détermine les contrastes de densité de surface, ce qui influence l’énergie associée aux TIW. Le gradient horizontal de salinité contribue à la moitié de l’énergie potentielle générée par la déformation du gradient horizontal de densité. Ainsi, les TIW modifient et sont modifiés par les contrastes de salinité dans l'Atlantique équatorial. Sur le bord ouest du bassin, le panache de l'Amazone induit une variabilité de la salinité encore plus importante que celle observée dans l'Atlantique équatorial. Les anneaux du NBC, tourbillons de 200 km de diamètre, sont des structures très contrastées. Ils piègent les eaux salées et riches en CO2 du NBC, mais leur rotation advecte l’eau peu salée et appauvrie en CO2 du panache de l'Amazone. L'eau du panache renforce donc les échanges de CO2 et de chaleur entre l’océan et l'atmosphère. En février 2020, l'Atlantique tropical nord-ouest est un puits de carbone 10 fois plus fort qu'anticipé, et cela est dû à plus de 40% à l'effet des tourbillons. Leur rôle est double, d'une part ils entrainent le panache qui devient un fort puits de carbone, et d'autre part, ils ne gardent pas la signature de surface riche en CO2 des eaux qu'ils piègent. La situation en été est très différente de celle en hiver. Le NBC change son orientation de 90° et au lieu de suivre la côte sud-américaine, il s’écoule vers l'Afrique. Il passe au large de l’embouchure du fleuve Amazone, qui a alors un fort débit, et devrait entraîner le panache vers l'est. Cependant, les anneaux du NBC et les vents modifient ce schéma. La formation et la propagation de tourbillons interrompent cette circulation, et les vents favorisent un transport d'eau douce vers le nord-ouest. Ainsi, en août-septembre, alors qu'une part du panache est entrainée vers l'est, une autre part est advectée vers les Petites Antilles. L'été 2021 présente des exemples particulièrement forts de ce phénomène. Ces travaux montrent l'importance de la méso-échelle océanique pour la compréhension de phénomènes clés, comme la propagation des ondes tropicales d’instabilité, du panache de l'Amazone et le flux de CO2 dans l’océan Atlantique tropical
The tropical Atlantic Ocean (TAO) controls exchanges from one hemisphere to the other and is a place of strong interactions with the atmosphere. The TAO is home to five of the world's largest rivers as well as intense rainfall in the intertropical convergence zone (ITCZ). This induces large spatial variability of salinity and of air-sea CO2 flux. While the global ocean is a strong CO2 sink, the TAO is a strong source of CO2 to the atmosphere due to the deep waters rich in inorganic carbon upwelled to the surface at the equator. However, this source is mitigated by the low CO2 concentrations in the Amazon River plume whose freshwater is low in inorganic carbon and favours phytoplankton blooms. It is in this context that propagate the tropical instability waves (TIWs) and the North Brazil current (NBC) rings, the two dominant mesoscale forms in the TAO. The objective of this work is to describe and understand the variability of the surface salinity and CO2 fluxes associated with the mesoscale. In-situ observations collected during cruises and Argo floats are coupled to surface satellite salinity, temperature and chlorophyll-a. In the equatorial Atlantic the salinity gradient between the fresh water from rainfall under the ITCZ and the salty water of the equatorial upwelling is very strong in May-June. The TIWs strongly distort this gradient, and are therefore particularly well observed in surface salinity. The observation of TIWs in salinity provides complementary information to their observation in surface temperature on their seasonal and interannual variability. Furthermore, salinity does not only play the role of a passive tracer, as together with temperature, it determines the seawater surface density. This affects the energy that allows TIWs to develop and propagate. One of the energy sources is the potential energy generated by the deformation of the density gradient. The effect of salinity on this energy is as strong as that of temperature, which means that by adding the contribution of salinity, the potential energy is doubled. TIWs modify and are modified by the salinity in the equatorial Atlantic. On the western edge of the basin, the Amazon plume results in even more salinity variability than in the equatorial Atlantic. The NBC rings, eddies that are 200 km in diameter, are highly contrasted structures. They trap the salty, CO2-rich waters of the NBC, but their rotation stirs water from the Amazon plume. The fresh water of the plume enhances the exchanges of CO2 and heat with the atmosphere. The northwestern TA in February 2020 was found to be a CO2 sink 10 times stronger than expected, and more than 40% of this flux is due to the effect of eddies. Their role is twofold, on the one hand they stir the plume which becomes a strong carbon sink, but also, they do not retain the CO2-rich surface signature of the waters they trap, and instead often stir freshwater filaments. The situation in summer is very different from the one in winter. The NBC changes its orientation by 90° and instead of following the South American coastline, it flows towards Africa. The NBC passes the mouth of the Amazon that is close to its maximum discharge and advects the plume eastwards. However, the NBC rings and the winds change this classical pattern. The formation and propagation of eddies make the plume discontinuous, and the winds favour a northwestward transport of fresh water. Thus, in August -September, whereas part of the plume indeed flows eastwards, another part is advected towards the Lesser Antilles. Particularly strong examples of this were observed in late summer 2021. This work shows the importance of the oceanic mesoscale for understanding key phenomena, such as the propagation of the TIWs and of the Amazon plume and the TAO carbon budget

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Seiler-Marie, Nathalie. "Modélisation et simulation des phénomènes d'ébullition et du transfert de chaleur dans la zone d'impact d'un jet sur une plaque chaude." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2004. https://hal.science/tel-04604377.

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Abstract:

Afin de contrôler les propriétés d'un produit issu de l'industrie sidérurgique, Robidou a réalisé des expériences de jets non-saturés impactant une plaque chaude. Ces expériences ont permis la caractérisation du phénomène de plateau de flux dans la zone d'impact du jet. L'objectif de la première partie est l'établissement d'un modèle pour ce phénomène. Ce modèle est basé sur l'existence supposée d'un phénomène transitoire d'oscillations périodiques des bulles en paroi. La relation donnant le flux de plateau est validée par les résultats expérimentaux issus de la littérature. Dans la seconde partie, l'approche physique conduisant au phénomène du plateau de flux est prise en compte lors de l'établissement d'un modèle de transfert de chaleur en paroi permettant de décrire tous les régimes d'ébullition. Ce modèle est ensuite implanté dans le logiciel "Neptune 3D local". Les résultats des simulations sont finalement comparés aux flux obtenus expérimentalement.

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Seiler-Marie, Nathalie. "Modélisation et Simulation des phénomènes d'ébullition et du transfert de chaleur dans la zone d'impact d'un jet sur une plaque chaude." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2004. http://oatao.univ-toulouse.fr/7641/1/seiler.pdf.

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Abstract:

Afin de contrôler les propriétés d'un produit issu de l'industrie sidérurgique, la connaissance de la température de la plaque lors de son refroidissement est essentielle. Ainsi, dans le but de déterminer la température des plaques de métal lorsqu'elles sortent du laminoir, Robidou a réalisé des expériences de jets sous-saturés impactant une plaque chaude. Ces expériences ont permis l'établissement de courbes d'ébullition et la caractérisation du phénomène de plateau de flux en ébullition de transition dans la zone d'impact du jet. L'objectif de la première partie de cette étude est l'établissement d'un modèle pour le phénomène de plateau de flux. Ce modèle est basé sur l'existence supposée d'un phénomène transitoire d'oscillations périodiques des bulles en paroi. En effet, des instabilités de Rayleigh-Taylor se développent à l'interface liquide/vapeur conduisant à la fragmentation des bulles lorsque leur diamètre dépasse un diamètre critique. La relation donnant le flux de plateau qui est dérivée de cette modélisation est validée par les résultats expérimentaux issus de la littérature pour une large gamme de vitesse du jet, de sous-saturations et de diamètre du jet. Dans la seconde partie de cette étude, l'approche physique conduisant au phénomène du plateau de flux est prise en compte lors de l'établissement d'un modèle de transfert de chaleur en paroi permettant de décrire tous les régimes d'ébullition. Ce modèle est ensuite implanté dans le logiciel polyphasique ‘Neptune 3D local'. Les résultats des simulations sont finalement comparés aux flux obtenus expérimentalement par Robidou en régime stationnaire et par Ishigai et al. en transitoire, au cours de trempes.

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Vacher, Maxime. "Etude de l’évaporation du CO2 dans des microcanaux intégrés dans des détecteurs en silicium : approches numérique et expérimentale." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALI048.

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Abstract:

En raison de ses bonnes propriétés thermo-physiques, et de son faible pouvoir de réchauffement (GWP), pour certaines applications scientifiques, le CO2 est considéré comme un fluide frigorigène pertinent pour le refroidissement des appareils électroniques. La prochaine génération de détecteurs de traces au LHC (CERN) dont l’installation est prévue en 2027, sera refroidie à des températures comprises entre +10°C et -40°C, en évaporant du CO2 liquide circulant dans des mini-canaux en titane attachés aux capteurs PIXEL en silicium de 4cm². Pour la génération suivante qui sera installée sur le Future Circular Collider (FCC) d’ici 2040, une nouvelle option explorée par le CERN est étudiée par l’équipe LEGI-LAPP. Cette solution innovante consiste à faire circuler le CO2 dans des micro-canaux intégrés dans le substrat de silicium directement à l’arrière des capteurs, réduisant au minimum les interfaces thermiques. Pour cela, il est nécessaire d’évaluer les performances thermiques de cette solution afin de valider ce choix technologique. Dans le cadre de cette thèse, plusieurs échantillons de multicanaux en silicium/pyrex ont été réalisés en salle blanche. Ces échantillons sont constitués d’une zone de détente (capillaires) reliée à une zone d’évaporation (microcanaux en parallèle). Pour des températures de saturation comprises entre -30°C et -40°C, des vitesses massiques allant de 250 kg/(m²s) et 1400 kg/(m²s), et des titres en vapeur entre 4% et 18%, le coefficient de transfert de chaleur entre la paroi en silicium et le CO2 a été évalué pour des flux de chaleur allant de 12 kW/m² jusqu’à 161 kW/m². Il en ressort que le coefficient de transfert de chaleur est fortement dégradé par l’augmentation de la vitesse massique, mais reste relativement indépendant de la densité de flux thermique. Des simulations numériques 2D d’écoulements réalisées avec l’approche Volume Of Fluid confirment cette tendance
Because of its good thermo-physical properties and low global warming power (GWP), for certain scientific applications, CO2 is considered a suitable refrigerant for cooling electronic devices. The next generation of trace detectors at the LHC (CERN), scheduled for installation in 2027, will be cooled to temperatures between +10°C and -40°C, by evaporating liquid CO2 circulating in titanium mini-channels attached to 4cm² silicon PIXEL sensors. For the next generation, to be installed on the Future Circular Collider (FCC) by 2040, a new option explored by CERN is being studied by the LEGI-LAPP team. This innovative solution involves circulating CO2 through microchannels integrated into the silicon substrate directly behind the sensors, minimizing thermal interfaces. To achieve this, it is necessary to evaluate the thermal performance of this solution in order to validate this technological choice. As part of this thesis, several silicon/pyrex multichannel samples were produced in a cleanroom environment. These samples consist of an expansion zone (capillaries) connected to an evaporation zone (parallel microchannels). For saturation temperatures between -30°C and -40°C, mass velocities ranging from 250 kg/(m²s) to 1400 kg/(m²s), and vapor contents between 4% and 18%, the heat transfer coefficient between the silicon wall and the CO2 was evaluated for heat fluxes ranging from 12 kW/m² to 161 kW/m². The results show that the heat transfer coefficient is strongly degraded by increasing mass velocity, but remains relatively independent of heat flux density. Numerical 2D flow simulations using the Volume Of Fluid approach confirm this trend

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Boscary, Jean. "Transfert thermique et flux critique dans un écoulement hélicoi͏̈dal en tube chauffé uniformément." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT096H.

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Abstract:

La conception des composants faisant face au plasma represente un enjeu capital pour les performances des prochains reacteurs a fusion thermonucleaire controlee. Ces elements de premiere paroi recevront des flux de chaleur excessivement eleves. Ils seront activement refroidis par des tubes de section exterieure rectangulaire dans lesquels circule de l'eau pressurisee en ebullition sous-saturee animee d'un mouvement helicoidal. Des experiences ont ete realisees afin d'analyser le transfert de chaleur et de determiner le flux de chaleur critique precurseur de l'assechement de la paroi. Des maquettes refroidies par de l'eau ont ete chauffees asymetriquement a l'aide d'un canon a electrons pour differentes conditions thermohydrauliques. L'apparition du flux de chaleur critique a ete detectee a l'aide d'une methode originale basee sur l'observation de la modification du champ de temperature sur la surface chauffee. La loi d'echange decrivant les differents modes de transfert de chaleur a la paroi du canal, convection forcee et ebullition sous-saturee, a ete etablie. Des simulations numeriques de la conduction de chaleur dans le materiau ont permis d'evaluer la distribution non homogene de temperature et de flux de chaleur a la paroi du canal non accessible a la mesure. La valeur du flux critique etant definie comme le flux de chaleur parietal maximal, on propose un modele de flux critique base sur le mecanisme d'assechement a la paroi de la sous-couche liquide situe sous un amas de vapeur. Ce modele est en accord avec l'experience

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Takherist, Djilali. "Structure crustale, subsidence mésozoi͏̈que et flux de chaleur dans les bassins nord-sahariens (Algérie) : apport de la gravimétrie et des données de puits." Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20052.

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Abstract:

Ce travail axe sur trois aspects differents a pour objectif principal: l'analyse de la structure crustale a partir des donnees gravimetriques, l'etude des mecanismes de formation du bassin mesozoique et son evolution par rapport au contexte geodynamique de la region, la determination et l'analyse de l'etat thermique actuel et ses implications geodynamiques possibles. Ainsi, une carte gravimetrique synthetique et homogene a ete etablie pour l'ensemble de l'algerie. On y identifie les differents domaines structuraux majeurs qui portent l'empreinte de la structuration panafricaine de la croute au moins jusqu'a l'atlas saharien au nord, et qui ont subi l'influence des episodes tectoniques ulterieurs. Une importante et nouvelle zone de suture panafricaine a ete proposee. Ceci vient appuyer l'hypothese de la formation de la chaine panafricaine par accolement successif. L'etude de la subsidence du ne saharien aboutit a un schema d'evolution complexe de ce bassin au cours du mesozoique. Des mecanismes simples sont invoques et leur interaction rend l'analyse plus difficile. La determination du flux de chaleur permet d'etablir une cartographie de ce parametre pour l'ensemble de l'algerie. Elle met en evidence l'existence d'une importante anomalie thermique dans les bassins au nord du hoggar. Des evidences geophysiques et petrologiques permettent d'associer cette anomalie thermique a l'existence d'un manteau superieur anormal sous les bassins sahariens

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Créon, Bocquet Laura. "Effets thermodynamiques de l'extension de la lithosphère sur les roches du manteau : modélisation et quantification des flux de carbone mantelliques vers la croûte." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066528/document.

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Abstract:

Cette thèse présente une quantification du CO2 dans le manteau lithosphérique Pannonien par l'étude de xénolites de péridotites remontées par le volcanisme alcalin de la Bakony, au nord du lac Balaton. Les études texturales et compositionnelles de xénolites ont mis en évidence un métasomatisme polyphasé du manteau lithosphérique. Le dernier épisode métasomatique résulte de la percolation de liquides silicatés de type adakite, issus de la fusion d'une lithosphère subductée. Lors du métasomatisme, ces fluides primaires ont réagi avec des amphiboles métasomatiques, pour former les magmas parents de la suite calco-alcaline observée à la surface du bassin. Le bilan CO2 de ces magmas et du manteau sous Pannonien a été contraint par une approche innovante couplant : (1) de la microtomographie au rayonnement synchrotron, (2) des mesures NanoSIMS, Raman et microthermométriques, et (3) des modélisations thermodynamiques. Les concentrations en CO2 des fluides primaires ont été quantifiées entre 9.0 et 25.4 wt. %, validant ainsi une source riche en fluides. Des teneurs de ~2000 ppm de CO2 ont été estimées comme représentatives du manteau lithosphérique Pannonien. Cet important réservoir lithosphérique de CO2 est probablement drainé par le système tectonique décrochant de la Mid Hungarian Zone, entrainant l'omniprésence de CO2 mantellique dans le Bassin pannonien
This work presents a quantitative investigation of the CO2 in the lithospheric mantle by the study of peridotite xenoliths brought up to the surface by alkaline volcanism in the Pannonian Basin (Central Europe). Textural and geochemical studies of mantle xenoliths highlight a polyphased metasomatism of the lithospheric mantle. The last metasomatic event is related to the percolation of silicate melts of adakite-like compositions, originated from slab melting. During metasomatism, primary fluids reacted with metasomatic amphiboles to form parental melts of the calc-alkaline series observed at the surface of the Pannonian Basin. The CO2 budget of adakite-like magmas and of the mantle below the Pannonian Basin was then constrained by an innovative approach on mantle xenoliths using (1) synchrotron X-ray microtomography, (2) NanoSIMS, Raman spectroscopy and microthermometry, and (3) thermodynamic models. The CO2 concentrations in adakite-like melts were estimated between 9.0 and 25.4 wt. %, in agreement with a fluid-rich source. CO2 concentrations of ~2000 ppm were determined as representative of the Pannonian lithospheric mantle. This significant CO2 lithospheric reservoir is probably tapped by the major shear zone of the Mid Hungarian Zone, resulting in the omnipresence of mantle CO2 in the Pannonian basin

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Koffi, Kouakou Urbain. "Distribution des paramètres du carbone et du flux de CO2 à l'interface air - mer dans l'Est de l'Atlantique tropical." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00945786.

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Abstract:

De juin 2005 à septembre 2007, six campagnes océanographiques ont été effectuées dans l'Est de l'Atlantique Tropical afin d'étudier principalement la distribution spatio-temporelle des paramètres du carbone océanique, les processus induisant leur variabilité et d'estimer les flux air -mer de CO2. 195 échantillons d'eau de mer de surface prélevés ont servi à l'analyse de l'alcalinité totale (TA) et le carbone inorganique dissous (DIC). Les distributions de la température de surface de la mer (SST), de la salinité de surface de la mer (SSS), de DIC et de TA ont permis de mettre en évidence un gradient nord -sud entre les eaux du nord et celles du sud du bassin. En effet, aux faibles (ou fortes) Salinités sont associées les faibles (ou fortes) TA et DIC. Dans la partie nord de la zone (0°-6°N) précisément dans le courant de Guinée apparaissent les faibles salinités, alcalinités et carbone inorganique, tandis que les fortes concentrations de ces paramètres sont observées au sud de l'équateur (0°-10°S) dans les eaux du courant sud équatorial. Toutefois, la SST présente une distribution contrastée à celles des autres paramètres. Aucune variabilité temporelle significative n'apparaissant dans les distributions de TA et DIC, l'ensemble des données des campagnes a été alors utilisé pour déterminer des relations empiriques uniques entre TA et SSS, et entre DIC, SSS et SST. Ces relations validées ont conduit au calcul de la fugacité de CO2. Des cartes mensuelles de fCO2 moyennes ont été établies, sur une grille de 1° latitude x 1° longitude, en utilisant des champs de données de SST et de SSS pour la zone de 10°E-10°W, 6°N-10°S pour la période de 2005 à 2007 des mois de juin à novembre. Le flux air-mer moyen mensuel de CO2 varie de 1,69 ±1,94 mmol m-2 d-1 (Novembre) à 2,78 ±1,65 mmol m-2 d-1 (Août) pour toute la région. Ces résultats ont permis la comparaison de nos flux air -mer et ceux de climatologie par l'utilisation du même coefficient d'échange. Nos flux air -mer estimés montrent un gradient plus important entre les eaux du nord et celles du sud de l'équateur que les estimations climatologiques. Cette différence est probablement due au nombre peu élevé de données en climatologie et aussi à la mauvaise résolution de sa grille (4° de latitude x 5° de longitude). Toutefois, les deux méthodes d'estimation de flux air -mer s'accordent que la zone de l'Est de l'Atlantique tropical est une source de CO2 pour l'atmosphère.

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Thomas, Anthony. "Transfert d'eau et de chaleur dans une pile à combustible à membrane : mise en évidence expérimentale du couplage et analyse des mécanismes." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0143/document.

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Abstract:

Les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) permettent de convertir efficacement de l'énergie chimique en électricité. Pour cela l'hydrogène s'oxyde sur une des électrodes de la pile, les protons ainsi créés traversent l'électrolyte (membrane) tandis que les électrons parcourant le circuit extérieur fournissent l'énergie électrique. Tous ces éléments se recombinent à la seconde électrode qui, à l'aide de la réduction de l'oxygène, va former de l'eau. Le rendement n'étant pas parfait, une partie de l'énergie des réactifs est aussi dégradée sous forme de chaleur. Malgré de récents progrès, la commercialisation à grande échelle des piles à combustible est toujours entravée par des problèmes de durabilité, liés notamment à la gestion de l'eau et de la température au sein de ce système. Afin de quantifier le comportement thermique et son effet sur le transport de l'eau, une pile à combustible a été instrumentée, permettant la mesure de la température aux électrodes, des flux de chaleur et d'eau. Les résultats montrent que de forts gradients de température (jusqu'à environ 30 K/mm) peuvent exister pour une pile fonctionnant dans des conditions standard. Il a été observé une nette influence du champ de température dans le coeur de pile sur le transport de l'eau qui se fait vers la partie la plus froide de la pile (généralement les canaux d'alimentation), l'eau traversant les couches de diffusion poreuses sous forme vapeur dans nos conditions expérimentales
Proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) make it possible to convert efficiently chemical energy into electricity. For this, hydrogen is oxidized at one of the electrodes of the cell, created protons pass through the electrolyte (membrane) while electrons flow across the external circuit provide the electrical energy. All these elements recombine at the second electrode, with oxygen, to produce water. Performance is not perfect within a cell and a part of the reactants energy is also degraded as heat. Despite recent advances, the large scale commercialization of PEMFC is still hampered by durability issues, some of them being related to water and thermal management. In order to quantify the thermal behavior and its effect on the water transport, a fuel cell has been instrumented for the electrodes temperature, water and heat fluxes measurement. The results show that high temperature gradients (up to about 30 K/mm) can exist in a cell operating under standard conditions. It was observed a clear influence of the temperature field in the cell on the water transport. Water flows towards the coldest part of the cell (usually the channels), passing through the porous layers in vapor phase in our experimental conditions

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Dissertations / Theses on the topic 'Flux de chaleur et de CO2'

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