Dissertations / Theses: 'Simulations de procédés'

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Montmain, Jacky. "Interprétation qualitative de simulations pour le diagnostic en ligne de procédés continus." Grenoble INPG, 1992. http://www.theses.fr/1992INPG0033.

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Abstract:

Nous proposons dans ce rapport un outil d'aide au diagnostic de defauts en ligne pour les procedes continus, destine a etre integre dans un systeme d'aide a la supervision. L'objectif est de detecter les dysfonctionnements du procede aussi precocement que possible et de les interpreter dans leur contexte afin d'en determiner l'origine. Les methodes de diagnostic a base de modeles, qui reposent sur la comparaison de donnees procede et de donnees modele, sont confrontees au cout et a l'imprecision de la modelisation, et au risque de mauvaise decision induit par les techniques de seuillage. Dans le systeme propose, un graphe causal constitue le modele dynamique du procede qui sert de reference pour la detection de defauts. L'evolution d'une variable est percue sous la forme d'une suite d'evenements, et representee par une fonction du temps, affine par morceaux. La simulation consiste en la propagation de ces evolutions de variable en variable dans le graphe grace aux arcs parametres; la segmentation assure la transformation en ligne des signaux echantillonnes d'acquisition en evolutions, necessaire a l'alimentation du simulateur. Le principe de la simulation evenementielle et l'imprecision des donnees ont entraine l'elaboration d'une comparaison modele-procede specifique, ou est introduit une egalite qualitative. La modelisation des differentes sources d'imprecision a l'aide du flou offre un module de detection robuste aux fausses alarmes. Enfin, le diagnostic de defauts permet de recherche la variable directement affectee par le dysfonctionnement mis en evidence dans la phase de detection: la prise en compte du temps dans la modelisation autorise la gestion des liens de causalite temporels entre variables pour expliquer la propagation de defauts

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Alliet, Marion. "Concepts et outils logiciels pour l'aide à l'analyse des résultats de simulations statiques de procédés." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT004G.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de definir de nouveaux concepts et de concevoir des outils logiciels pour l'aide a l'analyse des resultats de simulations de procedes continus en regime permanent. L'auteur montre que l'aide sera d'autant plus efficace que la structuration de l'information sera proche de la vision de l'utilisateur. Ainsi, dans une premiere partie, une synthese bibliographique des modelisations orientees utilisateur et des outils d'aides existants, tels qu'interfaces graphiques ou systemes experts, est effectuee. La modelisation proposee repose sur trois concepts generaux : l'agregation, le modele fonctionnel et le chemin. L'agregation, qui autorise differents niveaux d'abstraction, est appliquee aux elements constitutifs d'un procede : appareils, courants de matiere et d'energie et constituants. Les modeles fonctionnels ont pour objectif d'etudier le procede d'apres les fonctions qu'il doit remplir. Deux fonctions principales ont ete identifiees : reagir et separer ; leur modeles fonctionnels et les criteres d'evaluation associes ont ete developpes. Utilises conjointement, les concepts d'agregation et de modeles fonctionnels permettent de degager les roles respectifs des elements ou agregats d'un procede. Quant au chemin, il consiste a suivre l'evolution d'un constituant ou d'une propriete physique le long des courants du procede. Ce concept permet une vision du procede par constituant ou par propriete et non plus uniquement par courant. Les outils developpes, sur la base des elements de modelisation proposes, sont la visualisation et la verification de contraintes. La visualisation fournit une representation graphique du fonctionnement du procede. La verification de contraintes consiste en la comparaison des resultats de la simulation avec un type de fonctionnement attendu du procede, tels que le respect de normes et la satisfaction d'objectifs globaux. Les concepts et les outils proposes, leur complementarite et leurs utilisations et interets specifiques pour l'analyse des resultats sont illustres au travers d'exemples et d'un logiciel prototype.

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Wardag, Alam Rahman Khan. "Hydrodynamic and heat transfer study in corrugated wall bubbling fluidized bed experiments and CFD simulations." Doctoral thesis, Université Laval, 2013. http://hdl.handle.net/20.500.11794/24626.

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Abstract:

Considérant l'effet des parois sur la croissance des bulles, nous avons récemment utilisé des plaques ondulées comme cloisons dans des lits minces fluidisés gaz-solide à multi-compartiments. Des analyses approfondies de la dynamique des bulles et du transfert de chaleur paroi-lit dans des lits fluidisés à cloisons planes (FWBFB) ou ondulées (CWBFB) ont été effectuées pour une variété de déclinaisons pariétales et des conditions d'opération couvrant une large gamme d'angles d'ondulation (θ = 120 °, 90 °), de distances moyennes inter-paroi (C), de hauteurs initiales de repos du lit et des rapports de vitesses superficielles du gaz aux vitesses minimales de barbotage, Ug/Umb. Il a été observé que le débit de gaz nécessaire pour amorcer le barbotage était plus faible dans le cas du CWBFB. Par ailleurs, un réseau de zones cou (distance minimale) et hanche (distance maximale) du CWBFB a également favorisé la rupture des bulles, une haute fréquence des bulles, une faible vitesse de montée des bulles et donc tous convergeant vers une meilleure distribution de gaz. Le CWBFB a offert un fonctionnement de fluidisation gaz-solide stable, une faible hauteur de désengagement de transport (HDT) comparé à FWBFB. CWBFB offert significanlty supérieur coefficient de transfert de mur-à-lit chaleur comapred à FWBFB. Des simulations complètes de type mécanique des fluides numériques (CFD) transitoires Euler-Euler 3-D ont également été menées, ce qui a permis de mieux comprendre les effets de parois ondulées sur l'augmentation de la force de traînée sur les particules dans des zones à hautes pressions convergentes-divergentes des parois ondulées. Ceux-ci ont indiqué des changements notables dans le régime de fluidisation en remplaçant les parois planes par des parois ondulées et ont en outre révélé que les zones cou étaient responsables de la création des instabilités comparativement aux zones hanche. La moyenne dans le temps des contours de la fraction volumique simulée de gaz a corroboré avec les résultats expérimentaux que le CWBFB a offert la meilleure distribution de gaz par rapport à FWBFB. Les profils axiaux de la moyenne dans le temps de la fraction volumique solide simulée ont montré que CWBFB réduit de façon nette la HDT.
With the endeavor of approaching an ideal allothermal gasifier, recently our group proposed a reactor concept of allothermal cyclic multi-compartment bubbling fluidized beds for biomass gasification with steam. The concept consisted of multiple intercalated parallelepipedic slim gasification and combustion compartments to enhance unit heat integration and thermal efficiency while preventing contact between flue gas and syngas to generate a N2-free high-quality biosyngas. However, the efficiency of contacting between gas and particles in bubbling fluidized beds is dictated to a large extent by the bubble dynamics which impacts mixing, heat and mass transfers. Literature showed that the decrease in clearance between flat walls for slim fluidization enclosures or in diameter for cylindrical vessels would make fluidized beds very sensitive to wall effects and prone to operate in slug flow regime. Since the occurrence of slugging in multi-compartment slim beds could reduce their thermal and chemical efficiency, the objective of current work was to devise suitable strategies in treating the incipient bubbles to suppress the slugging behavior of bed. By considering the effect of walls on bubble growth, we recently employed corrugated plates as separating walls in slim multi-compartment gas solid fluidized beds. Thorough analyses of bubble dynamics and wall-to-bed heat transfer in flat- (FWBFB) and corrugated- (CWBFB) wall bubbling fluidized beds were performed for a variety of wall declinations and operating conditions covering a range of corrugation angles (θ=120o, 90o), average inter-wall clearances (C), initial rest bed heights (Hi) and ratios of gas superficial velocity to minimum bubbling velocity, Ug/Umb. It was observed that gas flowrate required to achieve the incipient bubbling condition was lower in case of CWBFB. A network of neck (minimum clearance) and hip (maximum clearance) locations in CWBFB also promoted bubbles breakup, higher bubble frequency, lower bubble rise velocity and thus all converging into a better gas distribution. CWBFB offered stable gas-solid fluidization operation and lower transport disengagement height as compared to FWBFB. During the experimental work, digital image analysis technique and fast response heat flux probes were employed to study the effects of operating and geometrical parameters on bubble dynamics and wall-to-bed heat transfer. Two artificial neural network correlations valid both for FWBFB and CWBFB were recommended for the estimation of bubble frequency and size (equivalent diameter). Full 3-D transient Euler-Euler CFD simulations with kinetic theory of granular flow were also carried out which helped shaping an understanding of the effects of corrugated walls on increasing the drag force on particles in the converging-diverging high-pressure zones in corrugated walls. The dynamic fluctuations in the simulated solid phase volume fraction, granular temperature and granular pressure were monitored to determine their standard deviations. These revealed notable shifts in the fluidization regime by replacing flat walls with corrugated walls and further revealed that necks were responsible for inception of instabilities as compared to hips. Time averaged contours of simulated gas volume fraction corroborated with experimental findings that CWBFB offered better gas distribution as compared to FWBFB. Axial profiles of simulated time averaged solid volume fraction and granular temperature showed that CWBFB significantly reduced the transport disengagement height as compared to FWBFB.

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Paraiso, Kolani. "Modélisation et simulation numérique de l’élaboration du verre dans les procédés de vitrification des déchets nucléaires de haute activité." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS401.

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Abstract:

Le procédé de calcination-vitrification est la solution utilisée en France depuis plus de 30 ans pour le conditionnement des déchets nucléaires de haute activité issus du retraitement des combustibles usés. L’utilisation des outils numériques s’est rapidement révélée indispensable dans la démarche de compréhension et d’amélioration continue du procédé. Depuis une dizaine d’années, des travaux de simulation numérique des aspects thermiques, hydrauliques et électromagnétiques des fours de vitrification ont été réalisés notamment dans le cadre du développement du creuset froid, un nouveau type de four mis en service en 2010. Dans la continuité de ces travaux, il s’agit dans cette étude d’ajouter aux simulations existantes, les aspects chimiques se déroulant lors de l’élaboration du verre notamment lors de l’alimentation du bain de verre en précurseurs (fritte de verre et déchets calcinés). En ce sens, une modélisation d’un point de vue cinétique et enthalpique du mécanisme réactionnel a été proposée à partir des données d’analyses thermiques. Le couplage de ce modèle avec les outils de simulations magnéto-thermo-hydrauliques a été mis en œuvre et validé à partir des essais réalisés à l’échelle maquette et sur la base des données existantes à l’échelle industrielle. Une attention particulière a été accordée à l’identification de la nature des réactions chimiques
The calcination-vitrification process has been used in France for over 30 years for the containment of high level nuclear waste arising from the spent fuel reprocessing. The use of numerical tools has proved to be essential for the process understanding and optimization. In the past ten years,numerical simulation works on the thermal, hydraulic and electromagnetic aspects involved in the vitrification process have been carried out in the context of the cold crucible development, a new type of furnace commissioned in 2010. As a continuation of these studies, the objective of the phd work is to add to the existing simulations, a modeling of the chemical aspects taking place during the nuclear glass synthesis, especially during the feeding with glass frit and calcine. In this perspective, a kinetic modeling of the reaction mechanism has been proposed based on data from thermal analyses. The coupling of this model with the magneto-thermo-hydraulic simulation tools was implemented and validated based on tests carried out at the mock-up scale and data from the industrial scale. Particular attention has been paid to identifying the nature of chemical reactions

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Grolleau, Vincent. "Approche de la validation expérimentale des simulations numériques de la coupe avec prise en compte des phénomèn locaux à l'arête de l'outil." Nantes, 1996. http://www.theses.fr/1996NANT2064.

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Abstract:

L'impact économique des coûts de fabrication impose l'optimisation de l'usinabilité et donc le développement d'outils de modélisation de la coupe permettant l'étude ou la prévision des phénomènes rencontrés au cours de l'usinage. Cependant, la coupe des métaux est un phénomène complexe. Les différentes modélisations de la coupe utilisent des paramètres d'entrée, qui sont pour la plupart issus d'essais de coupe alors que les seules mesures facilement accessibles sont les efforts de coupe et la géométrie du copeau. La validation d'une simulation de la coupe est alors rendue délicate puisque les mêmes résultats expérimentaux ne peuvent être utilisés à la fois pour bâtir et valider la modélisation. Dans ce travail, nous étudions des méthodes d'analyses des résultats expérimentaux permettant d'une part d'informer la simulation numérique au niveau de l'interface outil-matière et d'autre part d'en assurer la validation expérimentale. A cette fin, nous choisissons de solliciter de différentes manières l'interface entre l'outil et la matière coupée en sélectionnant des outils possédant différents rayons d'arête, et en usinant un acier de type 42cd4 dans sa version normale et sa version à usinabilité améliorée. En conclusion des études expérimentales et numériques, nous notons que les effets locaux à l'arête ont une influence directe sur l'épaisseur du copeau et sur l'orientation de la résultante des efforts de coupe. L'analyse de l'orientation des directions principales de déformation du copeau ainsi qu'une méthode expérimentale de décomposition des efforts nous permettent de disposer de deux paramètres expérimentaux indépendants pouvant informer et valider la simulation numérique de la coupe

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Bahrani, Seyed Amir. "Modification des propriétés physico-chimiques de l'amidon par procédés hydrothermiques : Contribution à l'étude des transferts couplés chaleur-masse." Phd thesis, Université de La Rochelle, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00823904.

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Abstract:

L'amidon, biopolymère de réserve, composant majeur des céréales et des plantes de grande culture, trouve de nombreuses applications industrielles après transformation hydrothermique. L'objectif de la thèse est d'étudier les modifications des propriétés structurales et fonctionnelles de l'amidon de maïs standard modifié par traitement physique, de type hydrothermique à l'aide de trois procédés. L'intensification des traitements, dans un contexte où le développement durable apparaît comme une priorité majeure, s'inscrit dans la large thématique de la valorisation des agro-ressources et du développement des procédés de transformation consacrés aux ressources carbonées renouvelables. La caractérisation des modifications des propriétés physicochimiques de l'amidon,générées par les traitements a été réalisée, dans l'objectif de relier les différences aux comportements thermique(transitions de phase, empesage) et rhéologique (comportement à l'écoulement et viscoélasticité) des amidons hydrotraités. Les traitements physiques appliqués aux amidons ont conduit à des modifications plus ou moins importantes de leurs structures. La maîtrise de l'utilisation de l'amidon nécessite la bonne connaissance des transitions de phase impliquées et des structures résultantes, fonction principalement de la teneur en eau et de la température. Dans cet objectif, une partie des travaux de thèse a été consacrée à la compréhension des phénomènes physiques à l'origine des transferts de matière et de chaleur dans le matériau amylacé pendant son hydrotraitement, ainsi que les équations régissant ces transferts. Un modèle phénomènologique de transfert couplé de masse et de chaleur a été développé, tenant compte des réactions biochimiques qui ont lieux simultanément dans le matériau, en présence d'eau et de chaleur. Les résultats de la modélisation numérique, à l'aide de la méthode des éléments finis, a permis de définir la répartition spatiale, des paramètres variables(température, teneur en eau,...), dont l'influence est déterminante sur la progression des réactions de fusion.

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Pigeon, Laurent. "Environnement Interopérable Distribué pour les Simulations Numériques avec Composants CAPE-OPEN." Phd thesis, Grenoble INPG, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00347388.

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Abstract:

La complexité des applications numériques de calcul scientifique ne cesse de croître. Cette difficulté revêt alors deux formes. La première est une complexité logicielle qui nécessite l'intégration de divers codes de calcul toujours plus sophistiqués et spécialisés à la simulation de phénomènes physiques complexes. La seconde forme de complexité est calculatoire où les composants de calcul nécessitent toujours plus de ressources et de capacité de stockage afin de modéliser, entre autres, les phénomènes au plus proche de la physique « réelle ».

Dans le domaine de la simulation des procédés assistée par ordinateur, la complexité logicielle est masquée par le standard CAPE-OPEN qui répond aux besoins d'intégration de codes tiers. Il propose des spécifications d'interfaces, basées sur une approche par composants logiciels tels que DCOM ou CORBA. Cette thèse apporte une solution à la complexité calculatoire. Pour cela, nous étudions le problème de la distribution de la charge de calcul des simulations des procédés sur des architectures de type grappe de calcul dont les composants sont au standard CAPE-OPEN. Une exécution distribuée performante requiert la distribution des activités concurrentes de l'application tout en minimisant le volume de données à échanger via le support de communication.

Dans ce contexte, nous présentons une analyse fine du schéma d'exécution des simulations de procédés qui conduit à la conception de deux environnements distribués d'exécution. Le premier nous a permis de quantifier le gain atteignable sur une grappe de calcul à travers la simulation de plusieurs cas tests métier. Toutefois, les contraintes technologiques industrielles se sont avérées peu propices à l'implémentation d'un environnement distribué visant à s'approcher de l'optimal. Par conséquent, la définition d'un second prototype basé sur le moteur exécutif KAAPI a été mené à bien. Afin de répondre à nos besoins, nous l'avons étendu aux techniques « statiques » d'exécution. Fort de cet environnement, nous avons entrepris d'étudier différentes politiques d'ordonnancement. L'environnement KAAPI couplé à notre extension ouvre de larges perspectives d'études dans le cadre plus large des applications numériques de calcul scientifique.

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Esposito, Laura. "Mise en oeuvre de procédés innovants pour l'optimisation de contacts TiSi pour les technologies imageurs avancées." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2021. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/210319_ESPOSITO_505pj561fjb969hmp55qmrno_TH.pdf.

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Abstract:

Dans les dispositifs de capteurs d’image les siliciures de titane sont utilisés afin de réaliser les contacts entre les transistors et les interconnections de cuivre. Une nouvelle problématique émerge alors d’une co-intégration des contacts en siliciures de Ti et de nickel : former le siliciure de titane optimal (C54-TiSi2) a une température plus faible que la température de formation classique (800°C). Afin de réduire la température de formation du siliciure, l’influence du recuit laser nanoseconde UV (UV-NLA) sur la formation des contacts en siliciures de Ti a été étudiée. Pour cela, des dépôts consécutifs de films de Ti et de TiN avec des épaisseurs inférieures à 10 nm ont été réalisés après un traitement de surface spécifique. Des recuits par UV-NLA à différentes densités d’énergies appliquées selon différents nombres de tirs et suivis par des recuits thermiques rapides (RTA) ont été réalisés. Les différents échantillons ont été caractérisés par plusieurs méthodes dont la mesure quatre pointes, la diffraction de rayons X, et la microscopie électronique en transmission. L'utilisation du UV-NLA permet la formation d’une phase amorphe à l’état solide, puis dans le cas de l’utilisation du laser avec plusieurs tirs combinés à un RTA ultérieur, la formation de la phase C54-TiSi2 à basse température a été démontrée. Les études réalisées sur les substrats dopés et/ou polycristallins, ainsi que ceux sur plaques avec motifs photolithographiés indiquent que dans l’état actuel, l’intégration du traitement UV-NLA dans le processus d’industrialisation est plus complexe qu’escomptée. Des perspectives permettant de favoriser l’intégration de ce nouveau recuit sont également discutées
In image sensor devices, Ti silicides are used to establish contacts between transistors and copper interconnects. A new problematic emerges with the co-integration of Ti-based and Ni-based silicided contacts: the titanium silicide (C54-TiSi2) needs to be formed at a lower temperature than the conventional formation temperature (800°C). In order to reduce the temperature of silicide formation, the influence of nanosecond laser annealing on Ti silicide contact formation has been investigated in this PhD work. To do so, consecutive deposition of Ti and TiN films with thicknesses below 10 nm were carried out after a specific surface treatment. Annealing by UV nanosecond laser (UV-NLA) at different energy densities, different numbers of shots and followed by rapid thermal annealing (RTA) for various temperatures were performed. The different samples were characterized by several methods including: four-point probe measurements, X-ray diffraction, and transmission electron microscopy. The main results obtained with the use of UV-NLA are the following: it enables the formation of an amorphous phase in the solid state and the formation of the metastable C40-TiSi2 phase becomes possible by melting the first nanometers of the substrate. By combining multiple laser shots and a subsequent RTA, the formation of the C54-TiSi2 phase at low temperature of 650 °C has been demonstrated. Studies carried out on doped and/or polycrystalline substrates, as well as on wafers with nanometric patterns indicate that, in the current state, the integration of UV- NLA into the industrial process is more complex than expected. Prospects for promoting the integration of UV-NLA are also discussed

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Thibaud, Sébastien. "Contributions à la modelisation des aciers à effet trip en mise en forme : simulations et influences des procédés de fabrication sur le comportement en service." Besançon, 2004. http://www.theses.fr/2004BESA2063.

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Mbaye, Cheikh Tidiane. "Contribution à la simulation dynamique des procédés agro-alimentaires : application au procédé d'extraction de l'huile d'arachide." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0470.

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Abstract:

L'objet de ce travail est de proposer une modélisation dynamique des opérations unitaires du procédé d'extraction par solvant de l'huile à partir de la graine d'arachide en vue de la simulation dynamique du procédé complet. Les opérations unitaires du procédé d'extraction des huiles oléagineuses sont proches de celles rencontrées en génie chimique. C'est ainsi qu'il est possible d'espérer qu'une simulation dynamique du procédé complet puisse avoir des effets bénéfiques sur l'analyse de tels procédés. De plus, la littérature scientifique ne fournissait pas de méthodes générales de détermination des propriétés thermodynamiques des corps purs et des mélanges rencontres dans les matières premières oléagineuses. Les outils de simulation dynamique des procédés, tels que le logiciel Speedup, par leur possibilité d'introduire ses propres données sur les différents mélanges rencontres sont des moyens efficaces pour la simulation des opérations unitaires de traitement des huiles végétales. La modélisation dynamique des opérations unitaires a été effectuée avec un traitement spécifique des données thermodynamiques. La simulation dynamique du procédé complet a été effectuée en tenant compte de ces modèles dynamiques spécifiques et d'un système adapte de contrôle-commande. A partir de cette modélisation, il a été possible d'étudier un atelier de trituration comprenant les opérations unitaires d'extraction par solvant et de distillation par évaporation a double effet ; une simulation dans des conditions de fonctionnement industriel avec système de contrôle-commande a pu être réalisée avec succès. Le modèle dynamique proposé est très flexible ; il peut s'adapter facilement à une amélioration du procédé ou s'intégrer à une stratégie globale de contrôle-commande.

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Mas, Fons Aina. "Life cycle assessment of selected battery-grade materials needed for the energy transition : operational strategies for inventory data collection and generation." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0173.

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Abstract:

Il est impératif de décarboner le système énergétique actuel pour atteindre les objectifs climatiques et notamment la neutralité carbone d’ici 2050. Les batteries, en particulier les batteries lithium-ion (LIB), sont un maillon essentiel de la transition énergétique, notamment pour la mobilité électrique et le stockage d'énergie. Par conséquent, la demande de matériaux spécifiques et cruciaux pour les LIB va largement augmenter dans le futur. A court terme, les capacités de recyclage semblent trop limitées pour répondre à cette demande, rendant l'extraction et le raffinage des matières premières encore nécessaires.flIl est donc nécessaire d’évaluer les impacts environnementaux associés à la chaîne d’approvisionnement des matières premières pour s’assurer de la durabilité environnementale des LIBs. Par ailleurs, ces chaînes d'approvisionnement sont sujettes à des changements occasionnés par des facteurs tels que les variations de la teneur en minerai et des développements technologiques pouvant influencer les impacts environnementaux. Dans ce contexte, l'analyse du cycle de vie (ACV), en tant que méthodologie standardisée et largement utilisée, est adaptée pour évaluer les impacts environnementaux associés à toutes les étapes du cycle de vie d’un produit tel que les LIBs. Cependant, la fiabilité des résultats de l'ACV dépend fortement de la disponibilité de données, notamment pour évaluer les aspects futurs. La collecte et la génération de données d’inventaire du cycle de vie (ICV) est l'un des aspects les plus chronophages et exigeants en ressources lors de la réalisation d’ACV. C’est d’autant plus le cas lorsque les données d'inventaire doivent refléter les changements potentiels de la chaîne d'approvisionnement des LIB, et ainsi permettre une prise de décision éclairée sur la mise en oeuvre de stratégies à long terme.flCette thèse explore les stratégies opérationnelles pour générer et collecter les données d'inventaire nécessaires pour les études ACV des matériaux pour les batteries, en tenant compte des facteurs actuels et futurs de la chaîne d'approvisionnement.flLa pertinence d’évaluer les matériaux à des niveaux de qualité « batterie » et à partir de données primaires des industriels, est tout d’abord étudiée via un cas d’étude portant l’utilisation de carbone (acétylène noir) en tant qu’additif conducteur. Ensuite, l’utilisation de résultats d’ACV issus de la littérature permet d’évaluer les compromis environnementaux entre le graphite naturel et synthétique de qualité batterie.flParmi les stratégies identifiées, un accent est mis sur la génération de données ICV via des simulations de procédés. Un état de l'art du couplage de la simulation des procédés et de l'ACV dans le secteur des matières premières minérales et métalliques est réalisé et fait l’objet d’une revue critique. Ainsi, lafl6flthèse explore dans quelle mesure la simulation des procédés peut être appliquée dans le cadre de l'ACV pour intégrer des facteurs tels que la diminution de la teneur en minerai ou des développements technologiques. La simulation des procédés est appliquée à deux études de cas: la production de carbonate de lithium à partir de diverses sources et teneurs en minerai, et la production de sulfate de nickel par lixiviation acide à haute pression ou bio-lixiviation, une technologie encore à un niveau de maturité faible.flEnfin, la thèse discute des effets des principaux facteurs de production (actuels et futurs) des matériaux sur les impacts environnementaux d'une cellule de batterie en considérant plusieurs scénarios dans le contexte de la transition énergétique, et en utilisant les données générées et collectées pendant ces travaux. En conclusion, cette thèse souligne la pertinence de l'utilisation de données appropriées pour la production de matériaux de qualité batterie et met en lumière le potentiel du couplage de la simulation de procédés avec l'ACV
A shift away from the current fossil-based energy supply and usage system is imperative to combat global warming. This energy transition prominently features the adoption of battery technologies, especially lithium-ion batteries (LIBs), which are considered key for enabling applications like electro-mobility and energy storage. This shift entails a surge in demand for specific materials crucial for LIBs. Closed-loop recycling, especially in the short term, will have limited capacity to meet this demand growth. Therefore, to maintain an overall supply-demand balance, mining and refining raw materials will be necessary.flConducting a comprehensive analysis of the environmental impacts associated with the LIBs supply chain is crucial for ensuring their environmental sustainability. In addition, the supply chain is subject to change, with factors like ore grade variations and technological developments potentially influencing environmental impacts. In this context, life cycle assessment (LCA) is the standardized and most widely methodology to assess the environmental burdens associated with products across all stages of their life cycle. Yet, the reliability of LCA results heavily dependent on the availability of appropriate data, particularly when considering future aspects.flDuring the life cycle inventory (LCI) phase, the aim is to identify and quantify the inputs and outputs according to the defined system boundaries. Collecting and generating LCI data is one of the most time-consuming and resource-intensive aspects of LCA studies. However, inventory data that reflects the current state and the potential changes within the LIB supply chain is essential for informed decision-making, and long-term strategy implementation to mitigate environmental burdens within the battery industry.flTherefore, this thesis delves into operational strategies for generating and collecting the necessary inventory data for LCA studies of battery-grade materials, considering both current and future supply chain factors. It examines the role of carbon in LIBs as a conductive additive and anode material, discussing the relevance of ensuring battery-grade quality consideration in the LCI and its influence on LCA results. The production of battery-grade acetylene black in Europe is evaluated using primary plant data. Additionally, the trade-offs between natural and synthetic battery-grade graphite are analyzed, with LCA results derived from literature data.flAmong the identified strategies, a significant focus is placed on the generation of LCI data via process simulations. The state-of-art of coupling process simulation and LCA within the minerals and metals raw materials sector is examined. Building on this, the thesis investigates the extent to which process simulation can be further utilized within the LCA framework to incorporate factors such as ore gradefl4fldecline or technological developments. Process simulation is applied to two material case studies: the production of lithium carbonate from various sources and ore grades, and the production of nickel sulfate through high-pressure acid leaching or bio-leaching—a technology still at low readiness level.flFinally, the thesis discusses the effects of key battery material production factors on the environmental impacts of a battery cell by considering multiple scenarios in the context of the energy transition, and using the data generated and collected within this research. In closing, this thesis underlines the relevancy of using appropriate data for battery-grade materials production and highlight the promising avenue of coupling process simulation with LCA

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Panzone, Carlotta. "Etude et optimisation du procédé d’hydrogénation du dioxyde de carbone en hydrocarbures gazeux et liquides." Thesis, Lyon, 2021. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03789618.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'étude de la réaction d'hydrogénation du dioxyde de carbone vers des hydrocarbures gazeux et liquides sur un catalyseur supporté K-Fe/Al2O3. Le sujet s'inscrit dans le cadre des technologies Power-to-X qui visent à stocker les excès d’énergie électrique issue des énergies renouvelables sous forme de composés chimiques gazeux et liquides. En particulier, l'électricité est utilisée pour produire de l'hydrogène via l’électrolyse de l'eau, puis l'hydrogène obtenu est utilisé pour convertir le dioxyde de carbone en hydrocarbures. Ces hydrocarbures peuvent avoir des applications comme matière première dans l'industrie chimique ou comme carburants dans le domaine des transports. L'hydrogénation du dioxyde de carbone est une réaction catalytique, généralement réalisée sur des catalyseurs à base de fer, et s’effectue en deux étapes : d'abord, le dioxyde de carbone est converti en monoxyde de carbone via la réaction inverse de conversion eau-gaz (RWGS), puis le monoxyde de carbone est transformé en hydrocarbures via la synthèse Fischer-Tropsch (FT). L'une des principales contraintes de cette réaction est sa faible sélectivité, car une grande variété d'hydrocarbures peut être obtenue. Pour une éventuelle application de ce procédé à l'échelle industrielle, il est nécessaire de comprendre comment la sélectivité de la réaction pourrait être orientée vers la formation des produits visés. Dans ce travail, une étude expérimentale à l'échelle du laboratoire a été réalisée dans un lit fixe continu et un protocole analytique qui permet la quantification de tous les produits obtenus a été développé. De plus, nous avons développé un modèle macro-cinétique qui décrit avec une approche semi-empirique la formation de tous les produits considérés ; et un modèle micro-cinétique, qui contribue à apporter un éclairage sur les mécanismes de réaction possibles. Enfin, nous avons modélisé un réacteur à plus grande échelle avec des approches hétérogène et pseudo-homogène et nous avons simulé le procédé global pour estimer son bilan carbone et son efficacité énergétique
This thesis is focused on the study of the carbon dioxide hydrogenation reaction towards gaseous and liquid hydrocarbons over a supported K-Fe/Al2O3 catalyst. The subject is part of the framework of the Power-to-X technologies that aim at storing surplus electric power derived from renewable energy into the form of gaseous and liquid chemical compounds. In particular, the electricity is used to perform the water electrolysis to produce hydrogen, then the obtained hydrogen is used to convert carbon dioxide into hydrocarbons. These hydrocarbons can have applications as feedstock in the chemical industry or as fuels in the transport field. The carbon dioxide hydrogenation is a catalytic reaction, generally performed over Fe-based catalysts, consisting in two steps: first, carbon dioxide is converted into carbon monoxide via the reverse water-gas shift reaction (RWGS), and then it is further transformed into hydrocarbons via the Fischer-Tropsch synthesis (FT). One of the main constraints of this reaction is its low selectivity, as a variety of hydrocarbons can be obtained. For an eventual application of this process at the industrial scale, it is necessary to deeper understand and better describe the selectivity of the reaction to optimize the productivity of the desired products. In this work, we have carried out an experimental study of the reaction in a lab-scale fixed bed reactor and developed an analytic protocol that allows the quantification of all the products obtained. Moreover, we have developed a macro-kinetic model that describes with a semi-empirical approach the formation of all the products considered; and a micro-kinetic model, that contributes to give insights about the reaction mechanism. Finally, we have modelled a scaled-up reactor with a heterogeneous and a pseudo-homogeneous approach and we have simulated the global process to estimate its carbon and energy efficiencies

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Krystallidis, Antoine. "Application du génie des procédés aux biotechnologies marines : étude de faisabilité, modélisation et simulation dynamique d'un procédé de culture de microalgues." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1994. http://www.theses.fr/1994ECAP0371.

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Abstract:

Un nouveau procèdé pour la culture de microalgues a été conçu et développé. Ce procédé est basé sur l'amélioration simultanée du transfert de matière gaz-liquide et de la vitesse de photosynthèse dans un système venturi éclairé. Une étude de faisabilité a été menée sur le photobioréacteur avec plusieurs souches microalgales. Les concentrations en biomasse et les taux de croissance obtenus ont été importants et prometteurs. De plus, un modèle a été élaboré pour décrire le comportement d'une souche microalgale dans le procédé de culture. Les résultats du modèle ont été validés par rapport aux résultats expérimentaux, à l'acide de la simulation dynamique, effectuée sur le simulateur généralisé « SpeedUp ».

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Daubas, Bruno. "Modélisation et simulation des procédés continus et discontinus." Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT023G.

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Abstract:

L'auteur presente une architecture generale de simulateur de procedes chimiques continus et discontinus. Une etude des problemes generiques poses par les ateliers discontinus est exposee. Apres avoir mis en evidence l'interet de decoupler le modele mathematique d'un procede discontinu en modele discret et modele continu, les points suivants sont abordes: ? le choix d'un modele global de la partie discrete du procede: le reseau de petri. Un algorithme de creation automatique d'un rdp a partir des donnees du procede est decrit. L'outil rdp dont l'utilisation dans ce domaine de la simulation est nouvelle, fait l'objet d'une description detaillee assez exhaustive. ? les strategies de modelisation et de simulation de la partie continue sont adaptees aux contraintes posees par le dialogue avec le rdp, d'une part, et avec l'integrateur d'autre part. Le simulateur est presente a travers l'etude de deux exemples qui prouvent les capacites mettant en valeur l'interet des resultats fournis par un tel outil

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Darnon, Estelle. "Intensification des procédés de purification de milieux biologiques par intégration de l'ultrafiltration : de la modélisation des transferts locaux à une simulation globale du procédé." Montpellier 2, 2001. http://www.theses.fr/2001MON20108.

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Cuille, Pierre. "Approche de la simulation dynamique : application aux procédés discontinus." Toulouse, INPT, 1986. http://www.theses.fr/1986INPT013G.

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Abstract:

Etude par simulation d'un reacteur agite homogene, travaillant eventuellement a ebullition. Puis developpement d'un logiciel de simulation d'operations de distillation en discontinu, avec ou sans reactions chimiques. Etude des problemes theoriques et de leur mise en oeuvre numerique

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Leyval, Lydie. "Raisonnement causal pour la simulation de procédés industriels continus." Grenoble INPG, 1991. http://www.theses.fr/1991INPG0054.

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Abstract:

Nous proposons un outil de simulation en ligne de procedes continus, destine a etre integre dans un systeme d'aide a la supervision. L'objectif est de presenter et d'expliquer a l'operateur le comportement futur global du procede lors de modifications pertinentes detectees sur les entrees ou sur des perturbations mesurables. Nous avons choisi comme atelier pilote une partie d'une unite de retraitement de combustibles irradies. Le procede est modelise par un graphe causal, dont les nuds figurent les variables pertinentes pour l'operateur, et les arcs les relations de cause a effet entre ces variables. Chaque arc est en fait le support d'une fonction de transfert qualitative (ftq), traduisant l'influence de la variable amont de l'arc sur la variable aval en termes de retard pur, gain statique, temps de reponse,. . . Ce modele est la base de connaissances utilisees pour la simulation; la notion de causalite qui guide la modelisation permet de generer des explications sur le comportement du procede. L'evolution d'une variable dans le temps est representee par une fonction affine par morceaux. La recherche d'une decomposition d'une evolution, adaptee a la simulation en ligne, nous a conduit a la notion d'evenement. L'algorithme de simulation propage alors des evenements de variable en variable, grace aux ftqs portees par les arcs du graphe. La simulation de l'atelier etudie nous a permis de clarifier la strategie de gestion du temps a adopter

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Goth, Constantin. "Ingenierie des lois de comportement et simulation thermomécanique du procédé de fonderie." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066527.

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Maragno, Angela. "Photo-electrochemical cells for green H2 production : a contribution to scaling up studies." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2024. http://www.theses.fr/2024LYO10038.

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Abstract:

Mon projet de thèse porte sur l'étude comparative de deux concepts de générateurs de carburant solaire : une cellule PEC basée sur une photoanode de vanadate de bismuth (BiVO4), et une cellule intégrée (IPEC) combinant une cellule solaire à un cellule d’électrolyse. Les deux dispositifs réalisent le processus de photosynthèse artificielle consistant à capturer l'énergie solaire et à la stocker dans les liaisons chimiques. L’objectif de mes travaux est d'identifier les verrous au déploiement à grande échelle de ces dispositifs photo-électrochimiques et de proposer des solutions pour les lever. Deux questions scientifiques sont en particulier au cœur de mes travaux de recherche: 1. Quel est l’impact des hétérogénéités, inhérentes aux procédés d’élaboration à grande échelle des matériaux photo-actifs, sur leurs performances ? 2. Quel rôle peut jouer l’intégration dans la transposition, à l’échelle pilote, des performances obtenues en laboratoire ? Pour répondre à la 1ère question j’ai mis en place une étude paramétrique expérimentale sur des photo-anodes à base de BiVO4, un matériau modèle pour la photosynthèse artificielle. En parallèle, afin de répondre à la 2ème question, j’ai réalisé et testé une cellule IPEC : la combinaison d'une cellule solaire tandem PK/Si et d'un électrolyseur à membrane échangeuse de protons. Dans une deuxième étape, cette démarche a été poursuivie par la conception d’un module monolithique original, intégrant 9 cellules IPEC. La réalisation de 5 de ces modules a permis l’assemblage du démonstrateur EASI Fuel (European Autonomous Solar Integrated fuel station) pour la conversion continue d’hydrogène (produit sous ensoleillement par les IPEC) et du CO2, en CH4 au sein d’un bioréacteur de méthanation. Grace à ce couplage innovant, le prototype EASI Fuel a été sélectionné et testé avec succès pendant 72h en continu et en totale autonomie, lors de la finale du concours Horizon Prize - Fuel from the Sun: Artificial Photosynthesis, qui s'est déroulée à la fin du 2ème année de thèse
This PhD project focuses on the comparative study of two types of solar fuel generators: a PEC cell based on a bismuth vanadate (BiVO4) photoanode, and an integrated photoelectrochemical (IPEC) cell combining a solar cell with an electrolyser. Both devices achieve the artificial photosynthesis process of capturing solar energy and storing it in chemical bonds. The goal of the work is to identify the limiting parameters that hinder the large-scale deployment of these photoelectrochemical devices and to propose solutions in order to facilitate research in this field. Two specific scientific questions are at the heart of this research: 1. What is the impact of heterogeneities, inherent to large-scale preparation processes, on the performance of photoactive materials? 2. What role can integration play in transferring performance from the laboratory to the pilot scale? To answer the first question, an experimental parametric study was undertaken on BiVO4 photoanodes, considered as photoactive semiconductors representative for artificial photosynthesis. In parallel, in order to answer to the second question, an IPEC cell, the combination of a PK/Si tandem solar cell with a proton exchange membrane electrolyser, was realized, tested and optimized. In a second phase, this approach was followed by the design of a monolithic module, integrating 9 IPEC cells. The realization of 5 of these modules enabled the assembly of the EASI Fuel device (European Autonomous Solar Integrated fuel station) for the continuous conversion of H2 (produced under sunlight by the IPEC cells) and CO2 into CH4 within a methanogenesis Archaea-based bioreactor. Thanks to this innovative coupling, the EASI Fuel device was selected and successfully tested for 72 hours of continuous operation in total autonomy, during the final of the Horizon Prize - Fuel from the Sun: Artificial Photosynthesis competition, which took place at the end of the 2nd year of the thesis

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Koehret, Bernard. "Conception d'un simulateur de procédés." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT022G.

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Abstract:

Les travaux présentés ont trait à la réalisation d'un progiciel pour le traitement informatique des procédés chimiques et parachimiques en régime permanent. L'auteur présente la conceptin d'un simulateur de procédés, élément de base de l'ensemble en insistant particulièrement sur la structure du produit. Après une analyse des besoins, les caractéristiques d'un programme général de simulation sont définies et la stratégie de traitement numérique choisie. Les critères sont ensuite exploités pour créer une structure arborescente ouverte, articulée autour d'une base de données. La conception d'un langage de simulation est présentée et mise en oeuvre sur des exemples industriels. Les qualités essentielles liées à la structure du système développé sont démontrées par le traitement complet d'exemples tests.

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El, Kosseifi Nadine. "Simulation numérique de l'ébullition pour les procédés de trempe industrielle." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00734601.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la modélisation de l'ébullition qui joue un rôle important dans les vitessesde refroidissement des pièces, elle possède un volet numérique et un volet expérimental. Lessimulations et les expériences envisagées se situent à deux échelles. A l'échelle d'une ou quelquesbulles de vapeur, il s'agit de faire des simulations multiphasiques très précises en prenant encompte, la tension de surface, les calculs directs d'écoulement à grand nombre de Reynolds, etrendant compte du détachement et de la coalescences des bulles. Des observations expérimentalessont réalisées à la même échelle en contrôlant en surface la nucléation d'une bulle de vapeur àl'aide d'une caméra rapide. Des mesures de champs de vitesse par PIV et de température par twocolor LIF thermometry sont réalisées dans les mêmes conditions. Ceci a permit de confronter lacroissance, la dynamique et les formes des bulles observées et calculés. Les techniques numériquesles plus avancées sont utilisées : Eléments finis stabilisé VMS, level set, adaptation anisotropeet calcul intensif. Les modéles numériques proposés dans cette thèse permettent de passer àl'échelle macroscopique des pièces industrielles en considérant un film de vapeur (ou une phasede mélange liquide vapeur). L'enjeu supplémentaire étant de modéliser la turbulence induite parl'ébullition dans une approche de type CFD.

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Joulia, Xavier. "Simulation des procédés chimiques en régime permanent : formulation et convergence." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT021G.

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Abstract:

Définition de la stratégie de calcul optimal, à adopter pour simuler le procédé considéré. Une étude comparative est faite entre les performances des approches modulantes simultanées et séquentielles. On applique cette étude plus précisément aux procédés de séparation diphasique multiétage et multicomposant et plus particulièrement à une installation liquide liquide multiétagée à contrecourant. Finalement on propose un système de sélection automatique de la méthode en fonction du problème considéré.

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Lajmi, Amine. "Usine logicielle de composants de simulation de procédés CAPE-OPEN." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066062.

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Abstract:

L’IFP est depuis une dizaine d'années acteur principal du développement du standard CAPE-OPEN pour l'interopérabilité de composants de simulation de procédés. Ce standard définit les interfaces que doivent implémenter les composants de simulation offerts par des fournisseurs logiciels différents pour pouvoir communiquer entre eux. La plupart des environnements commerciaux de simulation sont compatibles CAPE-OPEN, le plus souvent dans sa déclinaison Microsoft COM, parfois dans sa déclinaison CORBA, et prochainement sous une déclinaison. NET. Toutefois, même si le standard a contribué à la résolution des problèmes d’interopérabilité, l’architecture à base de composants qu’il impose a introduit une complexité supplémentaire, difficile à maîtriser notamment par les experts métier. En effet, le développement de nouveaux composants, et la maintenance de composants existants, nécessitent des connaissances non fonctionnelles liées au standard lui-même, et à sa déclinaison intergicielle. D’une part, ces composants contenant des connaissances d’origines diverses, leur développement est complexe. Ceci se traduit en pratique par la nécessité de faire collaborer plusieurs experts lors du développement et la maintenance des composants. D’autre part, les connaissances étant fortement couplées dans le code, ce dernier est difficile à comprendre, et donc difficile à maintenir. Ainsi, l’objectif de la thèse est donc de disposer d'un système d'ingénierie logicielle capable de faciliter l’adaptation d’un composant vers n'importe quelle implémentation, en particulier COM ou. NET. Plus précisément, l’objectif est d’arriver à minimiser cette complexité, en réalisant l’objectif de l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM), à savoir l’indépendance par rapport à la plateforme, dans un contexte particulier, de façon à permettre la génération de composants vers différents intergiciels. Afin d'atteindre cet objectif, nous proposons de nous appuyer sur les techniques de méta modélisation et de transformation de modèles. L’approche proposée consiste à séparer les trois aspects nécessaires au développement de ces composants : l’aspect métier, l’aspect CAPE-OPEN, et l’aspect intergiciel. Ces aspects sont modélisés séparément avec des langages visuels, conçus spécifiquement pour chaque aspect, et sont combinés automatiquement grâce à des mécanismes de transformation de modèles. Dans un premier temps, un état de l’art des principes et des pratiques de l’IDM est effectué. A travers cette étude, nous mettrons l’accent sur trois questions fondamentales, à savoir comment représenter les connaissances, comment transformer les connaissances, et enfin comment réunir les pratiques dans un canevas commun supportant un processus de développement agile. A la suite de cette étude, nous proposons une approche dirigée par les modèles basée sur la modélisation dédiée des aspects, et la transformation de modèles à base de graphes. Cette approche a été implémentée pour générer la structure interne du composant, ainsi qu’une partie de sa sémantique. Enfin, nous validons l’approche par rapport à un ensemble de critères, certains qualitatifs et d’autres formels, ainsi que par rapport à un ensemble de changements anticipés sur les aspects considérés.

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Servel, Clément. "Potentialités de la pervaporation dans les procédés hybrides de séparation." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0234/document.

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Abstract:

Ces travaux sont centrés sur l’étude des potentialités d’utilisation de la pervaporation, procédé de séparation par membrane, en couplage avec des procédés de séparation ou de réaction. L’objectif principal est d’évaluer la faisabilité technico-économique, le gain potentiel mais aussi les limites de son application compatible avec une exploitation industrielle. La détermination de ce gain passe par la simulation des procédés qui nécessite une modélisation correcte des processus élémentaires. Une modélisation à plusieurs niveaux est proposée. Elle permet de prendre en compte les différents systèmes d’études : matériaux membranaires et cas d’application et de donner le choix du nombre de paramètres ajustables en fonction des données expérimentales disponibles. Cette démarche a été appliquée à deux applications différentes. Le premier cas correspond à la récupération de butanol à partir de milieu de fermentation. Cette étude a montré des gains sur la productivité de la fermentation par couplage direct du fermenteur avec la pervaporation équipée de membrane hydrophobe. Le second cas correspond à la séparation eau/acide acétique, avec pour objectif la minimisation de la consommation énergétique pour un cahier des charges fixé. Le couplage retenu met en œuvre une étape de distillation suivie d’une étape de pervaporation équipée d’une membrane hydrophile. Les performances de quatre membranes ont été déterminées expérimentalement pour cette application. Enfin, une méthodologie est proposée permettant de déterminer les performances minimales de membrane permettant d’atteindre, en fonction des spécifications du cahier des charges, un gain énergétique par rapport au procédé conventionnel
The potential economical interest of using pervaporation, a membrane separation process, in hybrid processes (with separation or reaction unit) has been investigated. The main objective is to determine benefits and limitations of its use for an industrial application. The determination of the interest is predicted by simulation which requires a good understanding and a good representation of the elementary phenomenon of mass transfer and thermodynamic. A multilevel pervaporation modelling is developed, which takes into account the system variability (membranes and compounds) and allows choosing the number of fitted parameters according to the available experimental data. Two different industrial applications are studied. First, the recuperation of butanol from a fermentation medium is exposed. This case study has shown the gain on fermentation productivity when pervaporation, equipped with hydrophobic membrane, is used in direct coupling with fermenter. Next, the dehydration of acetic acid is studied with the aim of reduction the energy consumption of the conventional process. The configuration which has been selected involves a distillation column followed by a pervaporation module, equipped with a hydrophilic membrane. Performances of four membranes have been experimentally determined by for this application. Finally, a simulation methodology is developed, which can be applied to determine the membrane performances that need to be achieved to replace conventional processes with a hybrid process while respecting industrial specifications

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Béraud, Nicolas. "Fabrication assistée par ordinateur pour le procédé EBM." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI052/document.

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Abstract:

Le procédé de fabrication par fusion de poudre à l'aide d'un faisceau d'électrons est appelé procédé Electron Beam Melting (EBM). Il permet la fabrication de pièces métalliques à partir de poudres. Grâce au niveau de qualité (géométrique et mécanique) des pièces produites, le procédé peut être utilisé afin de produire des pièces fonctionnelles et non plus uniquement des prototypes. Ce procédé, ainsi que les autres procédés additifs métalliques, permettent d'envisager le passage de l'impression 3D à la fabrication additive métallique.L'utilisation de la fabrication additive dans un contexte industriel impose le respect de critères en termes de qualité, coût et délai des pièces produites. L'ensemble des étapes numériques de mise en production d'une pièce constitue la chaîne numérique. Cette dernière a un impact fort sur l'ensemble de ces trois critères. Ainsi, cette thèse apporte une réponse à la question suivante :Comment la fabrication assistée par ordinateur peut-elle améliorer le triptyque qualité, coût, délai du procédé de fabrication EBM?Le problème est abordé par la question sous-jacente suivante :Quelles caractéristiques doit posséder un environnement de fabrication assistée par ordinateur adapté au procédé EBM ?Pour répondre à cette question, la chaîne numérique actuelle est analysée . Les principales limites identifiées sont :- l'utilisation de fichiers au format STL- l’impossibilité d’optimiser le procédé à différentes échelles- l’impossibilité de simuler le procédé EBMAfin de résoudre l'ensemble des problèmes énoncés, un environnement de FAO est proposé. Celui-ci permet de centraliser l'ensemble des opérations de mise en production au sein d'un environnement unique. Il autorise le travail avec l'ensemble des formats de fichiers reconnus comme les formats natifs des logiciels de CAO ou le format STEP. Des développements informatiques permettent de concrétiser l’environnement proposé.L'implémentation de l'environnement de FAO a mis en évidence le rôle fondamental de la simulation au sein de celui-ci. Il a donc fallu répondre à la question :Comment obtenir une simulation du procédé EBM permettant sa mise au point hors ligne en temps raisonnable ?Bien que la simulation du procédé EBM est largement traitée dans la littérature scientifique, les études proposées reposent sur la méthode des éléments finis et le temps de calcul nécessaire n'est pas compatible avec une utilisation au sein d'un environnement de FAO. Un type de simulation alternatif a donc été créé : une simulation par abaques. Elle est constituée d’une simulation par la méthode des éléments finis qui permet d'obtenir des cartes de températures pour des cas de chauffes et de refroidissements standards. Ces cartes de températures sont ensuite transformées en abaques. La simulation par abaques est vue comme la succession d'une multitude de cas standards. Ainsi l'algorithme de simulation par abaques cherche l'abaque le plus proche de la situation simulée, afin d’estimer les températures au pas de temps suivant.Cette méthode de simulation a permis une réduction des temps de calcul tout en gardant une précision suffisante pour pouvoir être utilisée pour optimiser les paramètres de fabrication.Grâce à une telle simulation, un outil d'optimisation des stratégies de fusion a pu être créé. Il permet d’améliorer la qualité des pièces produites en calculant des stratégies de fusion respectant certains critères thermiques.Les apports majeurs de ces travaux de thèses sont :- l'établissement d'un cahier des charges pour une chaîne numérique performante en EBM- le développement d'un environnement de FAO adapté au procédé EBM- la mise au point d'une simulation rapide du procédé EBM basée sur des abaques- la création d'un outil d'optimisation des stratégies de fusion
The Electron Beam Melting (EBM) process allows to build metallic parts from powder. Thanks to the geometric and mechanical quality of the parts produced, the EBM process can be used to manufacture functional parts and not only prototypes. This process, with other additive metallic processes, make it possible to consider a transition from 3D printing to metallic additive manufacturing.The use of additive manufacturing in an industrial environment requires compliance with quality, cost and time criteria for the parts produced. The production of manufactured parts involves a series of numerical stages which is called the numerical chain. The numerical chain has a significant impact on the three criteria mentioned above. Thus, this thesis provides an answer to the following question:How Computer Aided Manufacturing can improve the quality, cost and time of the EBM manufacturing process?This problem is addressed through the following underlying question:What are the required characteristics for a Computer Aided Manufacturing system adapted to the EBM process?In order to answer this question, the current numerical chain is analyzed. Three main limitations are found:- the use of STL files format- the process cannot be optimized at different scales- the process cannot be simulatedTo solve these issues, a CAM environment is proposed. It allows the centralization of all numerical operations in a single environment. All supported formats can be used within this environment, such as native CAD file formats or STEP format. Software developments are done to prove the feasibility of such an environment.The CAM environment implementation reveals the crucial role of simulation in this system. It is therefore necessary to answer this second question:How to obtain an EBM process simulation allowing the development of parameters, virtually?Although EBM simulation is a recurrent subject in scientific literature, existing studies are based on the finite elements method but the calculation time needed is too important to be used in an CAM environment. Thus, an alternative type of simulation is created in this thesis: a simulation based on abacus. It is composed of a finite elements model, that allows heat maps generation for standards cases of heating and cooling. These heat maps are then transformed in abacus. The simulation algorithm based on abacus search the nearest abacus from the simulated situation in order to estimate the temperatures at the next time step.This simulation method was used to reduce the calculation time while keeping a sufficient precision to optimize process parameters.With the simulation based on abacus, a tool for the optimization of melting strategies is developed. This tool allows quality improvement for the produced parts through the calculation of melting strategies according to thermic criteria.To summarize, the main contributions of this work are:- the definition of requirements specifications of a powerful numerical chain for the EBM process- the development of a CAM environment adapted to the EBM process- the proposal of a fast simulation for the EBM process, based on abacus- the development of a tool for the optimization of melting strategies

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Teillet-Deborde, Jeffrey. "Intégration et optimisation de procédés de séparation d'ADN." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30127.

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Abstract:

Ce manuscrit décrit et discute de l'intégration de matériel d'instrumentation pour le système µLAS, pour l'optimisation de l'analyse et de la séparation de molécules d'ADN. Dans un premier temps nous aborderons les techniques de séparations, leurs approches et stratégies. Et nous essaierons de répondre à cette question qui est posée quand une espèce migre : comment caractériser la compétition entre advection forcé et diffusion naturelle ? Pour optimiser et améliorer les performances des différentes technologies de séparation ainsi évoquées, il est nécessaire d'introduire les problématiques inhérentes à chacune. Car en effet il existe un large panel de moyens d'actionnements qui font migrer des molécules de multiples façon : par l'hydrodynamique, par l'électrophorèse ou encore des techniques mixant les deux approches. Ensuite nous introduirons la technologie µLAS et dans quel contexte technologique elle se place. Nous présenterons les principes physiques qui régissent les différentes étapes de fonctionnement de la technologie (concentration et séparation). Nous aborderons alors les développements réalisés lors de ce travail de thèse sur un mode de séparation temporel qui implique un nouveau modèle de puce. Enfin nous montrerons le travail de développement, à la fois de fabrication technologique mais aussi d'intelligence logicielle, pour mettre en place des gravures de pentes dans du silicium et ainsi enrichir le système µLAS. Puis nous introduirons le travail d'instrumentation réalisé tout au long de ces 3 ans sur un banc d'expérimentation dédié. Ce chapitre sera organisé de façon à introduire un lecteur non averti aux bases et problématiques inhérent à la programmation, à l'instrumentation et à l'automatisation de systèmes pilotables par LabVIEW. Nous nous servirons de ces bases pour présenter la plateforme ainsi développée pour piloter des expérimentations µLAS. Enfin un tel système nécessite d'être caractérisé car il fait intervenir de nombreux acteurs : des outils informatiques et mécaniques. Enfin nous présenterons les résultats de séparation obtenus grâce à la plateforme µLAS complètement intégrée et automatisée. L'analyse de ces résultats a soulevé des questions et par la même occasion une étude de la dispersion dynamique des bandes d'ADN. Nous terminerons par quelques perspectives d'amélioration, évoquées durant le manuscrit
This manuscript describes and discusses the integration of instrumentation hardware for the µLAS system, for the optimization of the analysis and separation of DNA molecules. First, we will discuss separation techniques, their approaches and strategies. And we will try to answer this question which is asked when a species migrates: how to characterize the competition between forced advection and natural diffusion? To optimize and improve the performance of the various separation technologies thus mentioned, it is necessary to introduce the issues inherent in each. Because there is indeed a wide range of actuation means that cause molecules to migrate in multiple ways: by hydrodynamics, by electrophoresis or even techniques combining the two approaches. Then we will introduce the µLAS technology and in what technological context it is placed. We will present the physical principles that govern the different stages of the technology's operation (concentration and separation). We will then approach the developments carried out during this thesis work on a temporal separation mode which involves a new chip model. Finally, we will show the development work, both in technological manufacturing and also in software intelligence, to set up slope engravings in silicon and thus enrich the µLAS system. Then we will introduce the instrumentation work carried out throughout these 3 years on a dedicated experimental bench. This chapter will be organized to introduce an uninformed reader to the basics and issues inherent in programming, instrumentation and automation of systems controlled by LabVIEW. We will use these bases to present the platform thus developed to pilot µLAS experiments. Finally, such a system needs to be characterized because it involves many players: computer and mechanical tools. Finally, we will present the separation results obtained using the fully integrated and automated µLAS platform. The analysis of these results raised questions and at the same time a study of the dynamic dispersion of DNA bands. We will end with some prospects for improvement, mentioned during the manuscript

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Monpezat, Arnaud. "Développement d’un procédé compact pour le traitement des gaz rares." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1171.

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Abstract:

Dans le cadre du Traité d’Interdiction Complète des Essais nucléaires, le Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) développe des systèmes de détection des essais nucléaires en se basant sur la mesure des isotopes radioactifs du xénon, tels que le Système de Prélèvement d’Air en Ligne avec l’Analyse des radioXénons. L’adsorption est un procédé adapté pour ce type d’applications mais nécessite l’utilisation de matériaux adsorbants très performants pour piéger et séparer les gaz rares d’intérêt présents dans l’air à l’état de traces. Ce travail doctoral a tout d’abord permis de poser un cadre méthodologique permettant de comparer les matériaux adsorbants disponibles pour séparer le xénon aux faibles pressions partielles et de sélectionner la zéolithe Ag@ZSM-5. De nombreuses techniques ont été employées dont la microscopie électronique à transmission et la simulation ab initio afin d’étudier le vieillissement de ce matériau en conditions procédés, lié aux étapes d’élution en température et aux conditions environnementales, et d’approfondir la connaissance de cet adsorbant. L’influence du support zéolithique sur la formation et la stabilité des particules métalliques, ainsi que l’interaction entre les nanoparticules et le xénon ont en effet été investigués. Finalement la zéolithe Ag@ZSM-5 a été mise en application dans un pilote de laboratoire automatisé. Ce procédé compact de séparation des gaz rares basé uniquement sur des étapes d’adsorption présente des performances encourageantes et permet d’envisager l’utilisation de ce matériau dans des applications variées, de la dépollution de l’air en radon jusqu’à la production industrielle de xénon
In the context of the Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty, the Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) is developing systems to detect nuclear tests based on the xenon radioactive isotopes measurement, such as the Système de Prélèvement d’Air en Ligne avec l’Analyse des radioXénons. Adsorption is a suitable process for this type of application but requires the use of high performance adsorbent materials to trap and separate the rare gases of interest present in the air in trace amounts.In the first instance, this PhD thesis has set a methodological framework to compare the adsorbent materials available to separate xenon at low partial pressures and to select the Ag@ZSM-5 zeolite. Numerous techniques ranging from transmission electron microscopy to ab initio calculation have been employed to study the aging of this material under process conditions, related to the thermal elution steps and environmental conditions. The knowledge of the material has been deepened by studying the influence of zeolite support on the formation and stability of metal particles, as well as the interaction between nanoparticles and xenon. Finally, the Ag@ZSM-5 zeolite was applied in an automated pilot. This compact process for the separation of noble gases based only on adsorption steps shows encouraging performances and allow considering the use of this material in various applications, ranging from decontamination of air polluted by radon to the industrial production of xenon

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Hammi, Youssef. "Simulation numérique de l'endommagement dans les procédés de mise en forme." Troyes, 2000. http://www.theses.fr/2000TROY0006.

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Abstract:

Ce travail consiste à proposer une méthodologie numérique de réalisation virtuelle des procédés de fabrication et de mise en forme par grandes déformations plastiques avec endommagement. L'objectif étant de pouvoir optimiser virtuellement un procédé, en agissant sur les paramètres technologiques, de façon à soit retarder au maximum l'apparition d'un endommagement significatif, si l'on veut obtenir une pièce saine (forgage, emboutissage) ; soit favoriser l'amorçage et la croissance de l'endommagement, pour réaliser des opérations de découpage de toles par exemple. On propose une formulation générale anisotrope avec des couplages forts d'état et des dissipations. L'analyse des dissipations est faite dans le cadre des matériaux standards généralisés (MSG) avec une théorie non associée en utilisant deux formulations différentes. Une première formulation à surface unique qui est basée sur l'hypothèse qu'il ne peut y avoir d'endommagement sans écoulement plastique. Une seconde formulation à deux surfaces (couplées), une surface de plasticité écrouissable avec influence du dommage et une surface de non endommagement, qui relaxe l'hypothèse précédente. La généralisation aux transformations finies est réalisée dans le cadre d'une formulation dans un référentiel tournant à partir de la configuration intermédiaire, moyennant l'adoption de l'HPP pour la transformation élastique. Cette approche à l'avantage de découpler les non linéarités cinématique et matérielle. Sur le plan numérique, un soin particulier a été apporté pour l'intégration locale des équations couplées des différents modèles proposés (à deux surfaces ou une surface unique). Les algorithmes d'intégration ont été optimisés afin de réduire le nombre d'équations de 28 à 14 dans le cas anisotrope, et de 15 à 2 dans le cas totalement isotrope ; de calculer semi-analytiquement l'expression de la matrice tangente consistante et d'utiliser un schéma d'intégration locale asymptotique. Cette méthodologie a été validée en traitant plusieurs exemples 2D et 3D couvrant une large gamme de fabrication et de mise en forme : découpage de toles, emboutissage, forgeage, hydroformage de tubes complexes, etc

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Moyse, Alexandra. "Odysseo, plate-forme orientée objet pour la simulation dynamique des procédés." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT016G.

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Abstract:

Odysseo est une plate-forme orientée objet de développement de simulateurs dynamiques dédiés ou généraux. Le développement d'Odysseo a été réalisé selon un processus de conception basé sur UML et C++. Odysseo repose sur une modélisation orientée objet et une décomposition hiérarchique des appareils. Deux types d'appareils principaux sont présents dans Odysseo, les appareils élémentaires et composés. Un appareil composé est constitué récursivement d'autres appareils, élémentaires ou non. Un appareil élémentaire est défini par une typologie, un système matériel, une configuratioin et un modèle algébro-différentiel. Un procédé est un ensemble d'appareils connectés les uns aux autres par des ports dans lesquels de la matière, de l'énergie et des informations circulent. La notion de port a été généralisée à travers le concept de potentiel. Les ports de matière possèdent un potentiel hydraulique qui est la pression à l'intérieur de l'appareil qui les possède. De même, le potentiel d'un port d'énergie thermique est la température à l'intérieur de l'appareil. Les ports sont également caractérisés par une hauteur absolue et par une section d'une connexion réelle. Les différents appareils existant dans Odysseo sont classés selon trois catégories. Les opérations unitaires représentent les appareils dans lesquels les transformations de la matière et de l'énergie ont lieu. Les jonctions hydrauliques imposent les flux de matière entre les opérations unitaires en fonction des conditions de pression. Enfin, les appareils de contrôle permettent de représenter complètement les boucles de régulation. L'architecture proposée a été utilisée avec succès dans le cadre du projet européen OPERA (simulation distribuée temps réel pour la formation des opérateurs).

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Issa, Mazen. "Modélisation et simulation numérique des procédés de fabrication sous conditions extrêmes." Troyes, 2010. http://www.theses.fr/2010TROY0004.

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Abstract:

Cette thèse propose une méthodologie numérique pour la modélisation et l’optimisation numérique des procédés de fabrication à grandes vitesses. Cette méthodologie numérique s’appuie sur un modèle thermo-élasto-visco-plastique avec écrouissages mixtes (cinématique et isotrope) avec différents niveaux de couplage aux effets de l’endommagement et de l’adoucissement thermique. Pour cette étude, nous avons étudié la sensibilité d’un coefficient de frottement de type coulomb sur le comportement thermomécanique. Le schéma de résolution dynamique explicite a été choisi pour résoudre le problème d’équilibre et un schéma d’intégration implicite est utilisé pour résoudre le modèle de comportement locale. Pour s’affranchir des problèmes de distortions du maillage et simuler la propagation d’une fissure, une méthodologie numérique basée sur des étapes de remaillage est proposée. Différents estimateurs d’erreurs sont utilisés pour adapter la taille des éléments en fonction de divers gradients thermomécaniques (déformation plastique cumulée, endommagement, dissipation plastique) afin d’améliorer les effets de localisation et l’évolution des divers bandes de cisaillement. Cette méthodologie est étudiée et validée sur divers exemples simples et dans le cas de la simulation de procédé industriels à grandes vitesses
This thesis proposes a methodology for numerical modelling and numerical optimization of high speed manufacturing processes. This numerical methodology is based on a thermo-elasto-visco-plastic model with mixed hardening (kinematic and isotropic) and different levels of coupling effects of damage and thermal softening. For this study, we investigated the sensitivity of coulomb friction coefficient on the thermomechanical behaviour. A dynamic explicit resolution scheme has been chosen to solve the equilibrium problem and an implicit integration scheme is used to solve the local behaviour model. To overcome the mesh distortions problems and simulate the propagation of cracks, a numerical methodology based on steps of remeshing is proposed. Different error estimators are used to adjust the size of the elements according to various thermomechanical gradients (cumulative plastic deformation, damage, plastic dissipation) to enhance the effects of localization and evolution of various shear bands. This methodology is studied and validated on various simple examples and on the case of high speeds industrial process simulation

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Fabre, Florian. "Conduite orientée ordonnancement d'un simulateur dynamique hybride : application aux procédés discontinus." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT023G/document.

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Abstract:

Ce manuscrit présente des travaux visant à intégrer un module d'ordonnancement (ProSched) à l'environnement de modélisation et simulation dynamique hybride PrODHyS dans le but d'automatiser la génération de scénarii de simulation de procédés discontinus sur la base d'une recette et d'une liste d'ordres de fabrication (OF). La méthodologie développée repose sur une approche mixte optimisation/simulation. Dans ce cadre, trois points essentiels ont été développés dans ces travaux : - tout d'abord, concevoir et développer des composants réutilisables (classes de recette) permettant de modéliser de manière hiérarchisée et systématique le déroulement des opérations unitaires. Pour cela, les notions de jeton Task et de macro-place paramétrable ont été introduites dans les RdPDO et permettent de décrire les recettes à réaliser par assemblage de ces composants prédéfinis. - ensuite, définir un modèle mathématique générique d'ordonnancement basé sur un formalisme de représentation bien établi (le R.T.N.) qui permet de modéliser les principales caractéristiques d'un procédé discontinu et de fournir l'ensemble des données d'entrée nécessaires au modèle de simulation. Pour cela, un modèle PLNE basé sur la formulation Unit Specific Event a été mis en œuvre. - enfin, définir l'interface existant entre le modèle d'optimisation et le modèle de simulation, à travers la notion de place de pilotage et de centre de décision au niveau du simulateur. Dans ce cadre, différentes stratégies de couplage sont proposées. Les potentialités de cette approche sont illustrées par la simulation d'un procédé complet
This thesis presents works which aim to incorporate a scheduling module (ProSched) to an environment for modeling and dynamic hybrid simulation PrODHyS in order to automate the generation of scenarios for simulation of batch processes based on a recipe and a list of production orders (OF). The methodology developed is based on a mixed optimization / simulation approach. In this context, three key points have been developed in this work: - First, design and develop reusable components (recipe classes) for the hierarchical and systematic modeling of the sequencing of unit operations. For this, the notions of Task token and macro-place have been introduced in the RdPDO formalism and allow the modeling of recipes by assembling these predefined components. - Secondly, define a generic mathematical model of scheduling based on a well defined graphical formalism (RTN) that models the main characteristics of batch processes and provide all input data necessary to the simulation model. For this, a MILP model based on the Unit Specific Event formulation has been implemented. - Finally, define the interface between the optimization model and the simulation model through the concept of control place and decision-making center at the simulator level. In this context, various strategies of mixing optimization and simulation are proposed. The potential of this approach is illustrated by the simulation of a complete manufacturing process

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Azzi, Rachid. "Environnement de développement de simulateurs pédagogiques de procédés industriels." Lyon, INSA, 1995. http://www.theses.fr/1995ISAL0104.

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Abstract:

La conduite performante des systèmes de production pose 1' éternel problème de la formation du personnel d'exploitation. Cette formation est rendu indispensable par les coûts exorbitants qu'entraînerait l'apparition réelle d'incidents sur l'unité. De plus, la fastidieuse et longue durée d'apprentissage souvent par compagnonnage, les contraintes économiques et les risques réels encourus sur le système de production rendent nécessaires la conception et le développement de simulateurs pédagogiques pour l'apprentissage à la conduite de procédés industriels. La simulation, outil d'apprentissage, peut ainsi à des coûts et dans des délais raisonnables, améliorer la maîtrise des procédures de conduite, apprendre à reconnaître 1'apparition d'incidents et à réagir en conformité avec les critères de production et de sécurité. L'objet de notre étude est de proposer un environnement de développement de simulateurs pédagogiques. Nous avons développé un outil de spécification permettant la description (structurelle, fonctionnelle et comportementale) de l'installation industrielle et un outil de simulation qui se charge de l'exécution de scénarios de simulation
The efficient operation of production systems shows off the constant personal Training problem. This training is essential because of the prohibitive costs needed to remedy major incidents. Furthermore, the long period of any new operator training, the economic constraints and the real risks when using the production system, make needful the design and the development of pedagogic simulators. Simulation as a training tool allows, via reasonable delays and costs, the improvement of operation procedures mastership, the incident detection and how to react according to security and production criteria. The goal of this report is to propose an environment of developping educational simulators. We have developed a specification tool allowing industrial plant description (structural, functional and behavioural) and a simulation tool for scenario running

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Ben, tahar Mehdi. "Contribution à l'étude et la simulation du procédé l'hydroformage." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001532.

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Abstract:

Le procédé d'hydroformage repose sur la déformation plastique d'une forme première (tôle, tube) sous l'action combinée d'un fluide sous pression et d'un outil rigide. L'objet de ces travaux est de contribuer à la modélisation de ce procédé. Cette contribution s'articule autour de trois problématiques essentielles: la caractérisation rhéologique, la prédiction des défauts de striction et le développement d'algorithmes adaptés à la simulation de l'hydroformage. - L'identification expérimentale des courbes d'écrouissage en grandes déformations est nécessaire afin d'éviter toute extrapolation intempestive au cours d'une simulation numérique. A cet effet, un essai de gonflage circulaire, analysé selon un modèle homogène, a été mis en place. Des résultats très satisfaisants ont pu ainsi être obtenus grâce notamment à la mesure locale du rayon de courbure de la tôle. - La prédiction de la striction au cours de l'opération d'hydroformage est essentielle pour la maîtrise de ce procédé. Dans cette optique, le Critère de Force Maximum Modifié a fait l'objet d'une étude détaillée. Il a été démontré que la forme locale de la surface de charge constitue le facteur le plus influant sur les prédictions du modèle. Le problème de la dépendance de la CLF au trajet a été également abordé, nous avons pu mettre l'accent sur l'utilité d'une représentation des CLF dans l'espace des déformations équivalentes afin de s'affranchir de cette dépendance. Enfin, nous avons proposé un modèle intégrant l'effet de la sensibilité à la vitesse de déformation. La confrontation avec les résultats expérimentaux de tôles en acier a montré une amélioration des prédictions mais le modèle reste relativement conservatif. - Le troisième volet a concerné la modélisation numérique. D'une part, un schéma d'intégration implicite reposant sur une actualisation itérative du maillage et tenant compte des dérivées du domaine a pu être testé. Les résultats ont montré la faible influence des dérivées du domaine. En revanche, l'actualisation itérative semble améliorer la conservation du volume. D'autre part, il est bien établi que certains matériaux peuvent présenter un potentiel de déformation au-delà du pic de pression. Pour une simulation correcte de ce potentiel de déformation, nous avons développé plusieurs variantes de la méthode de continuation. Reposant sur une technique de prédiction-correction, ces méthodes ont permis de dépasser le pic qui reste un point infranchissables pour la méthode conventionnelle de contrôle de pression.

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Biglione, Jordan. "Simulation et optimisation du procédé d'injection soufflage cycle chaud." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0079/document.

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Abstract:

Le procédé d'injection soufflage est rendu accessible aux presses d'injection standard à travers le procédé d'injection soufflage cycle chaud, sans stockage puis réchauffe de la préforme. Le but étant de rendre accessible la production de petites séries de pièces creuses à des entreprises possédant un parc machine de presse à injecter. Les pièces sont réalisées en polypropylène et sont soufflées juste après avoir été injectées. Ce processus implique que la préforme se doit d'être suffisamment malléable pour être soufflée mais suffisamment visqueuse pour éviter de se rompre durant la phase de soufflage. Ces contraintes conduisent à une fenêtre de mise en oeuvre réduite, comprise entre la température de fusion du polymère et la température de cristallisation, soit le domaine ou le polypropylène est à l'état amorphe et suffisamment froid pour avoir une viscosité conséquente sans cristalliser. Ce procédé cycle chaud implique des gradients de température, de grands taux d'étirages et d'importantes cinétiques de refroidissement. Des mesures de rhéométrie à l'état fondu sont réalisées pour identifier le comportement de la matière dans la plage de température du procédé, de même que des tests de calorimétrie différentielle. L'observation du procédé et l'étude de la cristallisation du matériau permettent de supposer que ce dernier reste à l'état fondu durant la phase de soufflage. Un modèle rhéologique de Cross est utilisé, avec la dépendance thermique prise en compte par une loi d'Arrhénius. Le procédé est simulé à l'aide d'un logiciel de calcul par éléments finis dédié aux écoulements de fluides complexes (POLYFLOW) dans l'espace de travail ANSYS Workbench. La géométrie autorise une approche axisymétrique, facilitant ainsi la modélisation. Le calcul transitoire est lancé sous conditions anisothermes et l'auto-échauffement est considéré. Des études de sensibilité sont réalisées et révèlent l'influence de paramètres procédé tels que le comportement du matériau, la pression de soufflage et le champ de température initial. Des mesures d'épaisseurs sont réalisées en utilisant une méthode de traitement d'image permettant l'analyse des images numérisées de pièces découpées et des images issues de tomographie X des pièces. Les résultats simulés sont comparés aux mesures expérimentales. Le modèle présente les mêmes tendances que les mesures. L'existence de déformations élongationnelles, mais aussi par cisaillement lors du soufflage après contact avec le moule, est discutée. Une boucle d'optimisation est mise en place afin de déterminer numériquement la géométrie optimale de préforme. Des points de contrôle sont placés le long de la préforme et l'algorithme d'optimisation modifie les épaisseurs à ces points
Single stage injection blow molding process, without preform storage and reheat, could be run on a standard injection molding machine, with the aim of producing short series of specific hollow parts. The polypropylene bottles are blown right after being injected. The preform has to remain sufficiently malleable to be blown while being viscous enough to avoid being pierced during the blow molding stage. These constraints lead to a small processing window, and so the process takes place between the melting temperature and the crystallization temperature, where the polypropylene is in his molten state but cool enough to enhance its viscosity without crystallizing. This single stage process introduces temperature gradients, molecular orientation, high stretch rate and high cooling rate. Melt rheometry tests were performed to characterize the polymer behavior in the temperature range of the process, as well as Differential Scanning Calorimetry. A viscous Cross model is used with the thermal dependence assumed by an Arrhenius law. The process is simulated through a finite element code (POLYFLOW) in the Ansys Workbench framework. The geometry allows an axisymmetric approach. The transient simulation is run under anisothermal conditions and viscous heating is taken into account. Thickness measurements using image analysis are done and the simulation results are compared to the experimental ones. The experimental measurements are done by analizing tomography datas. The simulation shows good agreements with the experimental results. The existence of elongational strain as well as shear strain during the blowing after contact with the mold is discussed. An optimization loop is run to determine an optimal initial thickness repartition by the use of a Predictor/Corrector method to minimize a given objective function. Design points are defined along the preform and the optimization modifies the thickness at these locations. This method is compared to the Downhill Simplex Method and shows better efficiency

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Ben, Tahar Mehdi. "Contribution à l'étude et la simulation du procédé d'hydroformage." Paris, ENMP, 2005. http://www.theses.fr/2005ENMP1309.

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Abstract:

Le procédé d'hydroformage repose sur la déformation plastique d'une forme première (tôle,tube) sous l'action combinée d'un fluide sous pression et d'un outil rigide. L'objet de ces travaux est de contribuer à la modélisation de ce procédé. Cette contribution s'articule autour de trois problématiques essentielles: la caractérisation rhéologique, la prédiction des défauts de striction et le développement d'algorithmes adaptés à la simulation de l'hydroformage. - l'identification expérimentale des courbes d'écrouissage en grandes déformations est nécessaire afin d'éviter toute extrapolation intempestive au cours d'une simulation numérique. À cet effet, un essai de gonflage circulaire, analysé selon un modèle homogène, a été mis en place. Des résultats très satisfaisants ont pu ainsi être obtenus grâce notamment à la mesure locale du rayon de courbure de la tôle. - la prédiction de la striction au cours de l'opération d'hydroformage est essentielle pour la maîtrise de ce procédé. Dans cette optique, le critère de force maximum modifié a fait l'objet d'une étude détaillée. Il a été démontré que la forme locale de la surface de charge constitue le facteur le plus influant sur les prédictions du modèle. Le problème de la dépendance de la clf au trajet a éte également abordé, nous avons pu mettre l'accent sur l'utilité d'une représentation des clf dans l'espace des déformations équivalentes afin de s'affranchir de cette dépendance. Enfin, nous avons proposé un modèle intégrant l'effet de la sensibilité à la vitesse de déformation. La confrontation avec les résultats expérimentaux de tôles en acier a montré une amélioration des prédictions mais le modèle reste relativement
The hydroforming process consists in plastically deforming a work piece by the combined action of a pressurized liquid and a rigid die. The present work aims at contributing to the modelling of this process. This contribution concerns three items : material characterisation, necking prediction and the development of specific numerical algoriths for this process. - the experimental identification of hardening curves at large deformations is necessary in order to avoid inappropriate extrapolations during numerical simulation. To this end, a circular bulge test using a homogeneous analysis model has been developed. Very satisfactory results have been got thanks to the local measurement of sheet curvature radius. -the prediction of necking during hydroforming operation is crucial for the process control. In this optic, the modified maximum force criterion has been deeply studied. We have demonstrated that the local shape of the yield surface is the most influencing factor on the model prediction. The strain path dependency of the flc has been also approached and the usefullness of the definition of the flc within the equivalent strain space has been underlined. Finally, we proposed a model including the strain rate sensitivity effect. The confrontation with experimental flcs has shown an improving in the model prediction. - the third aspect has dealt with numerical modelling. In one side, an implicit schema based on iteratively mesh updating and taking into account the domain derivatives has been tested. The results have shown the second order influence of domain derivatives and an improving of volume conservation. On the other side, it is well known that some ductile materia

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Weber, Valentine. "Simulation numérique du procédé de refusion sous laitier électroconducteur." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2008. http://www.theses.fr/2008INPL010N/document.

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Abstract:

Le procédé de refusion sous laitier électroconducteur (Electro Slag Remelting ou ESR) est aujourd’hui largement utilisé pour la production d’alliages métalliques à haute valeur ajoutée, comme les aciers spéciaux ou les superalliages base nickel. La modélisation mathématique et la simulation numérique du procédé ESR présentent un grand intérêt puisque les études expérimentales sur installations industrielles sont coûteuses et souvent difficiles à mettre en oeuvre. Ainsi, afin d’améliorer la compréhension et la maîtrise de la conduite d’une refusion, un modèle prédictif a été développé dans le cadre de cette étude. Il décrit les transferts couplés de chaleur et de quantité de mouvement lors de la croissance et de la solidification d’un lingot, en géométrie axisymétrique. La résolution des équations est basée sur une approche de type volumes finis. Le modèle tient compte de l’effet Joule dans le laitier résistif, des forces électromagnétiques et de la turbulence éventuelle de l’écoulement des phases liquides. La zone pâteuse est traitée comme un milieu poreux. Le modèle permet notamment de prédire la formation de la peau de laitier solide qui entoure le laitier et le lingot. Par ailleurs, il offre l’avantage de simuler le comportement du lingot et du laitier après la coupure finale du courant.Le développement s’est accompagné d’une importante étape de validation. Quatre refusions à l’échelle industrielle ont ainsi été réalisées à l’aciérie des Ancizes (Aubert&Duval). Les observations expérimentales ont ensuite été confrontées aux résultats du calcul. La comparaison a montré que le modèle peut être utilisé afin de prédire le comportement du procédé, à condition d’accorder une attention particulière à l’estimation des propriétés thermophysiques du métal, et surtout du laitier. Enfin, afin d’illustrer l’utilisation du modèle comme support à la compréhension du procédé, nous avons étudié l’influence de la variation de paramètres opératoires tels que la profondeur d’immersion de l’électrode, le taux de remplissage ou la pression de l’eau de refroidissement
Electro Slag Remelting (ESR) is widely used for the production of high-value-added alloys such as special steels or nickel-based superalloys. Because of high trial costs and complexity of the process, trial-and-error based approaches are not well suitable for fundamental studies and optimization of the process.Consequently, a transient-state numerical model which accounts for electromagnetic phenomena and coupled heat and momentum transfers in an axisymmetrical geometry has been developed. The model simulates the continuous growth of the electroslag remelted ingot through a mesh-splitting method. In addition, solidification of the metal and slag is modelled by an enthalpy-based technique. A turbulence model is implemented to compute the motion of liquid phases (slag and metal), while the mushy zone is described as a porous medium whose permeability varies with the liquid fraction, thus enabling an accurate calculation of solid/liquid interaction. The coupled partial differential equations are solved using a finite-volume technique.Computed results are compared to experimental observation of 4 industrial remelted ingots fully dedicated to the model validation step. Pool depth and shape are particularly investigated in order to validate the model. Comparison shows that the model can be used as a predictive tool to analyse the process behavior. Nevertheless, it is necessary to pay a particular attention to the estimation of the thermophysical properties of metal and especially slag.These results provide valuable information about the process performance and influence of operating parameters. In this way, we present some examples of model use as a support to analyse the influence of operating parameters. We have studied the variation of electrode immersion depth, fill ratio and water pressure in the cooling circuit

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Jomâa, Moez. "Simulation numérique des procédés de clinchage et de rivetage pour application automobile." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066619.

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Abstract:

Cette mémoire a pour objet la modélisation de la mise en forme et des essais de résistance de deux procédés d’assemblages fixes de tôles minces par points. Le clinchage est l’opération qui fixe ponctuellement deux tôles par déformation à froid et interpénétration entre elles à l’aide d’un poinçon et d’une matrice, sans apport de matière extérieure. Le rivetage auto-perçant consiste à enfoncer un rivet tranchant semi-tubulaire à travers la tôle supérieure jusqu’à ce qu’il s’évase dans la tôle inférieure. La prévision de la rupture du matériau lors de la mise en forme du point ou lors des essais de résistance a nécessité la définition d’une procédure de modélisation de la déchirure de la tôle. Le critère de rupture de J. Lemaitre a été utilisé. La technique de propagation par suppression des éléments a été adoptée. Une étude de sensibilité numérique a permis d’évaluer l’influence des différents paramètres numériques et physiques sur les prévisions des outils développés. Les capacités prédictives des outils ont été validées par comparaison des résultats des simulations avec les résultats expérimentaux

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Soho, Komi Dodzi Badji. "Simulation multi-échelle des procédés de fabrication basée sur la plasticité cristalline." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0037.

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Abstract:

Dans cette thèse, deux méthodes de couplage sont proposées pour la simulation multi-échelle des procédés de mise en forme. Dans la première partie, une procédure simplifiée (couplage indirect) est adoptée pour coupler les codes éléments finis (Abaqus et LAM3) au modèle polycristallin avec un schéma de transition autocohérente basée sur le comportement élastoplastique du monocristal écrit dans le formalisme des grandes déformations. Cette procédure simplifiée consiste à lier le modèle polycristallin avec l'analyse EF par l'extraction de l'histoire de l'incrément de déformation et de contrainte macroscopique, obtenue à partir d'une simulation EF préliminaire avec une loi phénoménologique, et à l'utiliser comme trajet de chargement dans le modèle polycristallin. Cette méthode est appliquée pour la simulation multi-échelle du procédé de skin-pass. Le suivi du trajet de chargement extrait dans la demi-épaisseur de la tôle a permis de prédire l'évolution des grandeurs physiques associées au modèle de plasticité en particulier la texture cristallographique, la texture morphologique et l'écrouissage. Dans la seconde partie de cette thèse, un modèle polycristallin élastoplastique du type autocohérent en petites déformations est couplé au code EF Abaqus via la routine utilisateur UMAT. Ce couplage (dit couplage direct) consiste à utiliser la théorie de la plasticité cristalline comme loi de comportement à chaque point d'intégration du maillage EF. Le polycristal est représenté par un ensemble de N monocristaux. Chaque fois que le code EF a besoin d'information sur le comportement mécanique aux points d'intégration de chaque EF, le modèle polycristallin est appelé. Pour valider ce couplage développé, nous avons effectué des cas tests de simulation de trajets rhéologiques. Les résultats issus de ce couplage ont été validés avec des modèles de référence. À la différence des modèles phénoménologiques, ce couplage permet non seulement d'avoir des informations sur le comportement macroscopique de la structure mais aussi d'obtenir des informations sur l'état de la microstructure du matériau
In this thesis, two coupling methods are proposed for the multiscale simulation of forming processes. In the first part, a simplified procedure (indirect coupling) is adopted to couple the finite element codes (Abaqus and LAM3) with a polycrystalline selfconsistent model based on the large strain elastoplastic behavior of single crystals. This simplified procedure consists in linking the polycrystalline model with the FE analysis by extracting the history of the increment of macroscopic strain and stress, obtained from a preliminary FE simulation with a phenomenological law, and then using it as loading path prescribed to the polycrystalline model. This method is applied to multiscale simulation of skin-pass processes. By following on the loading path extracted at the halfthickness of the sheet, we can predict the evolution of some physical parameters associated with the plasticity model, in particular the crystallographic texture, the morphological texture and hardening. In the second part on this thesis, a small strain version of the elastoplastic polycristalline self-consistent model is coupled to the Abaqus FE code via the user material subroutine UMAT. This coupling (called direct coupling) consists in using crystal plasticity theory as constitutive law at each integration point of the FE mesh. The polycristal is represented by a set of N single crystals. Each time the FE code needs information on the mechanical behavior at the integration points considered, the full polycrystalline constitutive model is called. In order to validate this coupling, simulations of simple mechanical tests have been conducted. The results of this coupling have been validated through comparison with reference models. Unlike phenomenological models, this coupling provides not only information on the overall macroscopic response of the structure, but also important information related to its microstructure

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Keltz, Guillaume. "Contribution à l'optimisation des procédés d'emboutissage de tôles en construction automobile." Besançon, 2004. http://www.theses.fr/2004BESA2070.

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Goulley, Geofroi. "Étude des écoulements dans les procédés d'injection de résine sur renfort." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10142.

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Abstract:

L'objet de cette thèse est d'une part de réaliser des matériels de mesures spécifiques et de mettre en évidence l'influence des principaux paramètres du procédé d'injection sur renforts industriels sur les valeurs de perméabilité de matériaux fibreux et d'autre part de chercher des relations simples permettant d'évaluer ces perméabilités en connaissant le taux de renfort. Une partie expérimentale préliminaire montre l'existence de phénomènes tels que les cheminements de bord, les plissements du renfort, son tassement, ou l'écartement de ses mèches. L'apparition de ces phénomènes étant liée au comportement mécanique du renfort et à l'action de la résine, des plages de taux de fibres et de débits sont déterminées pour chaque matériau. Des dispositifs expérimentaux et des modes opératoires ont été mis au point afin de déterminer les perméabilités longitudinales et transversales des différents renforts. Deux procédés de détermination des perméabilités longitudinales sont en outre comparés (détermination par écoulement uniaxial et détermination par écoulement biaxial). Est analysé ensuite l'influence sur la perméabilité des principaux paramètres liés au procédé : état de surface des fibres (ensimage), nature de la résine utilisée, préformage, taux et type de renfort. L'ensemble des essais permet de mettre en évidence les paramètres les plus influents sur les valeurs de perméabilité. Sachant que les modèles théoriques permettant de calculer les perméabilités sont en général limités à un domaine restreint de taux de fibres, des formules semi-empiriques sont utilisées pour calculer les perméabilités des renforts sur une grande étendue de taux de fibres a partir d'un nombre réduit de mesures. Enfin, des relations sont proposées permettant d'estimer les perméabilités globales d'empilements de plis de renforts différents. Elles sont établies à partir des lois de comportement de perméabilité et de compressibilité de chaque type de renfort en fonction des taux de fibres. Les calculs sont confrontés aux résultats expérimentaux.

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Rouchon, Pierre. "Simulation dynamique et commande non linéaire des colonnes à distiller." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1990. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00838242.

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Abstract:

Le problème principal abordé dans cette thèse est la commande en qualité des colonnes à distiller. Les modèles de commande utilisés sont construits à partir de modèles dynamiques classiques issus d'une analyse physique. La méthode de construction repose sur une réduction par échelle de temps de ces derniers. Cette réduction a pour but de ne conserver que les phénomènes lents. Sur ces modèles réduits, nous appliquons des techniques de rejet de perturbations par retour non linéaire de l'état. Les lois de commande obtenues sont testées en simulation sur des modèles dynamiques de colonne, décrits par des systèmes algébro-différentiels d'index 1, nettement plus complets que les modèles de commande. Cette étude en simulation montre, pour une colonne binaire de 42 plateaux et pour une colonne multi-composés de 32 plateaux, la robustesse et l'intérêt de ces lois non linéaires de commande. La mise en œuvre sur deux colonnes de raffinerie confirme ces résultats. Elle montre également que l'instrumentation des colonnes et la puissance des ordinateurs de conduite sont suffisantes pour un calcul en ligne de ces lois non linéaires de commande. Un problème important, dont nous avons pris conscience lors de l'étude en simulation, concerne la résolution numérique des systèmes algébro-différentiels. En nous appuyant sur des résultats récents relatifs 'a l'inversion de systèmes dynamiques, nous étendons les notions d'index et de forme canonique, notions définies uniquement en linéaire et cependant très utilisées pour analyser la convergence des schémas numériques de résolution, aux systèmes algébro-différentiels non linéaires implicites. Nous proposons également un algorithme formel et explicite de réduction d'index, afin de transformer des systèmes d'index élevés pour lesquels les méthodes de résolution numériques font défaut, en systèmes d'index 1 pour lesquels existent des méthodes de résolution numérique performantes.

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Ledoux, Yann. "Optimisation des procédés d'emboutissage par caractérisation géométrique et essais numériques." Phd thesis, Chambéry, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00419320.

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Abstract:

L'emboutissage est un procédé de mise en forme des matériaux métalliques en feuille. En général, plusieurs étapes d'emboutissage sont nécessaires et les phénomènes mis en jeux lors de la déformation plastique du matériau sont complexes. Ainsi, la conception d'un nouvel outillage est une opération longue et délicate. La technique d'«essai - erreur» est habituellement employée par les industriels. Cette méthode est sans garantie de succès, coûteuse et mobilise une machine de production ( presse ). Cette thèse propose une méthode d'optimisation qui est basée sur des simulations numériques. Le po%int% de départ est la définition d'un outillage initial dont la simulation est réalisée. Selon la géométrie numérique obtenue, nous paramétrons les défauts à corriger. Les paramètres du procédé qui modifient sensiblement la géométrie de la \pièce sont choisis ainsi que leur plage de variation respective. Un plan d'%exp%ériences est construit pour tester différentes configurations des paramètres du procédé. L'ensemble des %exp%ériences est simulé, puis, les paramètres géométriques sont mesurés sur chacune d'elles. Ces résultats permettent de calculer des relations polynomiales liant les paramètres du procédé aux paramètres géométriques de la \pièce. A%vec% ces relations, nous cherchons, par la technique d'optimisation de Newton, la configuration optimale du procédé donnant la géométrie désirée. La simulation correspondante est effectuée et valide l'optimum trouvé. Trois cas d'application sont présentés. Deux concernent des \pièces embouties en une étape, et enfin, nous présentons l'étude d'une \pièce réalisée en plusieurs étapes.

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Boudiba, Mahfoud. "Contribution à la réalisation d'un environnement général pour la simulation statique des procédés." Paris 13, 1996. http://www.theses.fr/1996PA132035.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire a pour objet le développement d'un environnement général dédié a la simulation statique des procédés continus en régime stationnaire, parfois appelé programme de flowsheeting. Le choix de la simulation statique découle du fait qu'il s'agit à l'heure actuelle du principal outil dont dispose l'ingénieur pour concevoir de nouveaux procédés, ou pour optimiser le fonctionnement d'un atelier existant. Dans le premier chapitre, nous décrivons l'activité de simulation en relevant sa complexité, qui justifie le développement d'un environnement qui apporte une aide réelle à l'ingénieur. Nous indiquons également les solutions que nous envisageons dans la suite de notre travail pour apporter cette aide. Dans le second chapitre, nous décrivons la maquette spi-prosim que nous avons réalisée et qui effectue le couplage entre le simulateur statique prosim et l'environnement spi intégrant une représentation objet d'un procédé. Nous tirons les enseignements de cette réalisation, en particulier en ce qui concerne la réalisation de modules généraux d'aide a la saisie d'une simulation. Dans ce chapitre, nous présentons également une revue bibliographique sur la mise en œuvre des approches orientées objet en génie des procédés. Dans le troisième chapitre, nous traitons le problème de l'aide à la préparation d'une simulation. Nous décrivons en particulier l'usage que nous avons fait d'un langage de programmation par contraintes (pecos) et d'un langage mathématique (mathematica) pour développer une aide à la saisie du modèle d'une opération unitaire. Le quatrième et dernier chapitre est consacré à l'exploitation des résultats d'une simulation. Nous indiquons que cette exploitation consiste en partie à extraire les résultats pertinents parmi la masse d'informations fournies par le simulateur, puis à les mettre sous une forme pertinente pour l'utilisateur. Nous établissons ensuite un cahier des charges détaillé d'une bonne représentation d'un procédé, qui soit proche du point de vue que l'ingénieur a d'un procédé

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Feng, Lian-Fang. "Modélisation de réacteurs et procédés de polymérisation de propylène industriels." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2006. http://www.theses.fr/2006INPL058N/document.

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Abstract:

Ces travaux de recherche ont pour objet de développer des modèles statiques et dynamiques pour un procédé de polymérisation de propylène industriel. Ces modèles ont ensuite été employés pour proposer de nouveaux procédés sur base du procédé existant. A cette fin, cette étude a réalisé les aspects suivants : ? Etude de l'état de l'art de la catalyse Ziegler-Natta pour la polymérisation d'oléfines ; ? Etude des caractéristiques des procédés de polymérisation de propylène classiques ; ? Etude des caracteristiques des réacteurs de polymérisation de propylène en suspension et en phase gazeuse en prennant comme exemple des réacteurs en série, d'une part ; et des modèles et méthodes de calcul des paramètres thermodynamiques de systèmes de polymérisation de propylène complexes, d'autre part ; ? Développement d'un modèle dynamique pour un procédé de polymérisation de propylène industriel composé d'un réacteur en suspension et plusieurs réacteurs en phase gazeuse en série. Ce modèle a été basé sur des cinétiques de polymérisation faisant appel à plusieurs sites catalytiques ; ? Etude des conditions opératories et des caractéristiques dynamiques des réacteurs ; ? Simulation des procédés de changement de grade et optimisation de ces procédés. Certains résultats de ces travaux sont originaux et significantifs sur le plan scientifique et sur le plan technologique
In this thesis, rigorous steady and dynamic models have been developed for an industrial propylene polymerization process. They have then been used to develop new processes based on the existing one. For that purpose, this thesis has: ? reviewed the state of the art of the olefin Ziegler-Natta catalysts; ? analyzed classical propylene polymerization processes and their characteristics; ? analyzed the characteristics of industrial slurry and gas phase propylene polymerization reactors using representative slurry propylene polymerization and gas phase polymerization reactors in series; studied the models for calculating the thermodynamic properties of complex propylene polymerization systems and methods for determining their parameters; ? developed a dynamic model for an entire industrial propylene polymerization process composed of a slurry reactor and several gas phase reactors in series. This model is based on rigorous polymerization kinetics involving several Ziegler-Natta active sites ? investigated the operating conditions and dynamic characteristics of the reactors ? simulated grade transition processes and optimum polymerization processes. Some of the results are original, and scientifically and technologically relevant

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Haddad, Salah. "Contribution au développement d'un générateur automatique de programmes de simulation de procédés électromécaniques (GASPE)." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://www.theses.fr/1991INPL049N.

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Abstract:

Ce mémoire est composé de cinq chapitres et traite du développement d'un générateur automatique de programmes de simulation de procédés électromécaniques (Gaspe). Dans le premier chapitre, nous présentons un ensemble de logiciels de simulation utilises en France dans le domaine de l'électronique de puissance. La méthodologie de modélisation et de simulation des ensembles convertisseur-machine-commande et le générateur Gaspe qui en a résulté sont développés au sein du laboratoire Green. Nous les présentons dans le deuxième chapitre. Le développement du produit Gaspe en tant qu'outil de simulation fait l'objet du troisième chapitre. Le quatrième chapitre traite de l'application de Gaspe à la simulation numérique d'une machine asynchrone alimentée par un onduleur a mli. Enfin, le cinquième chapitre est consacré à la structuration de la bibliothèque de modules Gaspe

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Lucas, Philippe. "Modélisation et simulation du régime transitoire d'unités de séparation d'un procédé chimique avec leur système de régulation : Application à la conduite d'un atelier industriel." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1988. http://www.theses.fr/1988ECAP0083.

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Abstract:

Le travail proposé porte sur la simulation de régimes transitoires d'un procédé industriel et son utilisation pour l'étude de la conduite de cet atelier. A partir de l'observation d'un atelier de distillation et de l'analyse de son comportement pendant les phases transitoires est proposée une méthodologie de modélisation réaliste mais complexe pour représenter le fonctionnement d'un procédé. L'examen de la littérature scientifique sur le calcul du régime transitoire des procédés montre que la résolution numérique s'appuie le plus souvent sur la méthode de Bear comme le montrent les quelques logiciels et applications industrielles proposés. Sur la base des modèles présentés dans la littérature les équations retenues pour représenter l'installation étudiée sont exposées. Elles concernent non seulement l'accumulation et le transport de matière et d'énergie mais aussi l'acquisition de l'information et sa conversion en actions sur le procédé. La mise en oeuvre de cette modélisation avec le logiciel SpeedUp exige que le système d'équations différentielles et algébriques soit bien conditionné. L'obtention de tels systèmes est illustrée par des exemples d'opérations tirées du procédé étudié. Cette expérience permet de formuler des règles générales de modélisation. Quelques modèles ainsi écrits sont présentés. La modélisation ainsi définie appliquée à un évaporateur puis à la colonne de distillation conduit à des réponses qualitativement et quantitativement conformes à la réalité. Le choix des variables de commande d'une colonne de distillation est plus particulièrement exposé. Son application à la colonne étudiée invite après une étude en transitoire à choisir un certain jeu de variables intensives. Cette étude donne quelques recommandations pour la bonne conduite des régimes transitoires de procédés fortement perturbés. Le mémoire se termine par un bilan de l'apport potentiel de la simulation dynamique dans le choix de la stratégie de conduite d'un procédé.

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Gourmelon, Stéphane. "Méthodologie d'analyse et de rétro-conception pour l'amélioration énergétique des procédés industriels." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/14492/1/Gourmelon.pdf.

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Abstract:

A la veille d’une nouvelle conférence sur le climat, les questions environnementales demeurent plus que jamais au premier plan de la vie publique. La lutte contre le réchauffement climatique, et les émissions de gaz à effet de serre, dont l’attribution à l’activité humaine fait globalement l’objet d’un consensus scientifique, constituent l’un des plus grands défis de l’humanité pour les prochaines années. Dans ce contexte, l’amélioration de l’efficacité énergétique des sites de production est une des préoccupations des industriels. Les réglementations environnementales, et les fluctuations des cours de l’énergie les forcent à continuellement améliorer leurs procédés pour en maintenir la compétitivité. Ceux-ci doivent ainsi pouvoir disposer d’outils leur permettant d’effectuer des diagnostics énergétiques sur les installations, leur facilitant la prise de décision et leur permettant d’élaborer des solutions d’efficacité énergétique sur leurs sites industriels. Les travaux présentés dans ce document visent à introduire une méthodologie d’analyse et de rétro-conception pour l’amélioration énergétique des procédés industriels. Cette méthodologie, qui s’appuie sur une utilisation combinée de la méthode du pincement et de l’analyse exergétique, se décompose en trois grandes étapes : la première comprend le recueil des données, la modélisation et la simulation du procédé. La deuxième étape, dédiée à l’analyse du procédé, est elle-même divisée en deux phases. La première, qui s’appuie pour l’essentiel sur l’utilisation de la méthodologie du pincement, s’intéresse uniquement à l’analyse du système de fourniture et de récupération de l’énergie thermique. Si cela s’avère nécessaire, le procédé complet est étudié dans une deuxième phase. L’analyse pincement se limitant à l’étude des procédés thermiques, une méthodologie d’analyse exergétique est mise en œuvre. Cette méthodologie s’appuie sur l’implémentation de l’analyse exergétique dans l’environnement ProSimPlus, entreprise par Ali Ghannadzadeh, et poursuivie pendant cette thèse. Les formules d'exergie ont été affinées pour s’ajuster aux différents modèles thermodynamiques. L’approche d’analyse proposée dans ce manuscrit est basée sur l’utilisation d’une nouvelle représentation graphique des bilans exergétiques : le ternaire exergétique. Ce dernier permet d’illustrer tous les aspects des bilans exergétiques et ainsi d'assister l’ingénieur dans l’analyse du procédé. La troisième étape s’intéresse à la conception pour l’amélioration énergétique. Alors que l’analyse du pincement propose des solutions d’amélioration, l’analyse exergétique ne le permet pas. Elle nécessite l’apport d’une certaine expertise pour aboutir au développement de solutions d’améliorations. Pour pallier ce problème, l’expertise est en partie capitalisée dans un système de raisonnement à partir de cas. Ce système permet de proposer des solutions à des problèmes nouveaux en analysant les similarités avec des problèmes anciens. Cet outil se révèle utile pour définir des solutions locales d’améliorations énergétiques. L’analyse du pincement associée à des outils numériques est ensuite utilisée pour concevoir des propositions complètes d’améliorations. La seconde partie de ce manuscrit présente cette étape.

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Adzima, Francis. "Modélisation et simulation de procédés de mise en forme de tôles métalliques ultrafines." Thesis, Paris, ENSAM, 2016. http://www.theses.fr/2016ENAM0066/document.

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Abstract:

La course à la miniaturisation entraine une forte hausse de la demande encomposants aux dimensions submillimétriques et donne un essor considérable aux procédés de micro-formage. Cependant le comportement mécanique des tôles ultrafines, employées dans ces procédés présente des singularités liées à la réduction du nombre de grains. Cette thèse a eu pour objet de mettre en place un outil d’aide à la prédiction du comportement mécanique des tôles ultrafines.Expérimentalement, le comportement de deux alliages de cuivre, le CuBe2 et le CuFe2P, a été caractérisé sous divers types de chargement. Diverses caractéristiques ont été mises en évidence, notamment l’anisotropie de la réponse mécanique, l’effet Bauschinger ou encore ladégradation du module de Young.Afin d’obtenir un cadre de modélisation apte à la description de tôles présentant un comportement plus ou moins homogène, deux approches ont été retenues. La première consiste en une modélisation phénoménologique inspirée des observations macroscopiques. La seconde est une description, en plasticité cristalline, à l’échelle du grain du comportement mécanique, basée sur les mécanismes physiques de déformation. Les modèles retenus ont été intégrés dansles logiciels ABAQUS et SiDoLo dans le formalisme des grandes transformations. Des stratégies d’identification paramétrique des différents modèles sont développées et une analyse comparative de l’impact de l’identification sur les prévisions des modèles est proposée.Enfin les approches développées sont mises en oeuvre sur des procédés industriels et des tests académiques. Une étude sur des facteurs influençant la prédiction du retour élastique estréalisée. Elle a montré qu’une attention particulière doit être portée à la modélisation de l’élasticité
The on-going trend on device miniaturization has increased the demand forminiature parts and boosted micro forming processes. However, the mechanical behavior of ultra-thin sheet metals is subjected to certain peculiarities which are driven from the reduced number of grains in the sheets. The present work aimed to provide a numerical tool for the prediction of the mechanical behavior of ultra-thin sheet metals. The mechanical behavior of two copper alloys, CuBe2 and CuFe2P, was experimentally characterized through several strain paths. Various characteristics have been revealed, such as the anisotropic response, Bauschinger effect and the decrease of the Young modulus.In order to build a modeling frame capable of describing thin metal sheets which exhibit a highly heterogeneous behavior and those whose response is more homogeneous, two modeling approaches were considered. On one hand, a phenomenological model based on the experimental results is chosen. On the other hand, a crystal plasticity based model, which takes into account the physical deformation mechanisms, is adopted. Both models were implementedin ABAQUS and SiDoLo softwares, under the finite strain formalism. Parametric identification strategies are devised and the influence of calibration on models performance is assessed.Ultimately, the modeling approaches were applied to the simulation of industrial processes and academic tests. A numerical study on relevant parameters for the prediction of springback has been performed. The accurate modeling of elasticity proved highly influential

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Berdouzi, Fatine. "Simulation dynamique de dérives de procédés chimiques : application à l'analyse quantitative des risques." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/19822/1/Berdouzi_19822.pdf.

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Abstract:

Les risques sont inhérents à l’activité industrielle. Les prévoir et les maîtriser sont essentiels pour la conception et la conduite en sécurité des procédés. La réglementation des risques majeurs impose aux exploitants la réalisation d’études de sécurité quantitatives. La stratégie de maîtrise des risques repose sur la pertinence des analyses de risques. En marche dégradée, la dynamique des événements est déterminante pour quantifier les risques. Toutefois, de nos jours cette connaissance est difficilement accessible. Ce travail propose une méthodologie d’analyse de risques quantitative qui combine la méthode HAZOP, le retour d’expérience et la simulation dynamique de dérives de procédés. Elle repose sur quatre grandes étapes : La première étape est l’étude du fonctionnement normal du procédé. Pour cela, le procédé est décrit de façon détaillée. Des études complémentaires de caractérisation des produits et du milieu réactionnel sont menées si nécessaires. Ensuite, le procédé est simulé dynamiquement en fonctionnement normal. Lors de la seconde étape, parmi les dérives définies par l’HAZOP et le retour d’expérience, l’analyste discrimine celles dont les conséquences ne sont pas prévisibles et/ou nécessitent d’être quantifiées. La troisième phase fournit une quantification du risque sur la base de la simulation dynamique des scenarii retenus. Lors de la dernière étape, des mesures de maîtrise des risques sont définies et ajoutées au procédé lorsque le niveau de risque est supérieur au risque tolérable. Le risque résiduel est ensuite calculé jusqu’à l’atteinte de la cible sécurité. Le logiciel Aspen Plus Dynamics est sélectionné. Trois études de cas sont choisies pour démontrer d’une part, la faisabilité de la méthodologie et d’autre part, la diversité de son champ d’application : · la première étude de cas porte sur un réacteur semi-continu siège d’une réaction exothermique. L’oxydation du thiosulfate de sodium par le peroxyde d’hydrogène est choisie. Ce cas relativement simple permet d’illustrer la diversité des causes pouvant être simulées (erreur procédurale, défaut matériel, contamination de produits, …) et la possibilité d’étudier des dérives simultanées (perte de refroidissement du milieu et sous dimensionnement de la soupape de sécurité). · le deuxième cas concerne un réacteur semi-batch dans lequel une réaction exothermique de sulfonation est opérée. Elle est particulièrement difficile à mettre en œuvre car le risque d’emballement thermique est élevé. Cette étude montre l’intérêt de notre approche dans la définition des conditions opératoires pour la conduite en sécurité. · le troisième cas d’étude porte sur un procédé continu de fabrication du propylène glycol composé d’un réacteur et de deux colonnes de distillation en série. L’objectif est ici d’étudier la propagation de dérives le long du procédé. Sur la base du retour d’expérience, deux dérives au niveau du rebouilleur de la première colonne sont étudiées et illustrent les risques de pleurage et d’engorgement. La simulation dynamique illustre la propagation d’une dérive et ses conséquences sur la colonne suivante.

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Maggiochi, Paul. "Développement d'algorithmes de calcul d'équilibres entre phases pour la simulation des procédés chimiques." Toulouse, INPT, 1986. http://www.theses.fr/1986INPT026G.

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Abstract:

Repertoriation, dans un premier temps, des diverses methodes rencontrees dans la litterature et leurs comparaisons. Puis proposition de la nouvelle methode: quasilineaire en debut de recherches, puis connexion (si necessaire) sur une methode de quasi-newton pour accelerer la convergence. Test sur divers flashes di et tri-phasiques

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Dissertations / Theses on the topic 'Simulations de procédés'

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