Dissertations / Theses on the topic 'Transfert de chaleur couplé'
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Bougeard, Daniel. "Etude expérimentale du transfert thermique couplé au sein de géométries complexes : application aux échangeurs de chaleur." Valenciennes, 1997. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/32ad393b-fdf6-43c3-803f-5411e53c570f.
Abstract:
Ce travail consiste à analyser les échanges thermiques couplés au sein des échangeurs de chaleur à ailettes planes munies de promoteurs de turbulence. Une étude bibliographique permet de bien appréhender les phénomènes physiques responsables de l'augmentation du transfert convectif à l'aide de promoteurs de turbulence. Une méthodologie d'étude est ensuite proposée afin de déterminer les performances thermiques et aérauliques des échangeurs. Une méthode utilisant une efficacité de tube permet de déterminer la puissance thermique dissipée dans les échangeurs réels à partir d'essais effectués sur des maquettes. La perte de charge est également mesurée sur un banc expérimental spécifique. Un dispositif de thermographie infrarouge est utilisé pour une étude locale de la densité de flux surfacique au niveau des ailettes, en tenant compte du couplage conducto-convectif. Afin d'améliorer les résolutions spatiale et thermique du dispositif de thermographie, des techniques spécifiques de traitement du signal sont développées. Enfin les résultats obtenus sont validés par la comparaison des performances globales de l'échangeur, déterminées par la méthode proposée, avec des essais effectués sur des échangeurs réels et des corrélations de la bibliographie. Les densités de flux surfaciques mesurées localement sont comparées à des résultats issus de simulations numériques.
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Oulaid, Othmane. "TRANSFERT COUPLÉ DE CHALEUR ET DE MASSE PAR CONVECTION MIXTE AVEC CHANGEMENT DE PHASE DANS UN CANAL." Phd thesis, Université de Sherbrooke, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00669024.
Abstract:
La présente thèse traite des phénomènes de transferts de chaleur et de masse en convection mixte thermosolutale avec changement de phase dans un canal. Celui-ci est formé de deux plaques planes parallèles dont l'une ou les deux sont mouillées par un film d'eau de faible épaisseur. Ces plaques sont soumises à une température constante et uniforme. Le canal est traversé par un écoulement laminaire ascendant d'air humide en régime permanent. Le système d'équations mathématiques, est basé sur les équations de Navier-Stokes ainsi que les équations de conservation de l'énergie et de conservation des espèces. L'approximation de Boussinesq est adoptée. La résolution des équations gouvernantes est basée sur la méthode des volumes finis alors que le couplage vitesse-pression est traité à l'aide de l'algorithme SIMPLER. Les effets combinés des forces d'Archimède d'origine thermique et massique sur la convection laminaire dans un canal symétrique isotherme vertical ont été étudiés. Les résultats de cette étude montrent que ces forces ont un effet important sur les champs hydrodynamique, thermique et massique. Ainsi pour des parois froides et un écoulement d'air chaud, ces forces causent le renversement de ce dernier prêt des parois. De plus, nous avons montré que le transfert par chaleur latente n'est important comparé à celui par chaleur sensible que si le gradient de concentration est important. Le renversement d'écoulement laminaire dans un canal symétrique isotherme vertical et asymétrique isotherme pour le cas d'un canal incliné a été étudié. Pour le cas du canal incliné, seule la plaque inférieure est couverte d'un film d'eau de faible épaisseur alors que l'autre est considérée imperméable. Nous avons discuté l'effet des forces d'Archimède d'origine thermique et massique sur les champs hydrodynamique, thermique et massique. Ainsi, ces forces peuvent causer le renversement de l'écoulement si leurs intensité est importante. Les conditions d'existence de ce dernier ont été présentées par des abaques et expressions analytiques. Ces abaques et expressions donnent la valeur critique du nombre de Grashof d'origine thermique en fonction du nombre de Reynolds pour différentes valeurs du nombre de Grashof d'origine massique et différents angles d'inclinaison pour le cas du canal incliné.
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Lazard, Myriam. "Modélisation macroscopique du transfert de chaleur transitoire couplé conduction rayonnement dans un milieu semi-transparent : estimation de paramètres." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPL030N.
Abstract:
L'objet de cette étude est de déterminer la diffusivité phonique de milieux semi-transparents. La première partie concerne la mise en place de modèles semi-analytiques permettant de prédire le transfert de chaleur transitoire couplé conduction-rayonnement dans un milieu semi-transparent absorbant, émettant et éventuellement diffusant de façon anisotrope le rayonnement. Un large éventail de fonctions de phase (linéaire anisotrope; de Rayleigh, du second ordre, pics intenses), de conditions aux limites (Dirac de flux, échelons de température) et de parois (noires ou en or) est considéré. La seconde partie teste la pertinence des modèles couplés pour l'inversion dans le cas de la méthode flash afin de déterminer quels paramètres thermophysiques et radiatifs peuvent être identifiés. Une étude stochastique basée sur des cartographies des maxima de sensibilité, des coefficients de corrélation et des écarts-types relatifs aux différents paramètres est complétée par des considérations expérimentales. . Les biais causés par une erreur sur l'émissivité des parois, le caractère non gris et une éventuelle anisotropie de la diffusion ont été considérés les résultats sont confrontés à ceux obtenus avec la méthode "classique" des parois en or. La troisième partie présente des résultats expérimentaux obtenus dans le cadre de la méthode flash pour différents échantillons semi-transparents l verre flotté, pastilles de silice et de séléniure de zinc. Les mesures ont été effectuées par voie optique (détecteur infrarouge HgCdTe) pour une large plage de température variant de l'ambiante à 700K, pour différents types de parois (noires et en or) et pour différentes épaisseurs. Cette étude constitue une avancée dans l'estimation de la diffusivité phonique de matériaux semitransparents. Elle fournit une méthodologie complète et rigoureuse de la mesure de diffusivité et remplace avantageusement la méthode des parois en or (moins coûteuse, plus rapide, plus précise).
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Wu, Jing. "Modélisation dynamique d’un système couplé pompe à chaleur – stockage thermique par matériaux à changement de phase : approche systémique et validation expérimentale." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10167/document.
Abstract:
Dans le domaine de la réfrigération des bâtiments, le couplage d'une pompe à chaleur (PAC) avec un stockage d'énergie thermique est un moyen significatif pour en réduire le coût de fonctionnement énergétique et pour mieux dimensionner les équipements. Un prototype de ce système couplé avec un stockage thermique par MCP (Matériaux à Changement de Phase) est construit et mis en oeuvre dans le cadre du projet ANR ACLIRSYS (Commande avancée des systèmes de réfrigération à faible inertie). L'objectif de cette thèse est d'en proposer un modèle dynamique en vue de sa commande. Dans les échangeurs de la PAC, le fluide frigorigène peut être vapeur, liquide ou un mélange des deux tandis que le MCP du stock peut être solide, liquide ou un mélange des deux. Par conséquent, un modèle de type hybride est nécessaire pour tenir compte des différentes configurations possibles afin de résoudre les équations de bilan de masse et d'énergie dont les expressions diffèrent en fonction de ces configurations. Dans ce travail, des modèles statiques sont utilisés pour le compresseur et le détendeur de la PAC, et les modèles des échangeurs de la PAC et du stock sont basés sur une représentation des écoulements par une cascade de Réacteurs Parfaitement Agités Continues (RPAC). Le mécanisme de commutation entre les diverses configurations est conçu pour garantir la continuité de l'évolution simulée du système. Cette commutation est effectuée par des opérations matricielles, ce qui permet d'aboutir à une représentation globale et très compacte du système. Les propriétés thermodynamiques du fluide frigorigène et leurs dérivées partielles sont déterminées de façon analytique à l'aide d'une équation d'état. Deux versions du modèle du stock sont proposées. Une version simplifiée du modèle de surfusion et une version plus détaillée basée sur la méthode des bilans de population. Des données expérimentales recueillies sur le prototype ont permis de valider le modèle développé. Des expérimentations en régime transitoire ont été réalisées en faisant varier les conditions opératoires. Ces données concernent le fonctionnement de la PAC seule, du stock seul et du système couplé. Un bon accord a été obtenu entre les résultats numériques et les données expérimentalesIn the area of buildings refrigeration, the use of thermal energy storage coupled with heat pump is a significant way for reducing the operating costs and optimizing the design of equipment. A prototype of refrigeration-PCM (Phase Change Material) energy storage system is built and implemented within the framework of the project ACLIRSYS (Advanced Control for Low Inertia Refrigeration Systems), funded by the French National Research Agency. The objective of my PhD thesis is to propose a dynamical physical model for the complete system. Within the evaporator and condenser of the heat pump, the refrigerant can be liquid, vapor or mixture of both, while the storage media can be solid, liquid or a mixture of both. Therefore, it is necessary to consider the discrete events associated to phase changes in order to solve the energy and mass balances in different configurations. In this work, static models are used for the compressor and the expansion valve of the heat pump. The heat exchangers of the heat pump and the storage models are based on a representation of the fluid flows by a cascade of Continuous Stirred Tank Reactors (CSTRs). In order to assure the continuity of system evolution, the switching mechanism between different configurations is established. This switching is performed by matrix operations, which permit to achieve a global and very compact representation of the system. The thermodynamic properties of the refrigerant and their partial derivatives are analytically determined by using an equation of state. Two versions of the model for the storage are proposed. A simplified version where the supercooling is assumed to take place at a constant temperature and a more detailed version based on the population balance equations. Experimental data from the prototype has been used to validate the developed model. Experiments in transient states were performed by varying the operating conditions. These date relate to the functioning of the heat pump alone, the storage alone and the coupled system. A very good agreement between the numerical results and experimental data was obtained
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Draoui, Abdeslam. "Etudes numériques des transferts de chaleur couples rayonnement-conduction et rayonnement-convection dans un milieu semi-transparent bidimensionnel." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0012.
Abstract:
Les travaux que nous présentons s'articulent autour d'approches numériques des transferts de chaleur couplés rayonnement-conduction et rayonnement-convection au sein de milieux semi-transparents (M. S. T) de géométrie bidimensionnelle. La première partie est réservée au rappel des équations du transfert radiatif et à la présentation de trois méthodes numériques (Pl, P3, ZONES de HOTTEL) permettant de résoudre ce problème dans un milieu bidimensionnel. Après avoir comparé ces trois méthodes dans le cas où le rayonnement est le seul mode de transfert, nous consacrons le deuxième chapitre à l'étude du couplage rayonnement-conduction. Nous introduisons alors une quatrième méthode adaptée à la résolution de ce problème. Les comparaisons menées sur ces diverses méthodes nous permettent de mettre en évidence l'intérêt des méthodes aux harmoniques sphériques. Dans la troisième partie, la méthode Pl est retenue pour sa simplicité de mise en œuvre, et nous permet d'aborder le couplage du transfert radiatif avec les équations de la convection laminaire dans une cavité bidimensionnelle thermiquement entraînée. Les résultats obtenus montrent une influence significative de la participation radiative du fluide sur les champs thermiques et dynamiques rencontrés dans ce type de problèmesThe works we present here are a numerical approach of heat transfer coupling radiation-conduction and radiation-convection within semi-transparent two-dimensional medium ; The first part deals with a view of equation of radiative transfer and introduces three numerical methods (P1, P2, Hottel's zone) which enable one to solve this problem in a two dimensional environment. After comparing the three methods in the case where radiation is the only mode of transfer, we introduce in the second chapter a study of the coupling of radiation with conduction. So, a fourth method is used to solve the problem. These comparisons lead us to various methods which enable us to show the interest of the spherical harmonics approximations. In the third part, the P1 approximations is kept because it is simple to use, moreover it enables us to introduce both the coupling of radiative transfers with laminar convective equations in a thermally driven two-dimensional cavity. The results show a significant influence of the radiative participation of the fluid on heat and dynamic transfer we met in this type of problem
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Flores, Carolina. "Etude des transferts de masse et de chaleur au sein d'un absorbeur eau/bromure de lithium." Phd thesis, Université de Grenoble, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01062936.
Abstract:
Les machines à absorption LiBr/H2O, appliquées aux systèmes de rafraîchissement par compression chimique présentent des avantages et des inconvénients à l'heure de leur intégration dans des bâtiments de basse consommation. Grandes tailles et coûts de mise en œuvre élevés les rendent peu attractives. Le développement de modules évapo-absorbeur et desorb-condenseur compacts et multifonctionnels, utilisant des échangeurs à film ruisselants couplés peuvent être une solution pour réduire les coûts de mise en œuvre, et augmenter la compacité et le rendement global du processus d'absorption. L'étude se centre autour de l'absorption de la vapeur d'eau à basse pression au sein d'un film de bromure de lithium qui ruisselle sur des échangeurs à plaques verticales. Les objectifs de la thèse sont le développement d'un modèle théorique simple décrivant le transfert de chaleur et de masse et sa validation à l'aide d'expériences de référence. Le modèle analytique est construit à l'aide des méthodes intégrales mettant en ouvre un écoulement laminaire établit à l'entrée de l'absorbeur et des conditions de saturation à l'interface Nous avons résolu le problème couplé de transfert de masse et de chaleur en prenant en compte couches limites thermiques et diffusives. Une représentation adimensionnelle des transferts à l'aide des nombres de Nusselt et de Sherwood en fonction du nombre de Graetz permet de décrire de manière générale les différentes zones thermiques et diffusives. Les variations de la température et la concentration à l'interface sont prises en compte, en considérant la linéarité des équations de transfert et, en appliquant la théorie des perturbations. Un banc d'essais a été spécifiquement développé pour l'étude de l'absorption de vapeur sur des films ruisselants de bromure de lithium à basse Reynolds (Re < 500). Il permet de fixer l'état de la solution LiBr à l'entrée (température, concentration et débit) ainsi que les conditions aux limites (pression de vapeur, condition adiabatique ou de température imposée à la paroi verticale). Différentes géométries de plaque sont comparées aux résultats du model en vu de quantifier l'impact des effets de bord et des instabilités.
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Ramousse, Julien. "Transferts couplés masse-charge-chaleur dans une cellule de pile à combustible à membrane polymère." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://www.theses.fr/2005INPL098N.
Abstract:
La compréhension et la description des phénomènes couplés de transport de masse, de charge et de chaleur dans le cœur de pile sont primordiales pour l'analyse du comportement électrique du système. Le modèle présenté ici a pour objectif de décrire les performances électriques d'une pile PEMFC en fonction des conditions fluidiques et thermiques de fonctionnement. L'hydratation de la membrane et la répartition de l'eau dans la cellule sont estimées à l'aide de simulations couplées du transport de matière dans l'épaisseur de la cellule et dans les canaux d'alimentation internes aux plaques bipolaires. Un modèle microscopique de type Gas Diffusion Electrode a été mis en place pour décrire les phénomènes de transfert de charges aux électrodes. Complétée par l'étude du transfert de chaleur dans le cœur de pile, cette modélisation permet notamment de distinguer les conditions et les sites préférentiels de condensation de la vapeur d'eau. Une campagne de mesures de la conductivité thermique effective des feutres de carbone utilisés en pile en tant que diffuseur poreux a également été réalisée. La valeur de ce paramètre, bien qu'essentielle pour l'étude des transferts thermiques, est encore source de discussions du fait de la forte anisotropie thermique du milieuUnderstanding and modelling of coupled mass, charges and heat transfers phenomena are fundamental to analyse the electrical behaviour of the system. The aim of the present model is to describe electrical performances of a PEFMC according to the fluidic and thermal operating conditions. The water content of the membrane and the water distribution in the single cell are estimated according to the coupled simulations of mass transport in the thickness of the single cell and in the feeding channels of the bipolar plates. A microscopic model of a Gas Diffusion Electrode is built up to describe charges transfer phenomena occurring at the electrodes. Completed by a study of heat transfer in the Membrane Electrode Assembly, conditions and preferential sites of water vapour condensation can be highlighted. A set of measurements of the effective thermal conductivity of carbon felts used in fuel cells as porous backing layers have also been performed. Although the value of this parameter is essential for the study of heat transfer, it is still under investigation because of the strong thermal anisotropy of the medium
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Chehbouni, Abdelghani. "Présentation d'un modèle de transfert couplé de masse et de chaleur dans le système sol-végétation-atmosphère pour les zones arides et semi-arides." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30083.
Abstract:
La teledetection dans les domaines visible, infra-rouge thermique et micro-ondes peut donner acces a des parametres cruciaux pour comprendre les interactions surface-atmosphere a differentes echelles de temps et d'espace. Si ces phenomenes sont relativement bien maitrises dans les regions temperees, il n'en est pas de meme dans les zones arides et semi-arides. Dans ce travail, nous avons developpe un modele de transfert couple de masse et de chaleur. Les equations du bilan de masse et de chaleur sont resolues numeriquement dans les differentes couches du sol, la fermeture a la surface se fait par le biais des equations de bilan energetique et hydrique. L'approche que nous avons adoptee, consiste a separer la contribution du sol de celle de la vegetation aux differents processus d'echanges de chaleur et d'eau. Ensuite, nous avons pondere leur contribution relative aux differents flux/parametres de surface en utilisant le pourcentage du couvert. Une premiere validation locale de notre modele a ete effectuee en utilisant des donnees acquises pendant l'experience interdisciplinaire monsoon'90 (nasa multiaircraft experiment, tombstone-arizona, 1990). Le modele a ete capable de reproduire correctement les temperatures et les flux de surface observes. Ce travail represente donc un point de depart pour la quantification des processus d'echanges dans le systeme sol-vegetation-atmosphere en zones arides et semi-arides. Cependant, des etudes ainsi que des donnees supplementaires sont necessaires afin qu'il puisse etre valide a plus grande echelle
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Delarochelambert, Thierry. "Etude expérimentale et théorique des transferts thermiques couples en convection naturelle à travers une double paroi verticale à haute densité de flux de chaleur." Mulhouse, 1997. http://www.theses.fr/1997MULH0506.
Abstract:
Les transferts de chaleur par convection naturelle, rayonnement et conduction à travers les parois métalliques simples et doubles fortement chauffées se rencontrent fréquemment dans les dispositifs de chauffage ou de récupération de chaleur domestiques et industriels, mais n'ont jamais fait l'objet de recherches spécifiques. Une étude théorique approfondie de ces couplages est présentée à partir d'une recherche bibliographique très large, en particulier sur la transition turbulente. Un dispositif expérimental permet d'appliquer un flux de chaleur uniforme élevé régulé sur une face d'une double paroi en acier noir épais de largeur réglable. Les équations elliptiques de transfert radiatif et de transport conducto-convectives turbulentes sont résolues au moyen du code fluent. Le fonctionnement de la double paroi est mis en évidence, et une nouvelle corrélation globale du flux de chaleur interne d'une double paroi rayonnante est établie, ainsi qu'un critère d'optimisation. Une méthode thermoanémométrique corrélative et spectrale est développée au moyen d'une sonde unique en quartz à double microthermocouple. Les champs moyens et fluctuants de température et de vitesse, les densités de flux convectifs et radiatifs, ainsi que la structure turbulente des couches limites thermiques sont ainsi déterminés expérimentalement, particulièrement en régime de transition. La méthode thermoanémométrique et le bilan thermique complet sont valides sur une plaque plane verticale conductrice et rayonnante. Il apparaît que le nombre de Grashof critique diminue fortement lorsque la densité du flux augmente, même si le rayonnement domine.
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Aklouche, Leila. "Modélisation des transferts couplés masse-chaleur dans un matériau amylacé lors des hydrotraitements par haute pression : caractérisations physicochimiques et thermophysiques." Thesis, La Rochelle, 2019. http://www.theses.fr/2019LAROS025.
Abstract:
Cette thèse vise d’une part à la compréhension des modifications physicochimiques engendrées dans la structure interne d’un matériau biopolymère lors des hydrotraitements par haute pression et d’autre part à la modélisation des transferts couplés chaleur-humidité. L’amidon de maïs standard a été choisi comme matériau modèle. Quatre procédés hydrothermiques ont été étudiés; DV-HMT (Direct Vapor-Heat Moisture Treatment), RP-HMT (Reduced Pressurized-HMT), IV-HMT (Intensive Vacuum-HMT) et FV-HMT (Final Vacuum-HMT). La prédiction de l’évolution de la température (T) et de la teneur en eau (W) au sein d’un matériau réactif est importante, vu que ces facteurs conditionnent la progression des réactions biochimiques et modifient les propriétés physiques et thermophysiques. L’analyse des transitions de phase et de la structure, liées aux principaux phénomènes impliqués (fusion des cristallites, formation des complexes amylose-lipides, rétrogradation) a été réalisée par calorimétrie, diffraction des rayons X et par spectroscopie (FTIR). La modélisation des transferts dans le matériau a été abordée par une approche expérimentale et théorique. Dans l’approche expérimentale, les paramètres physiques (masse volumique apparente, masse volumique réelle et porosité) et thermophysiques (chaleur spécifique, conductivité et diffusivité thermique) ont été mesurés, tenant compte de la variation de W, de T et de la fusion des cristallites. Des modèles empiriques traduisant ces propriétés ont été déterminés et les valeurs implémentées dans les équations de transfert. Dans l’approche théorique, les équations couplées du modèle de transfert ont été discrétisées par éléments finis et résolues par COMSOL Multiphysics®. La résolution numérique des équations a permis de prédire la répartition spatiale des paramètres variables (T, W, ξ, λ, Cp,…) en fonction du temps de traitement. Les courbes de ξ simulées numériquement par COMSOL® passent par toutes les valeurs expérimentales, validant ainsi les modèles théoriquesThis thesis aims on the one hand to understand the physical changes generated in the internal structure of a biopolymer material submitted to high-pressure hydrotreatments and on the other hand to the modelling of coupled heat and mass transfers. In this work, standard maize starch was chosen as a model material and four processes were investigated; DV-HMT (Direct Vapor-Heat Moisture Treatment), RP-HMT (Reduced Pressurized-HMT), IV-HMT (Intensive Vacuum-HMT) et FV-HMT (Final Vacuum-HMT). As the progression of biochemical reactions is strongly affected by the temperature and water content that alter the physical and thermophysical properties of the reactive material, their prediction is very important. The analysis of phase transitions and structure, related to the involved phenomena (cristallites fusion, formation of amylose-lipids complexes, retrogradation) was performed by calorimetry, X-ray diffraction and by FTIR spectroscopy. The transfers modelling has been advanced by an experimental and theoretical approaches. In the experimental approach, the physical (apparent density, bulk density and porosity) and thermophysical properties (specific heat, conductivity ant thermal diffusivity) were measured by considering the variation of W, T and the crystallites fusion phenomenon. Empirical models expressing these properties have been determined and the values implemented in the transfer equations. In the theoretical approach, the coupled equations of the transfer model were discretised by the finite element method and resolved by COMSOL Multiphysics®. The numerical resolution allowed the prediction of the spatial repartition of variable parameters (T, W, ξ, λ, Cp,...) according to treatment time. The curves of ξ numerically simulated by COMSOL® go through all experimental values, thus validating the theoretical models
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Kavazovic, Zanin. "Modélisation mathématique du pressage à chaud des panneaux MDF. Couplage du modèle mécanique avec le modèle couplé de transfert de chaleur et de masse." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/27946/27946.pdf.
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Kavazović, Zanin. "Modélisation mathématique du pressage à chaud des panneaux MDF : couplage du modèle mécanique avec le modèle couplé de transfert de chaleur et de masse." Doctoral thesis, Université Laval, 2011. http://hdl.handle.net/20.500.11794/22585.
Abstract:
Dans la présente thèse, nous nous intéressons aux phénomènes physiques se déroulant durant le processus de pressage à chaud des panneaux de fibres de bois (MDF). La non-linéarité et la forte interdépendance des phénomènes instationnaires de transfert de chaleur et de masse et du pressage mécanique de l'ébauche de fibres rendent leur modélisation et analyse non triviales. Dans un premier temps, nous avons effectué une étude de sensibilité portant sur le modèle de transfert de chaleur et de masse proposé par Thômen et Humphrey en 2006. Dans cette étude de sensibilité, nous avons déterminé l'impact de la variabilité des propriétés matérielles, des modèles de sorption, des conditions aux limites et de la teneur en humidité initiale sur les variables d'état et les résultats numériques du modèle mathématique. Afin de mieux tenir compte des interactions complexes entre les différents processus physiques, nous avons ensuite proposé un modèle mathématique global tridimensionnel couplé modélisant le processus de pressage à chaud en lot (batch pressing). Le modèle global est constitué de deux entités distinctes, soient le modèle mécanique et le modèle couplé de transfert de chaleur et de masse. Dans cette première phase de développement, la compression de l'ébauche est représentée par un modèle élastique vieillissant que nous avons exprimé en formulation quasi-statique incrémentale. Les variables d'état pour ce modèle sont l'incrément de déplacement et l'incrément de contrainte. Tous les calculs se font sur une géométrie mobile dont la déformation (compression) est une conséquence de la fermeture de la presse. Le développement du profil de densité est ainsi calculé dynamiquement à chaque pas de temps. Quant aux phénomènes de transfert de chaleur et de masse, ils sont modélisés par un système couplé constitué de trois équations de conservation, notamment la conservation de la masse de l'air et de la vapeur ainsi que la conservation de l'énergie. Les équations sont exprimées en fonction de trois variables d'état, soient la température et les pressions partielles de l'air et de la vapeur. Le modèle global est discrétisé par la méthode des éléments finis et les systèmes résultant ont été résolus grâce au logiciel MEF++ développé au GIREF (Groupe interdisciplinaire de recherche en éléments finis, Université Laval). Les simulations numériques ont été menées aussi bien en deux qu'en trois dimensions. Les résultats numériques de température et de pression gazeuse ont été comparés aux mesures prises au laboratoire du CRB (Centre de recherche sur le bois, Université Laval) lors d'un procédé de pressage en lot. Une bonne concordance entre les résultats numériques et expérimentaux a été constatée. Afin d'enrichir le modèle proposé, les futurs développements devraient traiter de la nature viscoélastique et plastique de l'ébauche soumise au pressage à chaud. Il demeure néanmoins clair que la qualité des prédictions produites par des modèles numériques dépendra toujours en grande partie de la disponibilité et de la qualité des valeurs caractérisant les propriétés physiques et matérielles du produit à l'étude. Afin de combler de nombreuses lacunes à ce chapitre, nous ne pouvons qu'encourager les recherches menant à une meilleure connaissance de ces propriétés.
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Challansonnex, Arnaud. "Transferts couplés chaleur/masse dans les matériaux de construction biosourcés : investigation expérimentale et théorique du non-équilibre local." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLC022/document.
Abstract:
L’intérêt croissant pour les matériaux biosourcés dans le domaine de la construction se heurte à des difficultés quant à la simulation de leur comportement hygrothermique. En particulier, les matériaux isolants tels que les panneaux de fibres concentrent toutes les difficultés car ils sont peu conducteurs thermiquement, très hygroscopiques et très diffusifs à la vapeur d’eau. Conséquemment, en régime transitoire le couplage chaleur masse est exacerbé et les phases de l’eau ne sont pas à l’équilibre localement.Afin de mettre en évidence ce second phénomène, un nouveau dispositif expérimental a été développé. Il permet de soumettre un échantillon de quelques centimètres d’épaisseur à une perturbation de l’humidité relative sur sa face avant puis de mesurer simultanément l’évolution de l’humidité relative sur sa face arrière et de sa masse. En situation de non-équilibre, il existe un déphasage entre ces deux grandeurs que la formulation de transferts couplés classique n’arrive pas à prédire. Afin d’obtenir une prédiction correcte, une nouvelle formulation a été utilisée. Celle-ci se base sur l’emploi de fonctions mémoires caractérisant la diffusion microscopique. De manière à démontrer la capacité prédictive de la nouvelle formulation, ces fonctions ont été déterminées avec des essais gravimétriques réalisés sur de très petits échantillons à l’aide d’une balance à suspension magnétique. En parallèle, une analyse rigoureuse du couplage chaleur masse dans ces matériaux a permis de souligner l’impact sur leur caractérisation de différents paramètres macroscopiques.L’utilisation de la nouvelle formulation alimentée par les fonctions mémoires et les différents paramètres macroscopiques permet une excellente prédiction de l’humidité relative et de la masse. Cette nouvelle formulation validée expérimentalement est désormais utilisable dans des logiciels de simulation énergétique du bâtimentThe growing interest in biosourced materials in the construction sector is confronted with difficulties in simulating their hygrothermal behavior. Insulating materials such as fiberboard concentrate all the difficulties because they are not very thermally conductive, very hygroscopic and very diffusive to water vapor. Consequently, in transient state, heat and mass coupling is exacerbated, and the phases of water are not in equilibrium locally.In order to highlight this second phenomenon, a new experimental device has been developed. It allows to subject a sample a few centimeters thick to a disturbance of relative humidity on its front face and then to simultaneously measure the evolution of relative humidity on its back face and its mass. In a situation of non-equilibrium, there is a phase shift between these two quantities that the classic coupled transfer formulation cannot predict. In order to obtain a correct prediction, a new formulation was used. It is based on the use of memory functions characterizing microscopic diffusion. In order to demonstrate the predictive capacity of the new formulation, these functions have been determined with gravimetric tests performed on very small samples using a magnetic suspension balance. In parallel, a rigorous analysis of the heat and mass coupling in these materials made it possible to highlight the impact of different macroscopic parameters on their characterization.The use of the new formulation fed by the identified memory functions and the various macroscopic parameters allows an excellent prediction of relative humidity and mass. This new formulation, experimentally validated, can now be used in energy simulation of the building
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Amraqui, Samir. "Modélisation des transferts thermiques couplés dans un capteur solaire thermique avec cellules anti-pertes." Aix-Marseille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX11033.
Abstract:
Suite au constat des importants changements climatiques au niveau mondial, des actions sont menées en vue du développement des énergies renouvelables et en particulier de l’énergie solaire. Divers solutions technologiques ont été par là, introduites telles que les capteurs solaires thermiques munis de cellules anti-pertes dont le principe est de permettre l’amélioration du ratio « production de chaleur / investissement » par récupération de l’énergie thermique qu’ils dissipent à l’aide d’un fluide caloporteur. C’est dans ce cadre que s’inscrit ce travail de thèse qui s’appuie sur la modélisation numérique de la convection naturelle couplée au rayonnement thermique dans un capteur solaire équipé de partitions attachées à son vitrage. Trois cas des positions du capteur solaire ont été étudiés à savoir le cas où (a) le capteur est placé dans un champ de pesanteur dont la direction est perpendiculaire au gradient de température, (b) le capteur est placé perpendiculairement au champ de pesanteur, et (c) le capteur solaire est incliné de 45° par rapport à l’horizontal. Le fluide caloporteur considéré est de l’air sec (Pr = 0. 71) et ses propriétés physiques, à part sa densité, sont supposées constantes à la température moyenne T0. En plus, l'écoulement est considéré incompressible, laminaire, bidimensionnel et les surfaces radiatives sont supposées grises et isotropes en émission / réflexion. La méthodologie numérique utilisée pour la résolution des équations différentielles gouvernant le transfert de chaleur et l’écoulement dans les systèmes étudiés est de type volumes finis. Le couplage pression - vitesse est traité par l'algorithme SIMPLER et les systèmes algébriques obtenus sont résolus par la méthode des gradients conjugués. Au cours de cette thèse, l’écoulement convectif est régi par différents paramètres de contrôle, à savoir le nombre de Rayleigh Ra, longueur de partition LP, épaisseur de la partition tP, nombre de partitions NP, le rapport de forme du capteur solaire A et l’angle d’inclinaison par rapport à l’horizontal j. Concernant la validation du code de calcul, l’accord obtenu entre nos résultats et ceux disponibles dans la littérature s’est avéré excellent. L’influence des paramètres physiques et géométriques est examinée. Les résultats sont présentés en termes d’isothermes, de lignes de courant, de nombre de Nusselt moyen et de flux de chaleur adimensionnel convectif et radiatifFollowing the report of the important climate changes worldwide, many actions are carried out for renewable energies development and in particular of solar energy. Various technological solutions have thus been introduced such as the solar collector equipped with cells decreasing losses whose principle is to allow the improvement of the ratio « production of heat / investment » by recuperation of the thermal energy that they dissipate using coolant. It is in this context that this thesis is carried out. This framework is based on the numerical simulation of the natural convection combined to the radiation heat transfer in a solar collector equipped with partitions attached to its glazing. Three different solar collector configurations were considered: case (A) the solar collector is placed in a gravity acceleration whose direction is perpendicular to the temperature gradient, (b) the solar collector is placed perpendicular to the gravity acceleration and (c) the solar collector is tilted of 45° from horizontal. The considered coolant is the dry air (Pr = 0. 71) and its physical properties are supposed constant at the average temperature T0, except its density. Moreover, it is assumed to be incompressible, laminar, two dimensional and radiative surfaces are supposed to be gray and isotropic in emission / reflection. The numerical methodology used for the resolution of the differential equations controlling the heat transfer and the flow in the studied systems is using the finite volume method. The coupling pressure - velocity problem is treated by the SIMPLER algorithm and the algebraic systems obtained are solved by a conjugate gradient method. In this thesis, the convective flow is governed by various control parameters, namely the Rayleigh number Ra, partition length LP, partition thickness tP, partitions number NP, aspect ratio A and the inclination angle compared to horizontal j. Concerning the computer code validation, the agreement obtained between our results and those available in the literature proved to be excellent. The effect of the physical and geometrical parameters is examined. The results are presented in terms of isotherms, streamlines, average Nusselt number and dimensionless convective and radiative heat flow
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Brige, Xavier. "Transferts de chaleur couplés par conduction et rayonnement dans les milieux semi-transparents anisotropes et non gris : Etude et comparaison des modèles en 1D." Nancy 1, 2005. http://www.theses.fr/2005NAN10195.
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Bennani, Nassira. "Performances des cycles à absorption fonctionnant avec le couple eau-glycérol." Toulouse, INPT, 1986. http://www.theses.fr/1986INPT003G.
Abstract:
Determination des proprietes physico-chimiques du systeme eau/glycerol. Prevision des equilibres liquide/vapeur par la methode barker. Correlations entre la temperature, la concentration et les autres proprietes, introduites dans un modele de simulation du fonctionnement d'une pompe a chaleur en transformation de chaleur. Comparaison des resultats de simulation avec les performances d'une installation pilote de faible puissance, avec pertes de chaleur importantes. Etude particuliere de l'absorbeur du type a film a alimentation tangentielle. Calcul des coefficients de transfert de chaleur et de masse en fonction de la hauteur de l'echangeur
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Bouyssier, Julien. "Transports couplés en géométries complexes." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1929/.
Abstract:
Ces travaux s'intéressent aux questions de transports non stationnaires et de transferts stationnaires de chaleur et de masse par convection-diffusion au sein de géométries complexes. Par complexe, nous entendons d'une part pour le transport que le fluide est convecté au sein d'une cavité de section quelconque lentement variable dans la direction longitudinale, c'est à dire ayant des variations longitudinales grandes devant hauteur et largeur moyennes. Nous considérons d'autre part le transfert au sein de domaines non-axisymétriques dans lesquels sont plongés un ou plusieurs tubes où le fluide porteur s'écoule. Pour ce qui concerne le transfert, ce travail a consisté à montrer comment étendre le principe, valider l'utilisation, et illustrer l'efficacité d'une décomposition en mode de Graetz pour la prédiction des échanges dans des configurations réalistes d'échangeurs. Cette décomposition permet de formuler le problème initial 3D comme un problème aux valeurs propres généralisées en 2D dont la résolution numérique est drastiquement moins coûteuse. Nous généralisons la notion de mode de Graetz à des conditions aux limites latérales quelconques et, en particulier pour le cas d'échangeurs équilibrés où nous avons mis en évidence un nouveau mode linéairement variables dans la direction longitudinale. Nous mettons en oeuvre le calcul de ces modes de Graetz dans le cas de configurations semi-infinies pour traiter, par exemple, des configurations transversalement périodiques (types plancher chauffant) et montrons qu'un faible nombre de modes suffit pour donner une très bonne approximation des transferts. Dans le cas d'échangeurs finis couplé avec des tubes en entrée/sortie, nous montrons comment déterminer les amplitudes des modes de Graetz dans les différents domaines par la minimisation d'une fonctionnelle associée aux conditions d'entrée sorties retenues. Ces modes permettent l'étude paramétrique systématique des champs de température, des flux de chaleurs entre les domaines fluides et solides ainsi que des rendements thermiques d'un échangeur à deux tubes. Nos résultats indiquent que la longueur d'échange caractéristique est gouvernée par le premier mode de Graetz généralisé à grand nombre de Péclet. Nous montrons aussi, en particulier, qu'un échangeur symétrique possède un spectre symétrique, et une évolution amont/aval symétrique. Dans le cas de la dispersion de Taylor, nous avons établi une forme conservative 3D des équations de dispersion de Taylor en géométrie variable généralisant le cas 2D déjà connu. Nous avons ensuite implémenté en éléments finis puis validé numériquement ces équations de dispersion en 2D et 3D. Nous montrons que les variations longitudinales 3D de la cavité peuvent considérablement augmenter la dispersion longitudinaleThis work interest is about stationary transfer and non-stationary transport by convection-diffusion onto complex geometries. For transport issues, complex refers to convection into flattened cavity of arbitrary transverse shape, slowly varying along the longitudinal direction. In the context of transfer, complex refers to non-axisymmetric domains of arbitrary transverse shape along which one or several parallel tubes convect heat or mass. For the transfer problem, this work extends the principle, validates the use, and illustrates the efficiency of Graetz modes decompositions for exchanges prediction in realistic exchangers configurations. This decomposition permits to formulate the initial 3D problem as a generalysed 2D eigenvalue problem, the numerical evaluation of which is drastically reduced. We generalyze Graetz modes solutions for arbitrary applied lateral boundary conditions. In the particular case of balanced exchangers, we bring to the fore a new neutral mode whose longitudinal variations are linear as opposed to classical Graetz modes displaying exponential decay. The numerical computation of those modes for semi-infinite configurations with lateral periodic boundary conditions shows that a few number of those provides a very good approximation for exchanges. In the case of finite exchangers coupled with inlet/oulet tubes, we show how to evaluate the amplitudes of Graetz modes in the various domains (inlet, exchanger, outlet) from functional minimization associated with input/output boundary conditions. The evaluation of these amplitudes permit a systematic parametric study of temperature fields, heat fluxes between fluid and solid, and hot/cold performance of a couple-tube exchanger. Our results indicate that the typical exchange length is governed by the first Graetz mode at large P\'eclet number. We also show that a symmetric exchanger has a symmetric spectrum and a upward/backward symmetric evolution. In the case transport we elaborate theoretically the conservative form of 3D Taylor dispersion equations into variable cavities which generalyzes the framework already known in 2D. We numerically implement these averaged dispersion equations with finite element, and validate in 2D the obtained results. We show that 3D longitudinal variations of a cavity has a strong impact on the longitudinal dispersion
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Cherkaoui, Moha. "Modélisation et étude de sensibilité des échanges radiatifs et conductifs couplés dans une cavité remplie d'air ambiant." Paris 12, 1993. http://www.theses.fr/1993PA120037.
Abstract:
Ce travail porte sur l'analyse des processus d'echange radiatif dans un gaz en ecoulement de convection naturelle a l'interieur d'une cavite. L'importance de ces phenomenes est apparue dans les resultats de l'action de recherche coordonnee convection naturelle dans l'habitat du cnrs/pirsem. Les problemes-types etudies sont ceux de la convection naturelle dans une cavite cubique. De fortes incompatibilites ont ete observees dans les diverses experiences. Ces resultats semblent indiquer une forte influence du rayonnement sur l'ecoulement en convection naturelle. Le probleme de la convection naturelle en cavite est complexe. D'une part, la simulation a des nombres de rayleigh aussi eleves n'est pas pour le moment possible; d'autre part, l'importance des effets tridimensionnels complique les calculs de convection et de rayonnement. Il s'agit ici d'une premiere approche de l'effet de rayonnement sur les experiences de l'arc. Nous calculons le rayonnement dans les fluides etudies en utilisant le modele statistique a bandes etroites qui permet de prendre en compte la structure spectrale de l'emission et de l'absorption, tout en restant beaucoup plus simple qu'un modele raie par raie. L'equation de transfert radiatif est integree par une methode de monte carlo qui permet de traiter correctement les reflexions. L'analyse des resultats des experiences a permis de montrer que le profil de temperature dans la couche limite est peu modifie par l'interaction directe avec le rayonnement. Par ailleurs, il apparait que les effets importants ne peuvent venir que des echanges radiatifs entre l'ecoulement exterieur et la paroi chaude. L'etude du couplage conduction-rayonnement dans le cas unidimensionnel montre que le profil est sensible aux concentrations de la vapeur et du dioxyde de carbone. Ces effets sont accentues quand la paroi chaude est reflechissante
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Guillot, Émilien. "Étude expérimentale des transferts de chaleur à une interface pièce-outil de coupe." Nantes, 2009. http://www.theses.fr/2009NANT2005.
Abstract:
L'étude porte sur la caractérisation de l'interface de contact glissant pièce – outil sous grandes déformations représentatives de la zone secondaire d'un procédé d'UGV. La littérature montre que les auteurs considèrent ici une condition de contact parfait et supposent que le flux généré par frottement se partage dans le rapport des effusivités thermiques des matériaux en contact. Cependant la distribution de la contrainte à cette interface est forte et le contact thermique doit devenir médiocre bien avant le dégagement du copeau. L'objectif de la thèse est de proposer une méthodologie expérimentale (fondée sur la mesure du champ de température par thermocouples et son analyse par technique inverse) afin de déterminer les paramètres de contact décrivant un contact glissant siège d'une dissipation de chaleur : α et Rtc et φg Le principe de mesure repose sur une approche originale qui traite de manière séquentielle et par sous-domaines les zones de part et d'autre de l'interface. Les conditions thermiques qui prévalent sur les surfaces en contact sont estimées indépendamment. Puis, le flux généré (φg) et de manière simultanée α et Rtc sont estimés. Une attention particulière a été accordée à l'instrumentation par thermocouples en vue de maîtriser le compromis sensibilité/précision et de bien cerner le caractère intrusif de la pose de thermocouples. Des expériences ont été réalisées sur un banc d'essai de frottement reproduisant les conditions mécaniques et thermiques d'un contact de l'UGV en pointe d'outil. Le plan d'expériences retenu a permis d'étudier l'influence de la vitesse de glissement et la nature du couple tribologique sur les paramètres de contact thermiquesThe study relates to the characterization of the interface of contact sliding piece-tool under great deformations representative of the secondary shear zone of a HSM process. The literature shows that the authors consider a perfect thermal contact condition and suppose that the heat flux generated by friction is divided in the ratio of the thermal effusivities of materials in contact. However the distribution of the strain at this interface is huge and the thermal contact must become poor before the release of the chip. The goal of the thesis is to propose an experimental methodology (founded to the measure of the temperature field by thermocouples and its analysis by inverse technique) in order to determine the contact parameters describing a sliding contact seat of a heat dissipation : α , Rtc et φg The measurement principle presents an original approach which treats in a sequential way and by subdomain the zones on both sides of the interface. The thermal conditions which prevail on the contact surfaces are estimated singly. Then, generated heat flux (φg ) and in a simultaneous way α and Rtc et φg are estimated. We have studied the instrumentation by thermocouples in order to control the compromise sensitivity/precision and to well understand the intrusive character of thermocouples set up. Experiments were carried out on friction device that reproduces the mechanics and thermals contact conditions of a HSM process at the tip tool. The experimental plan allows to study the influence the sliding speed and the nature of the tribological couple on the thermal parameters of contact
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Dardour, Béchir. "Étude des transferts thermiques couples dans une plaque de cuisson vitrocéramique infrarouge." ENSMP, 1999. http://www.theses.fr/1999ENMP0892.
Abstract:
L'étude des transferts de chaleur dans la plaque de cuisson vitrocéramique a permis de mieux comprendre son comportement thermique pour dégager des voies d’amélioration de ses performances énergétiques. Deux résultats majeurs ont été obtenus. Le premier est relatif à l'importance du choix du récipient culinaire, de ses propriétés thermophysiques et de la nature du contact entre la vitrocéramique et l'ustensile. Le deuxième résultat concerne les fortes déperditions thermiques de la plaque vitrocéramique infrarouge vers l’arrière du foyer radiant. Dans le cadre de cette thèse, un double travail d’expérimentation et de modélisation a été effectué. L'approche expérimentale a permis de mesurer les flux mis en jeu aux interfaces du système table de cuisson-récipient culinaire par différents procédés : par des mesures directes à l'aide d'un fluxmètre, par des essais calorimétriques reproduisant l’opération de chauffage de l'eau jusqu’à ébullition, et enfin par la technique des méthodes inverses (le flux à l'interface a pu être calculé à partir de mesures de température à l’intérieur d'un solide place au-dessus de la plaque vitrocéramique). En plus des calculs des efficacités énergétiques, l'étude expérimentale a mis en évidence une mesure de température qui renvoie une information fiable sur la température du récipient culinaire. Ceci permet une régulation de la cuisson à partir de cette température et non de la puissance du foyer. Pour l'étude numérique, un outil de simulation des transferts couples dans les milieux semitransparents (nomme vitro) a été développé. Ce logiciel calcule les champs thermiques dans l'ensemble du système plaque de cuisson-récipient culinaire. C'est un modèle monodimensionnel, multicouches, base sur la méthode p1. La variation spectrale est prise en compte par bandes. Dans les conditions choisies pour la simulation numérique, les propriétés de la couche vitreuse influencent peu le déroulement de la cuisson.
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Moyne, Christian. "Transferts couples chaleur-masse lors du séchage : prise en compte du mouvement de la phase gazeuse." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1987. http://www.theses.fr/1987NAN10348.
Abstract:
Développement d'un modèle mathématique prenant en compte la filtration en phase liquide et gazeuse. Aux gradients de température et d'humidité, il ajoute le gradient de pression totale de la phase gazeuse comme troisième force motrice. Discussion théorique des transferts convectifs et diffusifs en phase gazeuse en milieu poreux. La notion de conductivité thermique des milieux humides fortement influencée par les mécanismes d'évaporation condensation est alors réexaminée. Prise en compte des effets de filtration pour deux cas particuliers: le séchage sous vide et le séchage convectif avec un fluide séchant à température supérieure a la température d'ébullition. Étude expérimentale des mécanismes de transfert dans les deux cas
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Guillemant, Philippe. "Modélisation numérique et analytique des transferts couplés rayonnement-conduction dans les milieux semi-transparents : identification expérimentale par la méthode de l'hémisphère." Aix-Marseille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992AIX11038.
Abstract:
On presente dans ce memoire deux types de modelisations, numerique puis analytique, des transferts couples par rayonnement et par conduction dans les milieux semi-transparents. L'analyse est monodimensionnelle et prend en compte le cas de milieux non gris, absorbants, emissifs et diffusifs. Les interfaces sont grises, opaques ou transparentes, reflechissantes et soumises a des conditions de flux incluant des pertes par convection. Pour le modele analytique, elles sont supposees diffuses isotropes. Le modele numerique a ete elabore essentiellement dans un but de validation du modele analytique. Il utilise la methode des zones, et traite le probleme du calcul des facteurs de forme etendus indirects pour le cas d'une reflexion et d'une diffusion anisotropes. L'equation de l'energie est discretisee et resolue a l'aide d'un schema aux differences finies. Le modele analytique propose une simplification du formalisme des equations de base, a l'aide de parametres pertinents, caracteristiques du materiau, permettant d'acceder aux champs de temperature et de flux en fonction des conditions aux limites et ceci en faisant abstraction des proprietes locales (coefficient d'absorption, de diffusion, fonction de phase, etc. . . ) afin de satisfaire une preoccupation de metrologie industrielle. Ce modele est construit en introduisant progressivement des hypotheses de moins en moins contraignantes pour prendre en compte des milieux dont les proprietes sont de plus en plus realistes. La notion principale introduite est l'epaisseur optique equivalente moyenne, ou facteur d'attenuation du flux radiatif hemispherique, pour une epaisseur donnee, dont la valeur peut etre identifiee experimentalement. On verifie qu'avec ce parametre certains milieux non gris peuvent etre traites comme des corps gris. Un dispositif experimental est associe a une methodologie pour identifier la conductance phonique et l'epaisseur optique equivalente moyenne. On utilise pour cela la methode de l'hemisphere reflechissant (ou de la coupole)
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Mabsate, El-Mostafa. "Etude numérique 2D des transferts couplés de chaleur et de masse dans les milieux poreux non saturés : thermomigration avec effet de la gravité et infiltration non isotherme dans une cavité fermée." Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066743.
Abstract:
Emploi du modele de philip et de vries. Description des phenomenes physiques. Simulation numerique de la thermomigration bidimensionnel dans une cavite rectangulaire fermee. Le milieu poreux utilise est du sable quartsique dont les caracteristiques sont determinees experimentalement. Simulation numerique du transfert simultane de chaleur et de masse dans un espace poreux annulaire. Etude des effets du transfert bidimensionnel pendant une infiltration ponctuelle ou sur le fond d'une raie rectangulaire. Etude des themes convectifs sur le transfert de chaleur
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Bouallou, Chakib. "Modélisation bidimensionnelle des transferts couples rayonnement - convection naturelle dans les milieux semi-transparents." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0061.
Abstract:
Ce travail comporte quatre parties. Dans la première partie, nous rappelons le formalisme du transfert radiatif dans les milieux semi-transparents. Une étude comparative de plusieurs méthodes de résolution de l'équation du transfert radiatif est proposée. L'approximation différentielle bidimensionnelle Pl est alors retenue pour l'étude des cas de couplage rayonnement - convection. L'interaction de la convection naturelle et du rayonnement dans un milieu poreux bidimensionnel constitue la deuxième partie de ce travail. Le modèle radiatif est associé à un schéma de différences finies qui permet de résoudre les équations de la convection sur la base de l'hypothèse de BOUSSINESQ et de la loi de DARCY. L'interaction est caractérisée par des paramètres adimensionnels dont l'étude permet de mieux appréhender les rôles des différents modes de transfert. Dans la troisième partie, nous étudions l'interaction de la convection naturelle et du rayonnement au sein d'un fluide semi-transparent bidimensionnel. Nous présentons une étude paramétrique dans le cas d'un fluide gris à diffusion isotrope avant de traiter le cas du milieu non gris. Un couplage beaucoup plus complexe est abordé dans la quatrième partie. Il s'agit de l'interaction convection naturelle-rayonnement dans une cavité partiellement occupée par un milieu poreux semi-transparent, sans interface opaque et imperméable séparant les deux milieux. Une condition limite radiative est proposée. Les équations de la convection sont modélisées à l'aide d'une combinaison de l'équation de NA VIER-STOKES et celle de BRINKMAN. Le rôle de divers paramètres est analysé. La présence de l'interface perméable et non-opaque contribue à modifier profondément les champs thermiques et dynamiquesThis work includes four parts. In the first part, we explain the formulation of relative transfer in a semitransparent media. A comparative study for several calculation methods for the radiative equation is proposed. The P1 approximation in a two-dimensional form is them retained for modelling heat transfer coupled by radiation and convection. In the second one, we analyse the interaction between thermal radiation and natural convection within a two-dimensional porous medium. The radiative model is associated with a finite difference scheme which allows to solve convective equations described by Darcy's law and Boussinesq approximation. The study of dimensionless parameters which govern this interaction provides a better understanding of roles played by each mechanism of transfer. In the third part, the interaction between natural convection and thermal radiation in two-dimensional semi-transparent fluid has been investigated. Before analysing the case of non-grey medium we expose a parametric study for a grey fluid isotropic scattering. The last part deals with a much more difficult coupled problem. We consider the interaction between natural convection and thermal radiation within a cavity partially filled with a porous medium. For the interface, which is permeable and non-opaque, a radiative boundary condition is proposed. The convective equation are treated with combined Navier-Stokes and Brinkman equations. The effect of main parameters has been studied. It is shown that the permeable and non-opaque interface induces a deep modification in both thermal and dynamic fields
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Khourchafi, Abdelhak. "Etude de l'approximation P1 pour les transferts radiatifs spectralement corrélés dans des gaz : application à l'étude des transferts couplés convection-rayonnement dans des échangeurs de chaleur à haute température." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1994. http://www.theses.fr/1994ECAP0346.
Abstract:
L'objectif de ce travail est de modéliser les transferts couplés convection turbulente-rayonnement en vue de l'application au calcul des échangeurs de chaleur à haute température. Dans la première partie de cette étude, une modélisation des transferts radiatifs dans les gaz à l'aide de la méthode P1 couplée à un modèle spectral de type statistique à bandes étroites à loi inverse exponentielle est proposée. La technique de l'indicatrice de corrélation est utilisée afin de prendre en compte les corrélations spectrales liées à la structure fine du spectre d'absorption des gaz. Des résultats numériques sont présentés dans le cas de gaz de combustion actifs dans l'infrarouge (vapeur d'eau et dioxyde de carbone) en géométrie 1D et 2D. Une comparaison avec d'autres résultats de la littérature permet de valider le modèle de rayonnement. Dans la seconde partie de ce travail, on a procédé au couplage du modèle de rayonnement P1 spectralement non corrélé, au logiciel de thermohydraulique TRIO développé au CEA, utilisant un modèle de turbulence de type Ƙ-Ɛ, avec des lois universelles de raccordement à la paroi. Des calculs d'écoulements turbulents de gaz de combustion dans un canal rectangulaire ont été effectués et comparés avec des résultats expérimentaux. On montre que l'accord obtenu est satisfaisant, mais que d'autres tests sont nécessaires pour valider complètement le modèle de couplage convection-rayonnement
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Chassagne, Pierre. "Contribution à la prédiction des conséquences mécaniques des phénomènes thermo-hydriques couplés." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0069/these.pdf.
Abstract:
Les effets de sollicitations climatiques variables, combinées à un chargement mécanique, entraînent dans certains matériaux des accumulations différées de contraintes et de déformations. Les travaux de recherches en mécanique s’orientent donc de plus en plus vers la compréhension du comportement des matériaux, associée au développement de lois mathématiques capables d’intégrer des mécanismes multi-physiques couplés. L’objectif de ce travail consiste à développer un outil numérique capable d’apporter une contribution à la prédiction du comportement mécanique d’un matériau complexe tel que le bois, en vue d’une optimisation des utilisations, de la durée de vie et des procédés de mise en forme, de fabrication ou d’assemblage. La première partie permet d’établir l’état des connaissances physico-mécaniques du bois. Un rappel des notions importantes sur son caractère hydrophile est essentiel pour une bonne compréhension des phénomènes s’initiant au sein du matériau. De nombreux modèles numériques macroscopiques développés ces vingt dernières années permettent d’apporter des éléments pour la compréhension du comportement mécanique du bois et des phénomènes de transferts de masse et de chaleur associés. Les outils développés ne sont souvent appropriés que pour l’étude des phénomènes mécanosorptifs se développant dans la direction longitudinale ou dans les directions transverses. La seconde partie aborde la mise au point de l’outil numérique thermo-hydro-viscoélastique orthotrope 3D qui prend en compte les différents paramètres pilotant la réponse du matériau (taux de variation hydrique, histoire de ces variations, niveau de contraintes équivalentes établi selon un critère 3D). Enfin la troisième partie a trait à l’exploitation des outils numériques développés. Les différents paramètres mécanosorptifs du modèle sont recalés à partir de plusieurs applications d’une large diversitéThe effects of variable climatic conditions, combined to a mechanical loading, lead in some materials to delayed accumulations of stresses and strains. Recent advances in mechanics aims at bringing a better comprehension of the material behaviour, and to develop mathematical laws capable of integrating coupled multiphysics mechanisms. The main aim of this work consists in developing a numerical tool capable of bringing a contribution for the prediction of the mechanical behaviour for a complex material such as wood, in order to optimize the use, the service and forming, manufacturing or assembly processes. The first part is a state of the art of the knowledge on wood physics and mechanical behaviour. A reminder of the main notions on its hygroscopic characteristics is essential for a good understanding of the various phenomena developing in the material. Many macroscopic numerical models developed these last two decades allow us to bring important features for the comprehension of the mechanical behaviour of wood and the associated heat and mass transfer phenomena. These tools have mainly been developed for the study of mechanosorptive phenomena occurring in the longitudinal direction or in the transverse directions. The second part deals with the development of a 3D thermo-hydro-viscoelastic orthotropic numerical tool taking into account the different parameters controlling the material response (hygroscopic variation rate, history of these variations, equivalent stress level according to a 3D criterion). The model is based on two modules partially coupled. Finally, in the third part, the numerical tools developed in this work are evaluated. The evaluation of the mechanosorptive parameters of the model is based on various applications
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Le, Courtois Véronique. "Evaporation d'une coupe méthacrylique en film mince mécaniquement agité." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10023.
Abstract:
Un mélange de monomères méthacryliques a été distillé dans un évaporateur à film mince. Cet évaporateur, ainsi que son environnement, a été dimensionné, conçu et monté dans le cadre de cette thèse. Le but recherché est un taux d'évaporation maximum afin d'éliminer la fraction de composés lourds présents dans la coupe sans perdre trop de monomère. Dans cette optique, l'influence de la vitesse de rotation et de la température du fluide caloporteur sur les performances de l'échangeur a été étudiée. Pour les conditions de marche choisies, les résultats obtenus montrent un effet positif de ces deux paramètres de fonctionnement jusqu'à un taux d'évaporation limite. Dans le même temps, quelques mesures de propriétés thermophysiques effectuées sur des méthacrylates, ainsi qu'une recherche bibliographique les concernant ont fourni la base d'une recherche de corrélations permettant le calcul des capacités calorifiques, viscosités, masses volumiques et pressions de vapeur saturante de tous les membres de la série homologue méthacrylique. Les résultats obtenus pourront permettre une meilleure compréhension du procédé
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Aghahadi, Mohammad. "Etude expérimentale et modélisation physique des transferts couplés chaleur-humidité dans un isolant bio-sourcé." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCA007/document.
Abstract:
Le caractère fortement hydrophile des isolants thermiques bio-sourcés, a montré que les modèles classiques de transfert thermique ne sont pas suffisamment adaptés pour leur caractérisation thermique. Ce travail de thèse vise à répondre à cette problématique par des approches expérimentale et théorique des transferts couplés chaleur-humidité. Dans l’approche expérimentale, un isolant thermique en feutre de fibres de lin (FFL) a été développé puis caractérisé, dans différents états hygrométriques, au moyen d’un dispositif Plan Chaud asymétrique. Des isothermes d’adsorption de l’humidité corrélés aux modèles théoriques GAB, GDW et Park permettent une caractérisation hydrique de cet isolant. Dans l’approche théorique, un modèle physique, de transfert couplé chaleur-humidité au sein de l’isolant FFL humide, est proposé. Il est résolu numériquement, en configuration 3D transitoire, par la méthode de éléments finis sous COMSOL Multiphysics et par la méthode des différences finies, en configuration 1D transitoire, sous MATLAB. La méthode de Levenberg-Marquardt couplée avec le modèle direct 1D transitoire et les températures mesurées a permis d’estimer la conductivité thermique apparente de l'échantillon étudié avec une erreur relative inférieure à 6% par rapport aux mesures expérimentales, validant ainsi les modèles théoriquesThe conventional heat transfer models are not sufficiently suitable for thermal characterization of bio-sourced thermal insulating materials due to their strongly hydrophilic nature. The proposed work in this PhD thesis aims to answer this problem with experimental and theoretical approaches of coupled heat-moisture transfers. In the experimental approach, a thermal insulating material based on Flax Fiber Felt (FFF) is developed and then characterized at different hygrometric conditions with an asymmetric hot plate device. The humidity diffusion characterization of the samples is done using the GAB, GDW and Park theoretical moisture adsorption isotherm models. In the theoretical approach, a physical model of heat and mass transfer is proposed. It is solved numerically, in transient 3D configuration, by the finite element method under COMSOL Multiphysics and, in transient 1D configuration, by the finite difference method under MATLAB. The Levenberg-Marquardt method coupled with the 1D transient direct model and the measured temperatures made it possible to estimate the apparent thermal conductivity of the studied sample with a relative error of less than 6% compared to the experimental measurements, thus validating the theoretical models
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Da, Silva Zaqueu Ernesto. "Transferts couples conduction / Rayonnement : Application de la méthode flash aux milieux semi-transparents." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0061.
Abstract:
Ce travail porte sur l'étude du couplage conduction/rayonnement et sur l'identification des propriétés thermos-physiques de matériaux semi-transparents isotropes par la méthode flash. Une méthode pour résoudre la forme intégrale de l'ETR a été développée, elle est fondée sur l'utilisation de la méthode des ordonnées discrètes. Les géométries cylindriques (20) et planes (ID) sont étudiées. L’efficacité de la méthode a été testée sur des problèmes classiques issus de la littérature. Les résultats montrent que la méthode permet de rendre compte des mécanismes d'absorption, d'émission, de diffusion et de couplage avec d'autres formes d'énergie Cette méthode de résolution de l'ETR a été utilisée pour le calcul des grandeurs radiatives qui interviennent dans l'équation de l'énergie. L'évolution de la température de la face arrière d'un échantillon semi - transparent qui reçoit une impulsion thermique en face avant a été déterminé. Des simulations correspondant aux géométries ID et 2D ont été comparées, la variation de la température de la face arrière n'est plus sensible aux transferts de chaleur radiaux lorsque le rapport du rayon sur l'épaisseur est supérieur à 4. Une étude de sensibilité aux paramètres qui interviennent dans la méthode flash a été menée. L'analyse des coefficients de sensibilité renseigne sur la faisabilité de l'identification des paramètres thermos-physiques. Ensuite, la méthode de LEVEMBERG - MARQUARDT a été utilisée à partir de données issues de simulations numériques bruitées pour déterminer quels sont les paramètres identifiables et dans quelles conditions. La diffusivité thermique d'un verre de silice et de ZnS a été identifiées en utilisant la méthode proposéeThe purpose of this work is to study the combined conduction-radiation heat transfer and to estimate, eventually the thermal properties of a semi-transparent medium using the flash method. A model based on the discrete ordinate method has been developed to solve the radiative transfer equation (RTE) under an integral form. Geometries under study are cylindrical (2D) and rectangular (ID). There is a good agreement between predicted incident radiation and radiative and results from published in literature. Test results indicate that the method is capable of taking into account absorption, emission scattering mechanisms and is applicable to combined energy modes. This method aimed to solve the RTE is then used to calculate the radiative parameters which are present in the energy equation. The semitransparent sample is submitted to a brief thermal impulsion on its top bounding surface, and the bottom bounding surface temperature evolution is determined through the model. Several numerical simulations for a cylindrical (2D) enclosure are performed. Results indicate that the bottom bounding temperature is not sensitive to radial heat transfers provided that the aspect ratio (r/e) is greater than about 4. A sensibility study to parameters which involved in the temperature evolution was realized. The analysis of the sensibility coefficient provides information about the feasibility of the estimation of the radiative and thermal properties but also indicates which parameters may be identified in that conditions. The artificial data used as input far the numerical simulation is computed temperature profile based on theoretical radiative and thermal properties plus noise. The LEVEMBERG-MARQUARDT method is used to perform nonlinear least-squares fits. The thermal diffusivity of a silica glass and of a ZnS glass have been identified using the proposed method
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Maalouf, Mirti Naim. "Transferts thermiques couples dans un milieu fibreux soumis à une réaction de combustion catalytique." Lyon, INSA, 1991. http://www.theses.fr/1991ISALA066.
Abstract:
L'utilisation d'une combustion catalytique dans le milieu fibreux offre un certain nombre d'avantage, soit du point de vue des échanges thermiques, par l'augmentation du rayonnement par rapport à une flamme de gaz, par la diminution des températures maximales, soit du point de vue de la pollution par la réduction des émissions. L'étude des transferts thermiques : conduction, convection, rayonnement. La modélisation fait appel à une méthode numérique de type différences finies. Deux concepts ont été retenus : celui du milieu à phases découplées qui permet de prendre en compte las caractéristiques des fibres et du gaz. Le transfert radiatif dans ce milieu considéré comme semi-transparent, gris absorbant et diffusant est modélisé pas la méthode dite des harmoniques sphériques (PI). La source thermique est représentée par une cinétique chimique simple prenant en compte cependant les problèmes de diffusion des espèces. Différents conditions aux limites ont été testées permettant, par exemple, de prendre en compte la présence d'une grille à l'entrée du milieu catalytique. Afin de pouvoir comparer les résultats du modèle à la réalité, un banc d'essai a été monté, Les températures ont été mesurées pour les différentes conditions de fonctionnement sur deux types de brûleurs. Ce banc permet aussi de survire en continu l'évolution des teneurs de gaz de combustionThe catalytic combustion in a fibrous media increase the heat transfer by the way of the radiative transfer. The emissivity of a semi-trans parent media is higher then that of gas flame. Also, we have less pollutants emissions than. A classical combustion. Three modes of heat transfer in this material are considered : the conduction, the convection, the radiation transfer. Two concepts are use the equivalent media and the two phases media. The first concept consider that we have the temperature for the fluid and the solid. The second concept considers that we different temperatures for the fluid and the solid. The radiative transfer in a media considered as semi-transparent, grey, absorbent and diffusive described by a numerical method (Pl). The thermal energy is represented by a kinetic equation depending on components diffusion. Many boundaries conditions are considered which can simulate a grid at the entry of the catalytic media. To compare the different models results, many measurements are done. The temperature measured for different working conditions and for two types of burners. The testing stand allow also to follow in continuous the evaluation of the tenor of the combustion gas
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Roustan, Hervé. "Modélisation des transferts couples de charge et de chaleur dans un électrolyseur industriel de production de fluor." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0079.
Abstract:
Ce travail décrit la conception du modèle numérique du comportement électrique et thermique des cellules industrielles d'électrolyse du fluor de la société comurhex. Le but de cette étude est de déterminer les vecteurs densité de courant, le potentiel électrique et les isothermes dans l'électrolyseur. La modélisation a été conduite pas à pas dans le but de séparer les difficultés. En premier lieu, un modèle électrique de l'électrolyseur a été élaboré. Pour sa mise au point, il a été nécessaire de surmonter de nombreuses difficultés. En particulier, le traitement de la discontinuité du potentiel à travers les interfaces anode/bain, à cause des surtensions a été une grosse difficulté. Ensuite, un nouveau modèle couplant les équations d'électricité et de thermique (en conduction uniquement) a été construit. Cependant, ce modèle n'était pas satisfaisant car il négligeait les phénomènes de convection qui sont prépondérants dans le transfert thermique au sein de la cellule. C'est pourquoi, un dernier modèle incluant les précédentes équations et celles de Navier-stokes a été créé. Ce modèle prend en compte le dégagement gazeux aux électrodes. Ce dernier modèle donne de très bons résultats et tout particulièrement en ce qui concerne le transfert thermique. Ce modèle est un outil très utile pour la compréhension du comportement de la cellule. C'est un outil performant pour l'optimisation de l'électrolyseur ou pour la conception d'une nouvelle cellule
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Woloszyn, Monika. "Modélisation hygro-thermo-aéraulique des bâtiments multizones : proposition d'une stratégie de résolution du système couple." Lyon, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAL0089.
Abstract:
Dans l'analyse des deux critères nécessaires à la conception thermique des bâtiments - le confort des usagers et la gestion efficace de l'énergie - la teneur en humidité dans l'air est un facteur important. Cependant, la majorité des codes de simulation énergétique des bâtiments représente de manière trop simplifiée l'évolution de cette grandeur. Ceci est en partie dû aux difficultés rencontrées lors de la résolution numérique des problèmes couplés. Par conséquent, nous contribuons dans ce travail au développement des outils de simulation modulaires exhaustifs et fiables, capables de représenter le comportement hygro-thermo-aéraulique des bâtiments multizones. Quatre éléments importants sont pris en compte : (1) le transport de l'humidité par l'air, (2) la condensation de vapeur d'eau, (3) le comportement hygroscopique des matériaux, (4) les sources de vapeur. Nous proposons une représentation dynamique intégrée, prenant en compte les interactions de l'humidité avec les mouvements d'air et avec l'énergie : une comparaison avec les résultats expérimentaux confirme que la modélisation proposée inclut tous les éléments nécessaires pour représenter correctement la propagation de l'humidité dans un espace multizone. Afin d'assurer la résolution numérique fiable de cette modélisation, nous étudions les performances des différentes méthodes de résolution des systèmes algébriques non-linéaires. Compte tenu de l'échec des algorithmes de résolution classiques, une stratégie itérative est mise au point. Elle est basée sur un découpage en blocs, correspondant aux principaux systèmes physiques : aéraulique, thermique et hygrique. La mise à jour des variables au fur et à mesure des itérations est adaptée aux dépendances physiques. Lors de sa validation sur un ensemble de cas tests, conçus par les utilisateurs du code, la stratégie de résolution démontre sa fiabilité numérique et sa bonne adaptation aux problèmes hygro-thermo-aérauliquesIn the analysis of the two criteria necessary for the thermal design of buildings - user's comfort and energy efficiency - air moisture content is an important factor. However, in most existing computer software, the evolution of moisture content is either neglected or represented in a very simplified way. This is partly due to convergence difficulties met during numerical resolution of coupled systems. Therefore, in this work, we contribute to the development of comprehensive and reliable modular simulation tools. The aim is to represent moisture-energy-airflow dynamic behaviour of a multizone building. Four substantial aspects are covered (l) airborne moisture transport, (2) vapour condensation, (3) vapour absorption by hygroscopic materials (4) vapour production. We propose an integrated model, representing moisture interaction with energy and airflow. A comparison with experimental results confirms that the proposed representation includes all elements necessary for a correct modeling of moisture propagation in a partitioned space. In Order to en sure a reliable numerical resolution of the proposed mode!, we examine the performances of different methods for solving systems of algebraic non-linear equations. As classical algorithms fail on our problem, we develop an iterative strategy based on black decomposition. Identified blacks correspond to principal physical systems: (1) airflow black: inter-zonal air movements, (2) energy black: temperatures in each zone, (3) moisture black: air moisture content in each zone. During the iterations, the values of variables are updated according to physical interaction among systems. During its validation on a set of benchmark tests designed by software users, the proposed strategy demonstrates its numerical reliability and adaptation to moisture-energy-airflow problems
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Labat, Matthieu. "Chaleur - Humidité - Air dans les maisons à ossature bois : Expérimentation et modélisation." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00790809.
Abstract:
L'évolution actuelle des exigences en termes de performance énergétique des bâtiments a fait apparaître de nouveaux enjeux et problématiques scientifiques, dont ceux liés à l'humidité. Cette étude s'appuie sur une cellule expérimentale construite sur la technologie des maisons à ossature bois et soumise aux conditions climatiques réelles de Grenoble. L'instrumentation de ce bâtiment et le suivi de l'évolution en température et en humidité dans les différentes couches de l'enveloppe permettent de définir des séquences nécessaires à la validation de modèles numériques. Dans cet objectif, un modèle existant nommé HAM-Tools a été utilisé pour simuler les transferts couplés de chaleur, d'air et d'humidité à l'échelle du bâtiment. La démarche de validation a été décomposée en plusieurs étapes, de manière à cibler des transferts spécifiques et d'en améliorer la modélisation. Ces études localisées concernent les transferts couplés de chaleur et de masse à travers les parois solides, la modélisation des transferts de chaleur à travers une lame d'air ventilée et enfin la modélisation du renouvellement de l'air intérieur en conditions naturelles. Pour estimer la précision globale du modèle, c'est-à-dire à l'échelle du bâtiment, une séquence expérimentale a été simulée en prenant en compte l'ensemble des transferts couplés simultanément. Les performances du modèle sont discutées à partir des mesures locales, c'est-à-dire dans les parois, puis globales. La bonne concordance entre mesures et résultats de simulation permet de conclure sur la validité et la généricité de la démarche mise en œuvre et les hypothèses de simulation. Plus particulièrement, il est apparu que l'outil de modélisation permet de prédire correctement le comportement moyen des parois en humidité et en température. Il est donc envisageable de l'utiliser pour simuler et estimer l'impact des constituants des parois en termes de durabilité, de performances énergétiques et de confort de l'occupant.
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Wang, Chengan. "Contribution à la simulation numérique des problèmes de transferts thermiques couplés par rayonnement et convection dans un milieu semi-transparent confiné dans une enceinte de géométrie complexe par une méthode de type meshless." Poitiers, 2011. http://www.theses.fr/2011POIT2317.
Abstract:
Ce travail entre dans le cadre général du développement et de la mise en oeuvre d'une méthode de collocation utilisant l'approximation diffuse pour la résolution des problèmes de transferts radiatifs et de transferts couplés (rayonnement-conduction ou rayonnement-convection) dans un milieu semi-transparent confiné dans une enceinte de géométrie complexe. Dans une première étape, la méthode est utilisée pour résoudre l'équation du transfert radiatif (ETR) avec la technique des ordonnées discrètes. Trois formulations différentes de l'ETR sont considérées (formulation en variable primaire du premier ordre et deux formulations en variables secondaires du second ordre). Plusieurs exemples académiques sont traités en géométrie bidimensionnelles et tridimensionnelles afin de valider la méthode. Nous avons ensuite étendu l'application de la méthode aux problèmes couplés rayonnement-conduction en régime stationnaire (les milieux pouvant être homogènes ou hétérogènes avec un indice de réfraction spatialement variable) et en régime instationnaire. Dans une seconde étape, nous avons montré comment résoudre les équations de convection naturelle tridimensionnelle par la méthode proposée dans la formulation vorticité-potentiel vecteur. Nous avons ensuite abordé l'application de la méthode aux problèmes couplés rayonnement-convectionIn this work, a meshless method is developed to solve radiative transfer problems and coupled transfer problems (radiation-conduction and radiation-convection) occuring in a semitransparent medium enclosed in a cavity of complex shape. The method is first used to solve the radiative transfer equation (RTE) by using the discrete ordinates framework. Three different formulations of the RTE are considered (first order formulation with the intensity as depend variable and two second order formulations with secondary variables). Several examples are treated in two dimensional and three dimensional geometries in order to assess the accuracy of the method. Next we have extended the application of the method to radiation-conduction coupled problems in steady state (the medium being homogeneous or heterogeneous by allowing the refractive index to vary spatially) and in unsteady state. In the second part of the thesis, we have shown how to solve three dimensional natural convection problems by using the vorticity and vector potential formulation. Finally, the application of this method to solve coupled radiation-convection problems is presented
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Dubernard, Alexis. "Instrumentation pour la séparation des transferts thermiques couplés à la surface d'un paroi : application à la gestion d'ambiances." Artois, 2000. http://www.theses.fr/2000ARTO0202.
Abstract:
Ce travail s'inscrit dans le contexte expérimental de la séparation et de la mesure des transferts thermiques par rayonnement et par convection. Nous nous intéressons plus particulièrement aux interactions énergétiques entre une paroi de bâtiment, qu'elle soit intérieure ou extérieure, et son environnement micro-climatique. La solution envisagée pour traiter ce problème, repose sur l'utilisation d'une instrumentation originale permettant la mesure de flux thermiques. Un nouveau capteur sensible aux rayonnements thermiques a été caractérisé. Cela se passe par la conception d'un banc d'étalonnage, la recherche de la définition la mieux appropriée pour sa sensibilité, et l'étude de l'effet d'éventuelles perturbations sur sa réponse. La nécessité d'assurer au mieux le confort des occupants dans un local, tout en optimisant la gestion des énergies, imposent l'emploi de dispositifs fiables et de mise en oeuvre aisée. Notre travail propose ensuite l'utilisation des capteurs fluxmétriques, et notamment du capteur radiatif, pour le contrôle optimal des ambiances. Des résultats expérimentaux en gestions d'ambiances thermiques de confort, basés sur la notion de température résultante, sont présentés et comparés à une régulation classique par température d'air. Ils montrent les avantages du concept de flux appliqué à la régulation. Enfin, le problème de la séparation des échanges thermiques superficiels entre une paroi extérieure et son environnement micro-climatique a été abordé dans le cadre d'une première approche essentiellement expérimentale. Nous montrons que, par l'utilisation de mesures fluxmétriques, la détermination des coefficients d'échanges et la décomposition des apports solaires sont rendues possibles à la surface d'une paroi de bâtimentThis work is within the framework of the experimental context of the separation and the measurement of the thermal transfers by radiation and convection. More particularly, we are interested in the energy interactions between a building wall, whether it is interior or an external one, and its micro-climatic environment. The solution planned to deal with this problem, rests on the use of an original instrumentation allowing the measurement of heat fluxes. A new sensor sensitive to the thermal radiations was characterized. That imposes the design of a calibration bank, the search of the best adapted definition fot its sensitivity, and the study of the effect of possible disturbances on its answer. The needs as well as possible for ensuring the comfort of the occupants in a room, while optimizing the energy management, impose the use of reliable devices and easily brought into operation. Our work then proposes the use of fluxmetric sensors, and in particular of the radiative one, for the optimal control of environments. Experimental results in managements of thermal environments of comfort, based on the concept of resultant temperature, are presented, and compared with a traditional regulation by air temperature. They show the advantages of the concept of flow applied to the regulation. Lastly, the problem of the separation of surface heat exchange between an external wall and its micro-climatic environment was approched within the framework of a first approach primarily experimental. We show that, by, the use of fluxmetric measurements, the determination of the exchanges coefficients and the decomposition of the solar contributions are made possible on the surface of a building wall
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Konduru, Raj Narayan. "Coupled Conduction-Convection-Radiation heat transfer using Mesh-less methods : Application to porous heat exchanger." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0190.
Abstract:
Cette recherche se concentre sur la récupération de chaleur dans les industries fonctionnant à haute température, telles que la métallurgie, la sidérurgie, le ciment et la production de verre, dans le dessein de diminuer les rejets de gaz à effet de serre. Une approche efficace consiste à incorporer une structure poreuse dans l'échangeur de chaleur afin d'améliorer les taux de transfert de chaleur tout en minimisant les pertes de charge. Dans un premier temps, des expériences ont été menées avec des échangeurs de chaleur poreux dotés de structures ressemblant à de la mousse à cellules de Kelvin. Le dispositif expérimental consistait à placer la mousse à l'intérieur d'un tube et à la soumettre à des températures élevées allant jusqu'à 800°C dans le sens radial, tandis que de l'air circulait dans le sens axial. Ce dispositif englobait les phénomènes physiques de conduction, de convection et de rayonnement couplés. Les résultats de ces expériences ont ensuite été utilisés pour valider un modèle numérique utilisant une approche déterministe, constituant ainsi l'étape fondamentale du projet. Toutefois, ces méthodes se sont heurtées à des difficultés dans la conduite d'analyses complètes, compte tenu des différents types de mousse, des propriétés géométriques distinctes et des attributs thermophysiques des matériaux qui influencent les performances de l'échangeur de chaleur en raison de la complexité de sa structure. En outre, l'interaction de la conduction, de la convection et du rayonnement avec les structures complexes de la mousse a exigé des ressources de calcul considérables. Par conséquent, une alternative à la méthode déterministe (DM) a été recherchée, ce qui a conduit à l'exploration de méthodes sans maillage. Le modèle numérique DM validé sert de référence pour les modèles alternatifs, deux modèles ayant été adoptés/développés. Le premier modèle, connu sous le nom de méthode Semi Meshless (SMM) ou DM-MCM, fusionne l'approche déterministe avec la méthode statistique de Monte Carlo. Dans ce modèle, l'approche déterministe calcule efficacement les champs de vitesse, tandis que la méthode de Monte Carlo détermine les distributions locales de température. Cette combinaison s'avère efficace et robuste pour les géométries complexes. Néanmoins, le premier modèle conserve une limitation dans le calcul des champs d'écoulement en utilisant l'approche déterministe, ce qui a conduit à la conception d'un second modèle innovant. Le second modèle, appelé SPH-MCM, utilise smoothed particle hydrodynamics (SPH) pour surmonter les limites des approximations basées sur un maillage lors du calcul des champs d'écoulement. L'approche SPH élimine le besoin d'un maillage encombrant, ce qui permet de calculer plus efficacement les champs de vitesse. Ces champs sont ensuite utilisés pour calculer les distributions de température à l'aide de la méthode de Monte Carlo. Le principal avantage de ce modèle réside dans le fait qu'il repose sur un maillage de surface et des points, au lieu de géométries solides et d'un maillage de volume. Cependant, la méthode SPH nécessite un temps de calcul plus long que l'approche déterministe. Les deux modèles alternatifs présentent un niveau élevé de concordance avec le modèle déterministe, ce qui souligne leur potentiel pour faire progresser la conception des échangeurs de chaleur. Le premier modèle est utilisé pour une analyse paramétrique complète visant à étudier la puissance extraite et la chute de pression pour différentes structures poreuses dans la configuration de l'échangeur de chaleurThis research concentrates on heat recovery in industries operating at high temperatures, such as metallurgy, iron and steel, cement, and glass production, with the goal of mitigating greenhouse gas emissions. An effective approach involves incorporating a porous structure within the heat exchanger to enhance heat transfer rates while minimizing pressure drops. Initially, experiments were conducted using porous heat exchangers with Kelvin cell foam structures. The experimental setup involved placing the foam inside a tube and subjecting it to high temperatures of up to SI{800}{degreeCelsius} radially, while air was flown axially. This arrangement encompassed the physical phenomena of coupled conduction, convection, and radiation. The results of these experiments were subsequently employed to validate a numerical model utilizing a deterministic approach, forming the foundational step of the project. However, these methods encountered challenges in conducting comprehensive analyses, considering various foam types, distinct geometric properties, and thermophysical material attributes that influence heat exchanger performance due to the intricate structure. Moreover, the interplay of conduction, convection, and radiation along with complex foam structures demanded substantial computational resources. Consequently, an alternative to the deterministic method (DM) was sought, leading to the exploration of mesh-free methods. The validated DM numerical model serves as a reference for the alternative models, with two models being adopted/developed. The first model, known as Semi Meshless Method (SMM) or DM-MCM, merges the deterministic approach with the statistical Monte Carlo Method. In this model, the deterministic approach efficiently calculates velocity fields, while the Monte Carlo method determines local temperature distributions. This combination proves effective and robust for complex geometries. Nevertheless, the first model retains a limitation in calculating flow fields using the deterministic approach, prompting the design of a second innovative model. The second model, referred to as SPH-MCM, utilizes smoothed particle hydrodynamics (SPH) to overcome the limitations of grid-based approximations when computing flow fields. SPH eliminates the need for a complicated mesh, facilitating more efficient velocity field calculations. These fields are then employed to compute temperature distributions using the Monte Carlo method. The primary advantage of this model lies in its reliance on a surface mesh and points, instead of solid geometries and a volume mesh. However, the SPH method requires a longer computation time compared to the deterministic approach. Both alternative models exhibit a high level of agreement with the deterministic model, highlighting their potential to advance heat exchanger design. The first model is employed for a comprehensive parametric analysis aimed at studying the power extracted and pressure drop for different porous structure's in the heat exchanger configuration
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Dauvois, Yann. "Modélisation du transfert thermique couplé conductif et radiatif au sein de milieux fibreux portés à haute température." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLC097/document.
Abstract:
Dans ce travail, les propriétés thermiques effectives du milieu fibreux sont déterminées en tenant compte du couplage conduction et rayonnement. Un échantillon numérique fibreux statistiquement homogène composé de deux phases a été généré en empilant des cylindres finis absorbant dans le vide. Ces cylindres sont dispersés selon des fonctions de distribution de la position de leur centre et de leur orientation. L'interpénétration des cylindres est permis. L'extinction, l'absorption et la diffusion sont caractérisées par des fonctions statistiques radiatives qui permettent de savoir si le milieu est Beerien (ou non). Elles sont déterminées précisément à l'aide d'une méthode de Monte Carlo. On montre que la phase gazeuse a un comportement Beerien et que le phase fibreuse a un comportement fortement non Beerien. Le champ de puissance radiative déposée dans le milieu fibreux est calculé en résolvant un modèle qui couple une Équation du Transfert Radiatif Généralisée (ETRG) et une Équation du Transfert radiatif Classique (ETR). Le modèle de conduction thermique est basé sur une méthode de marche aléatoire ne nécessitant aucun maillage. La simulation du mouvement Brownien de marcheurs dans les fibres permet de résoudre l'équation de l'énergie. L'idée de la méthode est de caractériser la température d'un volume élémentaire par une densité de marcheurs, qui peuvent parcourir le milieu. Le problème est gouverné par les conditions aux limites ; Une concentration constante de marcheurs (ou un flux constant) est associée à une température imposée (ou un flux)In the present work, the effective heat transfer properties of fibrous medium are determined by taking into account a coupling of heat conduction and radiation. A virtual, statistically homogeneous, two-phase fibrous sample has been built by stacking finite absorbing cylinders in vaccum. These cylinders are dispersed according to prescribed distribution functions defining the cylinder positions and orientations. Cylinder overlappings are allowed. Extinction, absorption and scattering are characterised by radiative statistical functions which allow the Beerian behaviour of a medium to be assessed (or not). They are accurately determined with a Monte Carlo method. Whereas the gaseous phase exhibits a Beerian behaviour, the fibre phase is strongly non Beerian. The radiative power field deposited within the fibrous material is calculated by resolving a model which couples a Generalized Radiative Transfer Equation (GRTE) and a classic Radiative Transfer Equation (RTE). The model of conduction transfer is based on a random walk method without meshing. The simulation of Brownian motion of walkers in fibres allows the energy equation to be solved. The idea of the method is to characterize the temperature in an elementary volume by the density of walkers, which roam the medium. The problem is governed by boundary conditions ; A constant concentration of walkers (or a constant flux) is associated with a fixed temperature (or flux)
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Menigault, Thierry. "Etude des transferts de chaleur couples dans un lit poreux bicouche sélectif chaud : application à la conversion de l'énergie solaire concentrée." Perpignan, 1992. http://www.theses.fr/1995PERP0198.
Abstract:
Les transferts de chaleur par conduction, convection et rayonnement dans un milieu poreux constitue de l'empilement de deux lits fixes de particules de proprietes optiques differentes sont etudies. Au plan experimental, l'absorption selective du rayonnement solaire concentre est mis en evidence a l'aide de systemes constitues soit de bille de verre et carbure de silicium empilees, soit d'un nid d'abeille en silice et de particules de sic. Des efficacites de conversion du rayonnement solaire en gaz a haute temperature de 78% a 800c sont mesurees. Enfin, on montre que le rendement du systeme est plus eleve qu'un milieu poreux absorbant unique a partir de 550c grace a la reduction des pertes par rayonnement infra-rouge. L'etude theorique est developpee dans l'approximation 1 d. La description des transferts de chaleur par rayonnement est realise a partir de l'equation de transfert radiatif en milieu semi-transparent chaud absorbant, diffusant. Les resultats des methodes de discretisation directionnelle a 2 et n flux (n = 10 ou 16) sont compares. Les proprietes des materiaux sont decrites a l'aide de modeles a bandes. L'etude parametrique permet de definir les proprietes de materiau permettant d'atteindre l'efficacite de conversion du rayonnement solaire maximale. L'accord theorie-experience est tres satisfaisant tant au plan global (efficacite) que local (champ de temperature)
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Villière, Maxime. "Analyse des transferts de chaleur couplés à la saturation pendant l’imprégnation d’un renfort fibreux : application aux procédés LCM." Nantes, 2013. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=30bc4fa5-7b2e-407e-a4eb-83977ffd0527.
Abstract:
Les industries du transport, en particulier les industries automobile et aéronautique, font face plus que jamais à une problématique d’économie d’énergie, qui passe nécessairement par un allègement des structures. Dans ce contexte, les matériaux composites semblent être des candidats idéaux, en raison de l’exceptionnel compromis masse/performance qu’ils présentent. Les procédés LCM (Liquid Composite Molding) et plus particulièrement RTM (Resin Transfer Molding) sont très utilisés pour produire des pièces structurelles complexes de hautes performances. La qualité des pièces ainsi produites dépend fortement de la phase d’imprégnation des renforts fibreux, durant laquelle l’écoulement de la résine induit la création d’une zone non-saturée, provoquant par conséquent la formation de porosités qui affectent les propriétés mécaniques. Les travaux présentés dans cette thèse s’attachent à détecter et à quantifier la saturation du renfort par le biais d’une analyse des transferts de chaleur. Dans un premier temps, le tenseur de conductivité thermique d’un matériau modèle a été caractérisé à l’aide d’un large panel de dispositifs expérimentaux. Une méthode d’homogénéisation a été mise en place afin de prédire les propriétés thermiques du composite en fonction de la nature des vides rencontrés. Par la suite, un banc expérimental doté d’une métrologie thermique adaptée est conçu, permettant l’imprégnation d’un renfort par un fluide modèle. L’identification de la saturation est rendue possible par un modèle simplifié d’écoulement. Enfin, une approche par modélisation diphasique est proposée, démontrant la faisabilité de l’identification des perméabilités relatives de chacune des phases par la thermiqueTransportation industries, especially aeronautics and automotive industries, are facing more than ever energy-saving issues, which imply weight reduction of structures. Within this context, composite materials appear to be appropriate candidates, due to their outstanding “strength to weight” ratio. Liquid Composite Molding (LCM) and particularly Resin Transfer Molding (RTM) are becoming increasingly important for a wide range of industrial applications involving complex structural parts. The quality of LCM products strongly depends on the impregnation of the fiber preform during the mold-filling stage. During this step, a partially saturated zone emerges in the flow, and induces consequently the formation of porosities, which drastically affect mechanical performances. This study presents an original approach in which heat transfers are used to quantify the saturation profile. In a first step, the effective thermal conductivity of a model composite material have been measured by several methods. A homogenization methodology based on asymptotic expansion has been performed at dual-scale in order to predict the thermal properties of the composite as a function of saturation. Several heat flux sensors and thermocouples were integrated in an experimental bench, which allows the injection of a model fluid into a textile preform. Finally, an alternative numerical approach is proposed by modeling a multi-phase flow, proving the feasibility of identifying the relative permeabilities of each phase through thermal analysis
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Lock, Nancy. "Modélisation numérique par éléments finis des transferts couplés sur une frontière mobile." Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11015.
Abstract:
Ce travail est consacre a la modelisation numerique, par la methode des elements finis, des ecoulements incompressibles de fluides separees par une interface mobile. Le modele developpe est base sur une description cinematique eulerienne. L'ecoulement et les transferts thermiques au sein du systeme sont regis respectivement par les equations de navier-stokes et l'equation de l'energie. Quant au suivi de l'interface au cours du temps, une technique de type pseudo-concentration est utilisee. L'interface est alors advectee par l'ecoulement au travers d'un maillage fixe. Afin de prendre en compte de maniere fine la discontinuite de matiere a l'interface, une technique d'adaptation locale et temporaire du maillage a ete developpee. Elle consiste a decouper les elements traverses par l'interface de facon a ce que les frontieres des elements generes coincident avec celle-ci. Un autre avantage de cette procedure est qu'elle permet de modeliser les phenomenes physiques interfaciaux tels que les effets mecanique et thermique de la tension superficielle ou encore les transferts de chaleur par rayonnement. Il suffit, pour cela, d'utiliser des elements de frontiere, specifiques a chaque phenomene physique, le long de l'interface.
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M'Hamdi, Mohammed. "Modélisation de la solidification en coulée continue de l'acier." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL102N.
Abstract:
La maîtrise de la formation des microstructures, qui apparaissent lors de la solidification de l'acier coulé en continu, est importante car ces microstructures sont en grande partie responsables de la qualité des produits coulés. Dans cet objectif, la modélisation numérique peut être d'une grande utilité. L'objectif de ce travail est de construire un modèle 2-D de solidification en coulée continue de l'acier en se basant sur un modèle de solidification en lingots déjà disponible. L'approche utilisée consiste à coupler les aspects macroscopiques de transferts thermiques avec les aspects microscopiques de croissances colonnaire et équiaxe. A l'échelle macroscopique, les échanges de chaleur sont calculés par un modèle thermique classique. L'équation de conservation de l'énergie, sans prise en compte de la convection dans les zones liquide et pâteuse, est résolue à l'aide de la méthode des volumes finis, en utilisant la méthode enthalpique. A l'échelle microscopique, le modèle proposé tient compte de la surfusion chimique à la pointe des dendrites colonnaires et équiaxes dont la cinétique de croissance, applicable à un alliage multiconstitué, est contrôlée par la diffusion dans le liquide. La solidification colonnaire est décrite en utilisant un chemin de solidification "tronqué". Pour traiter la solidification équiaxe, un modèle de croissance qui considère une fraction interne de solide variable dans les grains a été utilisé. Pour prédire la position de la transition colonnaire-équiaxe (T. C. E. ), un critère de blocage a été introduit. Le modèle a été appliqué à des conditions typiques de coulée-continue et les prédictions des calculs ont été comparées à des mesures expérimentales. Le modèle permet de rendre compte des tendances observées sur l'influence de paramètres tels que la surchauffe et la densité de grains sur la position de la transition.
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Amri, Boudjemaa. "Contribution à l’étude du comportement des matériaux modernes pour les outils coupants." Lyon, INSA, 1988. http://www.theses.fr/1987ISAL0069.
Abstract:
Ces progrès dans le domaine des matériaux font apparaître des outils coupants de nature nouvelle susceptibles d'améliorer la productivité des techniques d'usinage automatisé. Ceur mise en œuvre nécessite des expérimentations spécifiques pour évaluer leurs conditions d'emploi optimales. Cette étude contribue à cet objectif. Le chapitre I présente diverses études antérieures sur les mécanismes fondamentaux du processus d'usinage par coupe, et notamment les effets thermiques,qui sont déterminants pour le comportement des matériaux. Dans le " chapitre II sont décrits les modes de dégradation de divers matériaux coupants modernes et leurs répercutions sur les paramètres mécaniques du processus ainsi que les possibilités de surveillance de l'évolution d'usure sur la base de ces paramètres. L'évaluation des possibilités d'une méthode de détermination des capacités de coupe des outils à partir d'essais accélérés fait l'objet du chapitre III Enfin, les chapitres IV et V présentent l'amorce d'une étude ultérieure pour la détermination du champ thermique dans la zone de coupe par une méthode d'éléments finis, ainsi que la conclusion générale de l'étude.
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Andrade, Molenda Carlos Henrique de. "Influence des effets d'hysteresis sur les phénomènes de transferts couplés de chaleur et masse en milieux poreux." Toulouse, INPT, 1991. http://www.theses.fr/1991INPT066H.
Abstract:
Un modele mathematique pour les transferts couples de chaleur et masse en milieux poreux non satures permettant la prise en compte des effets de l'hysteresis capillaire est utilise pour la simulation des processus de thermomigration dans un milieu sableux ferme et dans une paroi en beton cellulaire. Les resultats numeriques, obtenus a l'aide de la methode des volumes finis, sont compares avec les resultats experimentaux obtenus pour le premier cas. L'influence de l'hysteresis capillaire et les effets de temperature sont analyses
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Semnani, Rahbar Mojtaba. "Nouvelles frigo-pompes et thermo-frigo-pompes à absorption pour production simultanée du chaud et du froid : nouveaux couples : solutions idéales d'hydrocarbures. Nouvelles structures à film ruisselant sur tubes à ailettes spiralées." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL089N.
Abstract:
Le but de cette thèse est l'étude des nouveaux couples et des nouvelles structures pour frigopompes et thermofrigopompes. Comme nouveaux couples, nous proposons d'utiliser des couples formes de deux hydrocarbures saturés de volatilités différentes. Ces couples présentent de nombreux avantages: ils forment des solutions idéales: les propriétés thermodynamiques des mélanges sont connues, le rapport des chaleurs latentes d'évaporation du compose léger et du composé lourd est grand, ce qui entraine une haute performance, ils ne provoquent aucun risque de corrosion ni de toxicité. Comme nouvelle structure, nous proposons une cellule de vaporisation-condensation a tubes verticaux de géométrie modifiée, notamment par des ailettes spiralées, sur lesquelles ruisselle le film liquide en cours d'interaction avec le gaz. Cette structure présente une forte augmentation des transferts de chaleur et de matière, par comparaison avec un tube a paroi lisse
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Ferrani, Farid. "Calculs couplés de transferts thermiques et de réactions physico-chimiques : application à l'encrassement des échangeurs." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066110.
Abstract:
Étude théorique de l'évolution de la température des gaz à l'intérieur des tubes en liaison avec d'éventuelles réactions chimiques ou physicochimique, utilisant les solutions des équations différentielles classiques des transferts thermiques, dont le second membre non nul prend précisément en compte les termes correspondant aux réactions en question (condensation principalement).
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Leroy, Vincent. "Modélisation des couplages entre des transferts conductifs, convectifs et radiatifs en milieux poreux." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00825130.
Abstract:
Cette thèse aborde la question de la modélisation des transferts thermiques dans les milieux poreux soumis à de hautes températures. Un modèle macroscopique hors équilibre thermique local entre phases est obtenu par changement d'échelle. Cette procédure tient compte à l'échelle locale du couplage entre rayonnement et autres modes de transfert. Le modèle de rayonnement repose sur l'équation de transfert radiatif généralisée (GRTE) et, à la limite courante d'un milieu macroscopiquement optiquement épais, sur la loi de Fourier radiative. L'originalité de cette procédure réside dans l'application de la méthode de prise de moyenne volumique (VAM) aux équations de bilan local, dans lesquelles les transferts radiatifs sont inclus. Cette homogénéisation couplée soulève trois difficultés : - les différents transferts sont de natures différentes. Le système matériel (site de transferts conductifs et convectifs) coexiste avec le champ des photons qui est homogénéisé par une méthode statistique reposant sur la caractérisation des propriétés radiatives au moyen de fonctions de distribution continûment définies sur le volume du milieu poreux. - les échelles de longueur mises en jeu dans la procédure de changement d'échelle doivent être compatibles entre elles. On établit que la séparation des échelles, requise par la prise de moyenne volumique, est compatible avec l'échelle de longueur caractéristique de l'homogénéisation statistique radiative, seulement limitée par la résolution d'une tomographie du milieu. - le phénomène d'émission dépend de la température de la matière. Cette température spécifique au calcul radiatif est obtenue en appliquant un opérateur de prise de moyenne à la température de la matière sur une échelle locale représentative. En pratique, c'est la résolution de cette prise de moyenne qui définit l'échelle des couplages locaux avec la méthode VAM. Le modèle macroscopique résultant est appliqué à la résolution d'un problème unidimensionnel et stationnaire. Dans ce cas simple, le rôle du couplage avec le rayonnement à l'échelle locale est mis en évidence.
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El, Ammouri Fouad. "Etude théorique des transferts couplés conductif, convectif et radiatif dans des écoulements gazeux hétérogènes et turbulents : mesure du flux conductif par déviation de faisceau laser." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0310.
Abstract:
La partie théorique du mémoire est consacrée à l'étude des transferts couples par conduction, convection et rayonnement dans des écoulements gazeux hétérogènes et turbulents pour des géométries bidimensionnelles. Les effets des fluctuations de température et de concentrations éventuellement corrélés sur les flux de chaleur pariétaux sont particulièrement étudiés. Le rayonnement des gaz est traité à partir d'un modèle statistique à bandes étroites associé à l'approximation de Curtis-Godson. Un développement de Taylor à l'ordre deux des luminances à l'équilibre et des transmittivites de colonnes gazeuses par rapport aux fluctuations de température et de fraction molaire est utilisé afin d'exprimer les luminances locales moyennes en fonction des moments d'ordre deux et des moments croisés d'ordre deux. Ces champs sont calculés à partir d'un modèle de turbulence à six équations supplémentaires. Les quantités turbulentes transportées dans ce modèle sont l'énergie cinétique turbulente, la variance des fluctuations de température, la variance des fluctuations de la fraction massique et leurs taux de dissipation respectifs. Il apparait en conclusion que l'ensemble des résultats (flux pariétaux et température de la paroi à refroidir) sont très sensibles à la qualité de la modélisation des fluctuations de température et de concentrations dans les termes sources radiatifs des équations de transport de l'énergie, de la variance de température et de son taux de dissipation. A titre d'exemple la contribution au flux pariétal des fluctuations de température et de concentrations dans le cas ou les corrélations croisées entre ces fluctuations sont positives, est égale à la contribution des champs moyens de température et de concentrations notamment aux alentours de 1000 K. Le flux conductif pariétal dans des écoulements turbulents d'air dans un canal est déduit à partir d'une technique de déviation de faisceau laser. Le principal avantage de cette méthode est sa capacité à éliminer la contribution du flux radiatif. Sa difficulté majeure appliquée au cas turbulent, réside dans le fait qu'aucune donnée expérimentale n'est disponible dans la sous-couche conductive, petite devant le rayon du faisceau laser. Néanmoins les flux expérimentaux sont en accord avec les résultats d'un modèle de turbulence 2D pour les intervalles [1,75 10⁴-3,5 10⁴] de nombre de Reynolds et [60-120 k/mm ]de gradient pariétal de température
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Muller, Jean-Damien. "Etude des changements de phase de polymère dans le procédé de rotomoulage : coalescence et cristallisation couplées à la thermique du procédé." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0069/these.pdf.
Abstract:
Le rotomoulage est un procédé de mise en forme des matières plastiques qui permet de réaliser des objets creux et de grand volume sans ligne de soudure. Les changements de phase durant le procédé conditionnent la qualité finale de la pièce. Le manque de modélisation du procédé limite son développement. Cette thèse est composée de 2 parties : la première traite de la compréhension et de la modélisation de la coalescence des matériaux polymères ; la seconde partie présente les travaux concernant la compréhension des écoulements des poudres durant le rotomoulage et la modélisation thermique du procédé. Durant la phase de chauffe la coalescence est un phénomène prépondérant dont la cinétique dépend du matériau employé. Une étude avec des fluides modèles a permis de déterminer les paramètres prépondérants gouvernant les cinétiques de coalescence. L’influence de ces paramètres a également été testée avec des matériaux industriels. L’écoulement d’une poudre polymère durant le rotomoulage a été étudiée avec un moule dont une face est transparente. Il a été de plus possible d’observer les différentes phases se déroulant lors de la chauffe notamment (adhésion de la poudre et fusion progressive). Afin de comprendre et pouvoir modéliser les échanges thermiques lors du rotomoulage, une étude a été menée en collaboration avec le Laboratoire de Thermocinétique de Nantes. La mesure des températures en différents points du moule ainsi que le flux de chaleur a été réalisée in situ durant un cycle. L’évolution du profil de température durant la phase de refroidissement a pu être décrite en couplant les échanges thermiques et un modèle de cinétique de cristallisationRotomolding is a process of plastic forming which can produce hollow and high volume parts without weld line. Phase changements during the process determine the final quality of the part. The lack of modelling of the process limits its development. This thesis is divided in 2 parts: the first deals with understanding and modelling of the coalescence of polymer materials; the second part will present work on understanding the powder flow during the rotomolding and modelling thermal process. During the heat phase the coalescence is a perponderant phenomenon whose kinetics depend on the material used. A study with model materials, liquid at room temperature, made it possible to determine the parameters governing manily the sintering kinetics. The influence of these parameters was also tested with industrial materials. The powder flow of a polymer during the rotomolding has been studied with a mold with a transparent face. In addition it was possible to observe the different phases taking place in particular during the heating phase (the accession of powder and progressive fusion). To understand and be able to model the thermal exchanges during the rotomolding, a study was conducted in collaboration with the Laboratoire de Thermocinétique of Nantes. The measure temperatures at different points in the mould and the heat flow were carried out in situ during a cycle. The predicted temperature profile during the cooling phase has been described by coupling the heat and a model of crystallization kinetic
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Zarea, Mures Florin. "Déstratification d'un stockage par court-circuit thermique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1991. http://www.theses.fr/1991ECAP0217.
Abstract:
Les stockages thermiques stratifies ont en général des parois plus conductrices que le fluide, et ce court-circuit thermique accélère la déstratification. Seul le court-circuit dû aux parois verticales ayant été déjà abordé, nous étudions expérimentalement une configuration comportant à la fois des parois verticales et horizontales très conductrices, afin de quantifier la cinétique de déstratification par les courants de convection naturelle au sein du fluide. D'après notre analyse, les parois horizontales contrôlent des zones quasi isothermes, dont la détratification suit des évolutions de type exponentiel, que l'on décrit par des temps caractéristiques et une modélisation simple. Nous montrons par une étude de sensibilité que ces temps caractéristiques sont mieux corrélés à l'épaisseur de thermocline qu'à la différence de température initiale. Si ces paramètres d'exploitation ont une influence modérée sur la cinétique de déstratification, en revanche, les paramètres constructifs sont déterminants. Pour pouvoir réaliser une étude de sensibilité sur ces paramètres, nous avons mis au point et validé en régime laminaire un modèle numérique bidimensionnel transitoire qui traite les écoulements de convection naturelle et le couplage avec la conduction dans la paroi.
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Abahri, Kamilia. "Modélisation des transferts couplés de chaleur, d'air et d'humidité dans les matériaux poreux de construction." Thesis, La Rochelle, 2012. http://www.theses.fr/2012LAROS384.
Abstract:
Ces travaux de thèse visent à étudier les transferts couplés de chaleur, de masse et d’air au sein des matériaux poreux. Sur le volet de la modélisation, il s’agit de prédire le comportement hygrothermique de ces matériaux, à l’aide d’un modèle macroscopique, qui intègre à la fois l’effet du phénomène de thermodiffusion et celui de la pression totale de l’air s’exerçant sur les parois du bâtiment. Ce modèle, dont les paramètres d’entrée sont évalués expérimentalement, utilise des moteurs de transfert continus, d’où la possibilité de traiter des problèmes de transferts dans les matériaux multicouches. Il présente aussi l’avantage d’admettre, dans certaines configurations, des solutions analytiques d’où la possibilité d’entreprendre des comparaisons avec des solutions numériques. De plus, une justification formelle des équations de bilan de ce modèle a été abordée, moyennant l’utilisation d’une approche à changement d’échelle « micro-macro ». Il s’agit d’affiner la modélisation des transferts hydriques du comportement macroscopique, en utilisant des informations issues de la microstructure. Le passage de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique a été réalisé à l’aide de la méthode d’homogénéisation par prise de moyenne. Une des difficultés de l’utilisation de ce modèle réside dans l’identification des nombreux paramètres caractérisant les propriétés hygrothermiques des matériaux. Une partie du travail a été consacrée à l’évaluation des principales propriétés intrinsèques des matériaux moyennant l’élaboration de différents prototypes expérimentaux au laboratoire. Par ailleurs, une approche expérimentale dédiée à l’évaluation du processus de la thermodiffusion dans les matériaux poreux a été entreprise. Pour cela, une expérimentation relative à la détermination de l’effet du gradient de température et de la dynamique du processus d’échange d’eau à l’intérieur des parois a été mise en place au laboratoire. L’utilisation de la plateforme expérimentale MegaCup du Technical University of Denmark a permis de collecter des données relatives à la sensibilité de l’effet de la thermodiffusion sur les transferts couplés de chaleur, d’air et d’humidité. Une comparaison des résultats expérimentaux et numériques a ensuite été effectuée. Peu d’écarts ont été relevés. Aussi, une investigation expérimentale portant sur la contribution des infiltrations massiques sur les transferts hydriques dans les matériaux de construction a été réalisée. Moyennant le développement d’un banc d’essai, une caractérisation expérimentale du coefficient d’infiltration d’humidité a été entreprise. Ce dernier est utilisé comme paramètre d’entrée des modèles de simulation numériqueThe purpose of this thesis is to study coupled heat air and moisture transfer in porous building materials. Concerning the modeling part, the interest is to predict the hygrothermal behavior, with a macroscopic model, that incorporates simultaneously the effect of thermodiffusion phenomenon and that of total pressure on the building walls. The input parameters are evaluated experimentally using continuous driving potentials, where the ability to deal with problems of transfer in multilayer materials. In some configurations, it presents the advantage to undertake analytical solution that can be confronted with numerical solutions. Furthermore, a formal justification of balance equations of the developed model was addressed through the use of ascaling approach. Then, the modeling of macroscopic moisture transfer behavior, by implementing information from the microstructure can be refined. The transition of the microscopic to macroscopic scale was performed using the mean field homogenization. One of the difficulties with the use of this model lies in the identification of many parameters characterizing the hygrothermal properties of materials. Therefore, a part of the present work was devoted to the evaluation of the main properties of materials through the development of various experimental prototypes in the laboratory. More over, an experimental approach dedicated to the evaluation of the thermodiffusion process in porous materials has been undertaken. In this way, an experimentation concerning the determination of the temperature gradient and dynamics of water exchange process inside walls has been established. Furthermore, the use of the experimental platform MegaCup at theTechnical University of Denmark has collected data on the sensitivity of the thermodiffusion effect. Subsequently, a comparison of the experimental and the numerical results was performed. Few differences were observed. Otherwise, an experimental investigation on the contribution of the mass infiltration of water transfers in building materials was performed. A characterization of the moisture infiltration coefficient was performed through the development of the experimental test. This coefficient was used as an input parameter in the simulation models