Dissertations / Theses: 'Transferts couplés de chaleur et d'humidité'

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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.

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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 numérique
The 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

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Pestre, Tristan. "La pierre naturelle dans un contexte d'évolution réglementaire environnementale de la construction, étude des transferts hygrothermiques au sein de composants d'enveloppes de bâtiments." Electronic Thesis or Diss., Artois, 2021. http://www.theses.fr/2021ARTO0205.

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Abstract:

Dans un contexte de transition énergétique français, mais également international, le secteur de la construction reste l’un des plus impactant sur l’environnement et se doit d’évoluer pour en limiter les conséquences. En réaction, l’État a mis en place une expérimentation, « bâtiment à énergie positive et réduction carbone », préfigurant la future réglementation thermique des bâtiments, qui deviendra également environnementale.La plupart des matériaux naturels, locaux et peu transformés, ont des avantages environnementaux indéniables et les filières de proximité dont ils sont issus disposent de potentiels économiques et sociaux intéressants. Ces matériaux peuvent alors parfaitement s’intégrer dans une démarche de développement durable. Cependant, il est indispensable de connaître leur comportement physique pour pouvoir optimiser leur usage dans des constructions performantes, saines, confortables et durables.Ces travaux de recherche ont pour objectif de valoriser la pierre naturelle massive pour la construction de bâtiments énergétiquement performants et environnementalement respectueux.Une douzaine d’échantillons de roches a été caractérisée d’un point de vue thermique (résistance thermique et capacité thermique), d’un point de vue hydrique (absorption d’eau à pression atmosphérique, perméabilité à la vapeur d’eau, capacité tampon hydrique, sorption et désorption hygroscopique) et d’un point de vue environnemental (analyse de cycle de vie des maçonneries en pierres). Les résultats expérimentaux obtenus, s’ajoutant à la base de données du Centre Technique de Matériaux Naturels de Construction, ont permis de réaliser des études statistiques sur les pierres naturelles calcaires. Les perspectives seraient de pouvoir estimer leurs caractéristiques physiques et de les intégrer dans des modules de modélisation des informations du bâtiment (BIM) en plein développement.Les propriétés hygrothermiques des pierres ont également été utilisées comme données d’entrées pour étudier les transferts couplés de chaleur et d’humidité à plusieurs échelles, de la paroi au bâtiment. L’approche numérique a été comparée aux approches expérimentales (chambre bi-climatique et instrumentation in-situ d’une villa). L’objectif est de valider les modèles numériques utilisés et les résultats issus de la caractérisation en laboratoire. Enfin, une étude de simulation thermique dynamique comparative permet de dresser un état des lieux des performances énergétiques de constructions en pierres naturelles dans le contexte de la RE2020
« Natural stone in a context of environmental regulatory evolution of the construction, study of heat and moisture transfers in building envelope components ».In the context of French and international energy transition, the construction sector remains one of the most impacting on the environment and must evolve to limit the consequences. In response, the State has set up an experimentation, "positive energy building and carbon reduction", foreshadowing future thermal regulations for buildings, which will also become environmental (LCA).Most natural, local, and minimally processed materials have undeniable environmental advantages and the local sectors from which they come have interesting economic and social potential. These materials can then be perfectly integrated into a sustainable development approach. However, it is essential to know their physical behavior in order to be able to optimize their use in efficient, healthy, comfortable and durable constructions.The objective of this research is to develop massive natural stone for the construction of energy efficient and environmentally friendly buildings.A dozen rock samples were characterized from a thermal point of view (thermal resistance and thermal capacity), from a hydric point of view (absorption of water at atmospheric pressure, permeability to water vapor, water buffer, and hygroscopic sorption/desorption) and an environmental point of view (life cycle analysis of stone masonry). The experimental results obtained, in addition to the database of the Technical Center for Natural Building Materials, made it possible to carry out statistical studies on natural limestone. The prospects would be to estimate their physical characteristics and integrate them into developing building information modeling (BIM) modules.The hygrothermal properties of stones were also used as input data to study the coupled heat and mass transfers at several scales, from the wall to the building. The digital approach was compared to experimental approaches (bi-climatic chamber and in-situ instrumentation of a villa). The objective is to validate the numerical models used and the results of the characterization in the laboratory. Finally, a comparative dynamic thermal simulation study makes it possible to draw up an inventory of the energy performance of natural stone constructions in the context of the new regulation “RE2020”

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Issaadi, Nabil. "Effets de la variabilité des propriétés de matériaux cimentaires sur les transferts hygrothermiques : développement d’une approche probabiliste." Thesis, La Rochelle, 2015. http://www.theses.fr/2015LAROS028/document.

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Abstract:

Ce travail concerne la modélisation numérique et expérimentale de la variabilité des propriétés thermo-hydriques de matériaux cimentaires en vue de l’évaluation de son impact sur la prédiction du comportement hygrothermique de parois de bâtiments. Une approche probabiliste qui prend en compte la variabilité spatiale des propriétés de matériaux lors des transferts couplés de chaleur et d’humidité a été développée. Elle est basée sur la génération, par la décomposition modale de Karhunen-Loève, de champs aléatoires spatialement corrélés. Une implémentation d’un modèle de transfert hygrothermique dans un code de simulation numérique a été ensuite réalisée en adoptant cette démarche stochastique. Cette dernière, qui considère comme variables d’entrée des champs aléatoires, permet de quantifier l’incidence de cette variabilité sur le comportement hygrothermique d’une paroi de bâtiment. Une étude préalable, dédiée à l’évaluation de l’incidence de la variabilité aléatoire du coefficient de diffusion, a été entreprise en considérant une variabilité de ±30% pour un mortier et de ±20% pour un BHP suivant une loi de distribution normale. Aussi, nous avons relevé un certain nombre d’incertitudes possibles de la teneur en eau à saturation tout en montrant leurs effets sensibles sur le résultat de la prédiction du comportement hygrothermique. Ces études ont permis de mettre en exergue l’importance de la prise en compte des incertitudes sur les données du matériau lors des simulations numériques des transferts hygrothermiques. Sur le plan expérimental, une campagne d’évaluation de la variabilité spatiale des paramètres les plus influents a été menée. Cette campagne a été réalisée sur un voile de dimension 2x1,2 m fabriqué au laboratoire. À l’issue de ce programme expérimental, l’espérance, la variance et la longueur de corrélation des propriétés étudiées (porosité à l’eau, perméabilité à la vapeur, isotherme de sorption et perméabilité au gaz) ont été déterminées. Ces trois paramètres sont indispensables pour la bonne mise en œuvre de la décomposition de Karhunen-Loève. Aussi, une autre campagne de caractérisation expérimentale a été menée sur des pâtes de ciment, mortiers et béton. Elle a été divisée en trois grandes parties selon les propriétés étudiées : (i) Les propriétés microstructurales et d’hydratation où l’on retrouve les mesures des porosités à l’eau et au mercure ainsi que les distributions de la taille des pores et une analyse de l’effet du taux d’hydratation de matériaux cimentaires sur leurs propriétés hygrothermiques. (ii) Les propriétés hydriques : dans cette partie, une analyse sous différents angles (évolution en fonction de l’âge des matériaux, en fonction de la température, effet des constituants des matériaux, etc.) a été réalisée sur les isothermes de sorption et sur la perméabilité à la vapeur d’eau. (iii) Les propriétés thermiques où des mesures de conductivités thermiques et de chaleurs spécifiques ont été effectuées. Les résultats de l’étude ont mis en exergue les limites des approches déterministes suite à leurs confrontations avec les résultats obtenus par l’approche probabiliste, mise en œuvre dans le cadre du présent travail
This study deals with the experimental and the numerical modeling of the variability properties of cement based materials to evaluate their effects on the prediction of hygrothermal behavior of building envelops. A probabilistic approach taking into account the spatial variability of the materials properties during the coupled heat and mass transfer has been developed. It is based on the generation of spatially correlated random fields by the Karhunen Loève decomposition. The stochastic model’s program has been implemented in a numerical simulation code. Using this tool that considers the input variables as random fields, the impact of this variability on the hygrothermal behavior of building envelops was quantified. A prior study dealing with the assessment of the effect of the diffusion coefficient random variability was carried out by considering a variation of ±30% for mortar and ±20% for high performance concrete (HPC) according to a normal distribution. Also, we have identified some possible uncertainties of the water content at saturation and showed their significant impact on the prediction of hygrothermal behavior of the material. These studies highlight the importance of considering the data uncertainties of building materials during numerical simulation of hygrothermal transfers. At the experimental level, the spatial variability of the most influential parameters was evaluated. It was carried out by manufacturing a concrete wall in lab. At the end of this experimental program, the expected value, standard deviation and the correlation length of the studied properties (water porosity, water vapor permeability, sorption isotherm and gas permeability) were determined. These three parameters are important for the successful implementation of Karhunen Loeve decomposition. Also, another experimental program was conducted on cement pastes, mortars and concrete. It was divided into three parts according to the studied properties:(i) Hydrations and microstructural properties which include the measurement of water and mercury porosity, the pore size distributions and an analysis of some techniques for stopping cement hydration.(ii) Hydric properties: where an analysis of the sorption and the water vapor permeability was performed considering their evolution with materials ages, temperature…(iii) Thermal properties where measurement of specific heat and thermal conductivity were performed. The result of the study highlighted the limits of deterministic approaches after their confrontation with the obtained results using the probabilistic one developed in this work

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Coquard, Typhaine. "Transferts couplés de masse et de chaleur dans un élément d'évaporateur capillaire." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7519/1/coquard.pdf.

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Abstract:

Dans ce travail, on s'intéresse à une situation de vaporisation en milieu poreux en relation avec l'analyse des transferts couplés de chaleur et de masse dans les mèches poreuses des évaporateurs des boucles diphasiques à pompage capillaire. Cette situation est caractérisée par la formation d'une poche de vapeur au sein de la mèche et par l'existence d'un front de vaporisation interne formé par des ménisques stables. Dans un premier temps le problème de déplacement de ce front est analysé comme un problème de percolation en gradient dans lequel l'évolution du front résulte de la compétition entre une force stabilisante (viscosité) et une force déstabilisante (capillarité). On met en évidence qu'il est préférable d'éviter la situation où la croissance de la poche est dominée par la capillarité. Dans un second temps, un modèle numérique mixte combinant les équations de transport macroscopiques et la gestion des effets capillaires selon une approche réseau de pores est établi. Le bien-fondé de cette modélisation est validé à l'aide d'une expérience permettant la visualisation de la poche vapeur. L'exploitation du modèle permet d'étudier les performances de l'évaporateur en fonction de nombreux paramètres. En particulier, nous montrons qu'il est intéressant d'installer un verrou capillaire (couche de pores plus petits bloquant l'extension en profondeur de la poche vapeur) et un verrou thermique (couche isolante limitant fortement le flux parasite) pour optimiser les performances.

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Bastian, Guy. "Determination dynamique des parametres des transferts couples de chaleur et d'humidite au sein d'un mortier en regime hygroscopique." Nantes, 1989. http://www.theses.fr/1989NANT2024.

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Abstract:

On a elabore un ensemble de methodes dynamiques de mesure rapide des parametres caracterisant les transferts de chaleur et d'humidite dans des materiaux a porosite capillaire. Une justification theorique des approximations effectuees sur les equations de base des transferts couples et utilisees ulterieurement a ete donnee: constance de la pression totale, possibilite de mesure des parametres thermiques sans perturbation de la distribution des teneurs en eau, possibilite de realisation d'un sechage isotherme, validite de la linearisation des equations. Pour les parametres proprement thermiques (effisivite, conductivite, etc. . . ), on a mis au point des variantes nouvelles de methodes existantes (film chaud plan ou cylindrique, fil chaud) et analyse les causes d'erreur systematiques inherentes aux procedes. Pour les parametres descriptifs du transfert isotherme d'humidite ou du couplage chaleur-humidite, en se restreignant au cas de materiaux en regime hydroscopique, on a developpe des methodes originales de mesure. Certains de ces parametres sont specifiques a nos methodes mais raccordables immediatement aux parametres definis classiquement (diffusivite massique,thermogradient). L'idee de base est que le materiau se trouve en equilibre hygrothermique avec l'air d'une cavite reservee dans celui-ci: l'humidite relative de cet air peut servir de potentiel de transfert de masse; en pratiquant une perturbation legere (sechage) et observant l'evolution de l'humidite de la cavite on peut acceder a la mesure des parametres envisages. Une serie de mesures effectuees sur une plaque de mortier dont on a fait varier la teneur en eau par des sechages successifs a permis d'obtenir en fonction de cette teneur en eau les parametres thermiques et massiques. On retrouve bien les resultats obtenus par d'autres auteurs par des methodes radicalement differentes

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Puiroux, Nicolas. "Transferts thermiques et d'humidité dans les matériaux composites ablatables : effet des hétérogénéités." Toulouse, INPT, 2004. http://www.theses.fr/2004INPT018H.

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Abstract:

L'étude des composites ablatables, utilisés comme protection thermique des tuyères de fusée, est d'une grande importance dans le monde de l'aérospatiale. Dans une première partie, nous donnons un modèle thermique original pour évaluer le comportement du matériau lors d'un tir. Les résultats montrent des différences non négligeables entre les températures, à l'échelle du composite, de la partie active du matériau et de la partie inerte. Dans une seconde partie, nous nous intéressons au transport d'humidité dans le matériau lors de sa période de stockage. L'eau que nous n'avons pas pris en compte pour le modèle thermique semble avoir un impact très important sur les contraintes mécaniques produites lors d'un tir. Nous fournissons des outils afin d'évaluer les champs de teneur en eau dans le matériau en fonction de l'humidité relative de l'air, en considérant le composite aux diverses échelles pertinentes.

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Kelanemer, Youcef. "Transferts couplés de masse et de chaleur dans les milieux poreux : modélisation et étude numérique." Paris 11, 1994. http://www.theses.fr/1994PA112060.

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Abstract:

Dans cette thèse, on présente une étude des transferts couplés de masse et de chaleur dans le sol en dimension deux d'espace. Le modèle qui gouverne ces transferts est constitué par un système de deux équations à deux inconnues, H la pression de l'eau liquide et T la température du milieu poreux. La première équation de ce système est elliptique-parabolique et la seconde est parabolique de type convection-diffusion. On présente un résultat d'existence de solution du système avant de passer à l'étude numérique. Dans la partie numérique, on présente deux algorithmes pour la résolution de l'équation pour le transfert de masse et on procède à une comparaison entre ces algorithmes à travers différents cas tests. On s'intéresse dans la dernière partie à la résolution numérique du système des deux équations couplées de transferts de masse et de chaleur. On présente deux algorithmes; l'un utilise une méthode des éléments finis standard déduit de l'algorithme de l'équation de masse, en rajoutant un couplage entre les deux équations pour la pression et pour la température, tandis que l'autre utilise la méthode des éléments finis mixtes pour le calcul du flux de l'eau qui apparaît comme le coefficient essentiel dans le terme de convection de l'équation pour la température, et la méthode des caractéristiques modifiées pour le calcul de la température. Dans le cas où d'une part la perméabilité présente des variations brutales et d'autre part le terme de convection domine sur le terme de diffusion dans l'équation pour la température, cette dernière méthode est particulièrement bien adaptée à notre problème.

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Taurines, Kevin. "Modelling and experimental analysis of a geothermal ventilated foundation." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEI100/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’analyse thermique et énergétique d’une fondation géothermique ventilée. A l’instar des échangeurs air-sol classiques (EAHE), celle-ci permet de rafraichir ou préchauffer selon la saison l’air destiné au renouvellement sanitaire des bâtiments. Face aux contraintes de rationalisation des consommations et aux exigences de confort thermique croissantes, ces systèmes passifs apparaissent comme étant prometteurs. Le principe de cette fondation est simple et similaire à celui des EAHE : faire circuler de l’air dans une conduite enterrée dans le sol (un à trois mètres) pour qu’il bénéficie - via convection - de l’inertie thermique du sol. La différence réside dans le fait que le canal dans lequel circule l’air n’est pas un tube en PVC ou aluminium mais fait partie intégrante de la structure du bâtiment, à savoir la fondation en béton armé. Ceci présente comme avantage majeur le gain de place lié à l’espace requis pour l’enfouissement des tuyaux. D’un point de vue thermique, la fondation échange non seulement de la chaleur avec le sol exposé aux sollicitations météorologiques mais aussi, et simultanément, aux sollicitations venant du bâtiment. De plus, la profondeur de la fondation – imposée par des raisons structurelles et économiques – est moindre que pour un EAHE traditionnel. Additionné au fait que le béton est poreux, la présence d’humidité peut fortement influencer la performance thermique de la fondation. Le présent travail propose donc d’étudier le comportement thermique complexe de cette fondation par deux approches. La première est expérimentale : un EHPAD équipé de deux fondations a été lourdement instrumenté et des données ont été accumulées sur plus d’un an. L’autre est numérique : deux modèles validés par comparaison avec les données expérimentales ont été développés. Le premier a vocation d’outil de dimensionnement, l’autre de compréhension fine des phénomènes physiques et prends en compte les transferts couplés de chaleur et de masse
This thesis deals with the thermal and energy analysis of a geothermal ventilated fonudation. Similarly to earth-to-air heat exchangers (EAHE) this foundation enables, according to the season, to preheat or to cool down the air for the hygienic air change. Considering the energy consumption constraints and the buildings users thermal comfort desire, these systems appears to be relevant. The principle of this foundation is simple: to force the air to circulate in a hollowed beam buried into the ground (1 to 3m depth) so that it takes advantage - via convection - to the thermal inertia of the ground. The difference lays on the fact that the channel is not a plastic or aluminium pipe but it a part of the building structure, namely the reinforced concrete foundation. This induces a significant space gain, usually devoted to the pipe burying. From a thermal point of view, the foundation exchanges heat with both the soil beneath the building, and with the soil exposed to the weather thermal loads. Furthermore, the depth - imposed by structural and economical purposees - is lower than that of traditional EAHE. In addition to the fact that concrete is a porous material, the humidity content may strongly influence the thermal performance of the foundation. The current work thus proposes to study the complex thermal behaviour of this foundation in two ways. The first is experimental: an retirement home equipped with two foundation has been intensively instrumented and data recorded over more than one year. The other is numerical: two models validated against the experimental data have been developed. The first is intended to be a designing tool, the second a tool to allow a fine comprehension of the physical phenomenon and take into account coupled heat and moisture transfers

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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.

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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 théoriques
The 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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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.

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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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Hasnaoui, Safae. "Transferts de chaleur et de masse couplés en milieux confinés engendrés par diffusion thermogravitationnelle : étude mésoscopique." Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2019. http://www.theses.fr/2019AMIE0002.

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Le travail présenté dans cette thèse est une contribution à l'étude de la convection naturelle thermosolutale dans des configurations rectangulaires confinant des mélanges binaires. Des couplages de second ordre (effet Soret ou thermo-diffusion et effet Dufour ou diffusion-thermo), souvent négligés dans la littérature, ont été considérés en plus d'une génération volumique interne de la chaleur. Le recours à des méthodes numériques de simulation différentes des méthodes classiques faisait partie des objectifs de cette étude. Ainsi, on a adopté la méthode de lattice Boltzmann sur réseau qui est une approche mésoscopique avec une approximation à temps de relaxation simple (SRT) et multiple (MRT). L'étude a été focalisée sur l'effet des paramètres les moins étudiés dans la littérature (intensité de la génération interne de la chaleur, effet Soret et effet Dufour) pour des forces de volumes thermique et solutale de même intensité avec des effets opposés ou coopérants. Les résultats obtenus sont caractérisés par une richesse de phénomènes engendrés par les effets combinés des paramètres de contrôle et non reportées dans la littérature. Par exemple, la possibilité de purification/charge du milieu des/en espèces par effet Soret a été observée dépendamment des autres paramètres de contrôle. L'étude a permis également d'identifier des effets stabilisants et déstabilisants des paramètres de Soret et Dufour sur les gammes des intensités de la génération interne de la chaleur qui conduisent à des écoulements stationnaires et instationnaires en l'absence des effets de la thermo-diffusion et de la diffusion-thermo
The work presented in this thesis is a contribution to the study of natural thermosolutal convection in rectangular configurations confining binary mixtures. Couplings of second order (Soret effect or thermo-diffusion and Dufour effect or diffusion-thermo), often neglected in the literature, were considered in addition to an internal volumetric heat generation. The use of numerical simulation methods different from conventional methods was among the objectives of this study. Thus, we have adopted the lattice Boltzmann method which is a mesoscopic approach with a simple (SRT) and multiple (MRT) relaxation time approximations. The study was focused on the effect of the least studied parameters in the literature (intensity of internal heat generation, Soret effect and Dufour effect) in the case of thermal and solutal buoyancy forces with the same intensity and opposite or cooperating effects. The results obtained are characterized by a wealth of phenomena generated by the combined effects of the control parameters and not reported in the literature. For example, the possibility of purification/loading of the medium from/with species by Soret effect was observed depending on the other control parameters. The study has also allowed to identify the stabilizing and destabilizing effects of the Soret and Dufour parameters on the intensities ranges of the internal heat generation that lead to steady and unsteady flows in the absence of the effects of the thermo-diffusion and diffusion-thermo

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Derbel, Houda. "Modélisation dynamique des transferts de chaleur et d'humidité à travers le vêtement : couplage avec deux modèles de thermorégulation humaine." Toulouse 3, 1990. http://www.theses.fr/1990TOU30143.

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Abstract:

L'etude de l'habitat et de sa capacite a assurer un micro-climat convenable ne peut se limiter a la determination des parametres physiques le definissant, mais doit s'etendre a l'etude de ses effets sur l'etre humain. Le travail presente ici apporte sa contribution par une representation plus fine de l'individu habille en regime varie. Une modelisation des transferts couples de chaleur et d'humidite en regime dynamique a travers une ou plusieurs couches de vetements est developpee en tenant compte de l'effet de la ventilation, dans l'espace sous-vestimentaire. Le vetement ne peut etre etudie seul: son influence sur les reactions thermo-physiologiques du corps obligent a tenir compte du couplage entre eux. Ainsi, le modele dynamique du vetement a ete utilise avec deux modeles mathematiques de thermoregulation humaine, l'un simple, divisant le corps en 2 compartiments auxquels peuvent s'ajouter les vetements, l'autre plus complexe, comportant 6 segments composes de quatre couches avec, eventuellement adjonction des habits. La validation du modele de transfert couple de chaleur et d'humidite a travers le vetement est effectuee avec l'un ou l'autre des modeles de thermoregulation, selon qu'une estimation globale ou locale des variables physiologiques est souhaitee. Cette validation est assuree par confrontation avec des donnees generales issues de la bibliographie et avec des resultats d'experiences realisees par des physiologistes. Le modele est egalement exploite pour prevoir l'evolution des variables physiologiques et celles concernant les vetements dans les situations thermiques pour lesquelles on ne dispose pas de resultats experimentaux

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Asli, Mounir. "Etude des transferts couplés de chaleur et de masse dans les matériaux bio-sourcés : approches numérique et expérimentale." Thesis, Artois, 2017. http://www.theses.fr/2017ARTO0210/document.

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Abstract:

Le travail développé dans cette thèse a pour but d’étudier le comportement hygrothermique de matériaux isolants bio-sourcés, et plus particulièrement les fibres de bois, le béton de chanvre, la laine de lin, la laine de mouton, le métisse® et les anas de lin. Ces matériaux, par essence naturels, présentent des spécificités liées à leur origine (animale ou végétale) et à leur structure (fibres, paille, matrice solide…). Leur porosité, très élevée, les rend réactifs aux variations d’humidité relative ambiante, ce qui peut impacter leurs performances thermiques et leur durabilité (comme pour tous les matériaux), mais également leur conférer des capacités de régulation. Dans un souci d’améliorer la connaissance de ces matériaux particuliers, nous proposons tout d’abord d’étudier l’impact causé par l’humidité sur leurs caractéristiques thermiques, principalement la conductivité thermique et la chaleur spécifique. Ensuite les caractéristiques hygrothermiques sont étudiées, ce qui permet de mieux comprendre les phénomènes dépendant des capacités d’adsorption, de désorption, de perméabilité ou de résistance à la vapeur d’eau. On se rend compte également de l’importance du gradient de température sur l’évolution des transferts hygriques au sein des matériaux. En plaçant les isolants bio-sourcés sous sollicitations aléatoires ou en conditions réelles d’utilisation, nous pouvons suivre leur comportement d’un point de vue expérimental. Le couplage à une approche numérique permet d’identifier les paramètres d’influence prépondérants, dans l’optique de la prédiction des transferts couplés chaleur/masse par une simulation dans des conditions particulières d’utilisation, comme la rénovation d’un habitat existant. On constate à partir de mesures in situ que ces matériaux ont une grande capacité d’adaptation à des environnements dont l’humidité relative est évolutive
The work developed in this thesis aims to study the hygrothermal behavior of bio-sourced insulating materials, and more particularly wood fibers, hemp concrete, linen wool, sheep wool, material made of textile recycling (metisse®) and flax shives. These materials, which are essentially natural, have specific characteristics linked to their origin (animal or vegetable) and their structure (fibers, straw, solid matrix, etc.). Their very high porosity makes them reactive to the relative humidity variations, which can affect their thermal performances and their durability (as for all materials), but also give them a regulation capacities. In order to improve the knowledge of these particular materials, first, we propose to study the impact caused by moisture on their thermal characteristics, mainly thermal conductivity and specific heat. Then the hygrothermal characteristics are studied, which makes it possible to better understand the phenomena depending on the capacities of adsorption, desorption, permeability or water vapor resistance. Also, we realize the importance of the temperature gradient impact on the evolution of the hygroscopic transfers within the materials. By placing the studied bio-sourced insulation materials under random loading or under real conditions, it will be possible to follow their hygrothermal behavior from an experimental point of view. The numerical approach makes it possible to identify the preponderant influence parameters, in the context of the prediction of coupled heat and mass transfers by simulation under particular conditions of use, such as the renovation of an existing habitat. On the basis of in situ measurements, it can be seen that these materials have a high adaptability to environments whose relative humidity is evolutionary

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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.

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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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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.

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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 bâtiment
The 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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Triché, Delphine. "Étude numérique et expérimentale des transferts couplés de masse et de chaleur dans l’absorbeur d’une machine à absorption ammoniac-eau." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI095/document.

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Abstract:

Les machines frigorifiques à absorption ammoniac-eau sont prometteuses dans les domaines de la climatisation solaire et de la valorisation des rejets thermiques pour l’industrie. Pour permettre à ces machines de devenir compétitives par rapport aux systèmes à compression mécanique de vapeur, l’amélioration de leur efficacité et la baisse de leur coût sont nécessaires. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail de thèse.L’étude se concentre sur l’absorbeur qui est un des composants les plus critiques de la machine à absorption en matière de taille, de coût et d’efficacité. L’objectif est d’étudier numériquement et expérimentalement les transferts couplés de masse et de chaleur dans l’absorbeur dans le but de prédire et d’améliorer ses performances.Deux absorbeurs à film tombant sont étudiés, dans lesquels la solution pauvre et la vapeur entrent en haut et le fluide caloporteur entre en bas. Le premier est un échangeur à plaques soudées et le deuxième est un échangeur à plaques et joints avec des dimensions et des profils de plaques différents.L’analyse expérimentale de ces deux absorbeurs est réalisée dans des conditions réelles de fonctionnement sur un prototype instrumenté de machine à absorption ammoniac-eau de 5 kW. Ce dispositif permet une analyse globale des débits de vapeur absorbés, des flux thermiques évacués et des efficacités d’absorption. Une analyse plus locale est aussi réalisée à l’aide de mesures de températures à l’intérieur des canaux de refroidissement dans l’absorbeur plaques et joints. Les résultats montrent une importante corrélation entre la puissance frigorifique produite par la machine à absorption et les performances de l’absorbeur. Mais ce prototype étant une machine réelle, les variables d’entrée de l’absorbeur ne peuvent pas être contrôlées. Un modèle numérique est donc nécessaire pour dissocier l’impact des différentes variables sur les performances de l’absorbeur.Un modèle 1D d’un absorbeur à film tombant est donc développé. Il est basé sur des bilans de masses, d’espèces et d’énergies, des équations de transferts de masse et de chaleur et des conditions d’équilibre à l’interface liquide-vapeur. Les résistances aux transferts de masse sont considérées dans les phases liquide et vapeur et des corrélations empiriques sont utilisées pour calculer les coefficients de transfert de masse et de chaleur.Ce modèle est validé expérimentalement avec les données globales aux bornes des deux absorbeurs et avec les mesures de températures le long des canaux du fluide de refroidissement puisqu’une différence maximale de 15% est observée. Il permet donc l’analyse détaillée des phénomènes de transferts de masse et de chaleur le long de l’absorbeur et facilite l’étude du procédé d’absorption.Enfin, une étude de sensibilité paramétrique est réalisée avec ce modèle pour discuter des résultats expérimentaux et pour identifier les pistes d’amélioration des performances de l’absorbeur et donc de la machine à absorption
Ammonia-water absorption chillers are promising both for solar air conditioning and for industry processes. To become competitive compared to electric compression chillers, their efficiency needs to be improved and their cost has to be decreased. This thesis study takes place in this context.The focus is put on the absorber, which is one of the most critical component of absorption chillers in terms of compactness, cost and efficiency. The purpose is to study numerically and experimentally coupled heat and mass transfers which occur in the absorber in order to predict and improve its overall performances.Two falling film absorbers are analysed. In both of them, the poor solution and the vapour enter at the top and the coolant fluid enters at the bottom of the absorber. The first absorber is a brazed plate heat exchanger and the second is a gasketed plate-and-frame heat exchanger with different geometric dimensions and plates corrugations.The experimental study of these two absorbers is performed in real working conditions on an instrumented ammonia-water absorption chiller prototype of 5 KW. Thanks to this device, a global analysis of vapour absorbed mass flow rates, absorbed heat fluxes and mass effectiveness is achieved. A local analysis is also performed thanks to temperature measures inside channels of coolant fluid in the gasketed plate-and-frame heat exchanger. Results show a strong correlation between the absorption chiller cooling capacity and the absorber performances. However, since this prototype is a real chiller, absorber inlet variables cannot be controlled. Thus, a numerical model is necessary to dissociate the impact of these variables on the absorber performances.A 1D numerical model of the absorber is developed. It is based on mass, species and enthalpy balances, mass and heat transfer equations and equilibrium conditions at the vapour/solution interface. Mass transfer resistances in both liquid and vapour phases are considered while heat and mass transfer coefficients are calculated using empirical correlations.This model is validated experimentally with global data at the inlet and the outlet of the absorber and temperature measures along the absorber coolant fluid channels. A maximal relative error of 15 % is observed. Therefore, a detailed analysis of combined heat and mass transfers along the absorber and the absorption process study is performed thanks to this model.A parametric study is also performed with this model to discuss experimental results and find ways to improve the absorber performances and thus the absorption chiller performances

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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.

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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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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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Bennai, Fares. "Étude des mécanismes de transferts couplés de chaleur et d’humidité dans les matériaux poreux de construction en régime insaturé." Thesis, La Rochelle, 2017. http://www.theses.fr/2017LAROS013/document.

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Abstract:

Le présent travail a pour objectif de comprendre l’influence des paramètres géométriques des éco-matériaux d’enveloppe, tels que le béton de chanvre, sur les mécanismes de transferts couplés de chaleur, d'air et d’humidité afin de prédire le comportement du bâtiment dans le but de le piloter et de l’améliorer dans sa durabilité. Pour cela, une approche multi-échelle est mise en place. Elle consiste à maîtriser les phénomènes physiques dominants et leurs interactions à l’échelle microscopique. S’ensuit, une modélisation à double échelle, microscopique–macroscopique, des transferts couplés de chaleur, d’air et d’humidité qui prend en compte les propriétés intrinsèques et la topologie microstructurale du matériau moyennant le recours à la tomographie rayon X conjuguée à la corrélation d’images 2D et 3D. Pour cela, une campagne de caractérisation fine des propriétés physiques et hygrothermiques du béton de chanvre confectionné au laboratoire a été réalisée. Elle s’est focalisée sur l’étude de l’impact du vieillissement, l’état thermique et hydrique du matériau sur ses propriétés intrinsèques. Les résultats montrent une excellente capacité d'isolation thermique et de régulation naturelle d’humidité du béton de chanvre. Puis, une caractérisation microscopique par différentes techniques d’imagerie a été effectuée. Les reconstructions 3D du matériau réel scanné au tomographe aux rayons X à différentes résolutions montrent que le béton de chanvre possède plusieurs échelles de porosité, allant de la microporosité au sein du liant et des chènevottes à la macroporosité inter-particulaire. Le comportement hygro-morphique sous sollicitations hydriques a été ensuite étudié. Les résultats de la corrélation d’image numérique 2D et de la tomographie aux rayons X couplés à la corrélation d’images volumiques, montrent la nature du comportement du béton de chanvre soumis à des hygrométries différentes. En effet, la chènevotte subit des déformations plus importantes que le liant, causant ainsi des modifications de la microstructure du matériau. Sur le volet de la modélisation, moyennant la technique d’homogénéisation périodique un modèle des transferts couplés de chaleur, d’air et d’humidité dans les matériaux poreux de construction a été développé. Les tenseurs de diffusion et de conductivité thermique homogénéisés ont été calculés numériquement. Ensuite, une confrontation entre les résultats du calcul des coefficients de diffusion macroscopique et ceux expérimentaux obtenus au LaSIE a été réalisée. Elle met en évidence la qualité de la prédiction. De plus, la conductivité thermique de la phase solide a été ainsi déduite. Les résultats obtenus dans le cadre de ce travail de thèse ont mis en exergue l’influence de l’état hydrique et thermique du béton de chanvre sur ces propriétés intrinsèques, et sa microstructure très hétérogène. Ils ont révélé aussi les limites des approches phénoménologiques basées sur l’établissement des bilans de masse, de quantité de mouvement et d’énergie
The aim of this work is to understand the influence of the geometric parameters of envelope eco-materials, such as hemp concrete, on the mechanisms of coupled heat, air and moisture transfers, in order to predict behavior of the building to control and improving it in its durability. For this a multi-scale approach is implemented. It consists of mastering the dominant physical phenomena and their interactions on the microscopic scale. Followed by a dual-scale modeling, microscopic-macroscopic, of coupled heat, air and moisture transfers that takes into account the intrinsic properties and microstructural topology of the material using X-ray tomography combined with the correlation of 2D and 3D images. A characterization campaign of physical and hydrothermal properties of the hemp concrete manufactured in the laboratory was carried. It focused on studying the impact of aging, thermal and hydric state of the material on these intrinsic properties. The results show an excellent thermal insulation and natural moisture regulation capacity of hemp concrete. Then, a microscopic characterization by different imaging techniques was performed. The 3D reconstructions of the real material scanned with X-ray tomography at different resolutions show that hemp concrete has several scales of porosity, ranging from micro-porosity within the binder and hemp shiv to the inter-particle macro-porosity. The hydromorphic behavior under hydric solicitations was studied. The results of the 2D digital image correlation and X-ray tomography coupled with the volumetric image correlation show the nature of the behavior of hemp concrete subjected to different relative humidities. In fact, the hemp shiv undergoes greater deformations than the binder, thus causing changes in the microstructure of the material. On the modeling part, a model of coupled heat, air and moisture transfer in porous building materials was developed using the periodic homogenization technique. The homogenized tensors of diffusion and thermal conductivity were determined numerically. Then, a confrontation between the results of the calculation of the macroscopic diffusion coefficients and the experimental results obtained at the LaSIE was carried out. It highlights the quality of the prediction. In addition, the thermal conductivity of the solid phase was thus deduced. The results obtained in the framework of this PhD thesis have highlighted the influence of the hydric and thermal state of the hemp concrete on these intrinsic properties and its very heterogeneous microstructure. They also revealed the limitations of phenomenological approaches based on the establishment of the balances of mass, amount of motion and energy

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

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Abstract:

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

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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.

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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 théoriques
This 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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Asllanaj, Fatmir. "Etude et analyse numérique des transferts de chaleur couplés par rayonnement et conduction dans les milieux semi-transparents : application aux milieux fibreux." Nancy 1, 2001. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2001_0208_ASLLANAJ.pdf.

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Abstract:

L'objet de ce travail est l'étude et l'analyse numérique des transferts de chaleur couplés par rayonnement et conduction à travers les milieux semi-transparents. Le modèle utilisé est constitué d'un système de deux équations aux dérivées partielles couplées : l'équation intégro-différentielle du transfert radiatif (ETR), qui a comme inconnue la luminance, et une équation non linéaire de la chaleur régissant la température dans le milieu. Dans le premier chapitre de la thèse, nous détaillons la modélisation avec les hypothèses simplificatrices qu'elle comporte. Dans le second chapitre, nous montrons l'existence et l'unicité du système couplé d'équations en régime stationnaire. Le troisième chapitre est consacré à la résolution numérique des équations en régime stationnaire. Pour résoudre l'ETR, nous discrétisons l'espace angulaire suivant plusieurs directions et nous utilisons une quadrature numérique pour approcher l'intégrale de l'équation. Il en résulte alors un système différentiel linéaire du premier ordre que nous résolvons par trois méthodes différentes. La deuxième équation est résolue à l'aide d'un schéma aux différences finies, associé à une transformation de Kirchhoff. Le couplage entre les deux équations est résolu par une méthode de point fixe. Dans le quatrième chapitre, nous étudions la convergence d'un schéma numérique en régime stationnaire. Dans le cinquième chapitre nous présentons une méthode numérique pour résoudre le système couplé en régime transitoire, d'une part lorsque les températures sont imposées aux frontières et, d'autre part, lorsque le milieu est soumis à des conditions de flux. L'équation de la chaleur est résolue en espace par la méthode des éléments finis P2. Le système différentiel en temps est résolu par une méthode de Runge-Kutta implicite, adaptée aux équations raides. Le dernier chapitre de ce travail analyse les résultats numériques obtenus par la simulation appliquée à un matériau isolant constitué de fibres de silice.

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Zuñiga, Ulloa Ruben. "Études numérique et expérimentale des transferts couplés masse-chaleur modélisation, simulation et optimisation d'un traitement thermique dynamique de surface d'un produit alimentaire." Nantes, 2005. http://www.theses.fr/2005NANT2039.

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Ce travail concerne le procédé de décontamination de la surface des produits alimentaires par convection avec de l'air chaud. Ce procédé a pour but de détruire la majeure partie des organismes pathogènes à la surface des aliments. Si ce traitement thermique trouve un regain d'intérêt, il n'en demeure pas moins nécessaire de parfaitement maîtriser l'évolution de la température de surface au cours du procédé. Dans cet objectif, nous avons développé un modèle de transferts couplés de matière et de chaleur. Ce modèle prend en compte les mécanismes de convection, de diffusion, d'évaporation et de rétractation du produit au cours du traitement. La variation des propriétés thermophysiques avec la teneur en eau a été considérée. Après détermination expérimentale du coefficient d'échange convectif, nous avons validé ce modèle en le confrontant à des expérimentations menées dans une chambre de traitement spécifique. L'exploitation de ce modèle nous a conduit à mettre en évidence l'influence considérable de la diffusivité de l'eau au sein du produit. Nous avons optimisé par méthodes inverses cette propriété et montré son évolution en fonction de l'échange convectif. Enfin, ce modèle a servi de référence pour construire un algorithme de commande permettant de suivre une trajectoire imposée pour la température de surface. Cette loi de commande nécessitant la connaissance d'une température interne, nous avons élaboré un capteur logiciel
This work concerns the decontamination of the surface of a food, consisting in blowing hot air onto the food surface with the objective of inactivating the bacteria located on the surface. This process has a renewal of interest but it is still a challenge to accurately control the evolution of the surface temperature. In this aim, a coupled heat and mass transfer model has been developed taking into account convective and diffusive mechanisms, evaporation and shrinkage of the product during the treatment. It also accommodates the dependence of the thermal properties with the moisture content. A specific heat treatment chamber was used to validate the model. Some parameters of the model were taken from the literature whereas the convective heat transfer coefficient was experimentally determined. From simulations, we highlighted the great influence of the water diffusivity on the surface temperature prediction. Reverse methods were then used to optimize this parameter and we pointed out its correlation with the convective heat transfer. Finally, this model was used as a simulator to design a control law allowing surface temperature tracking. This algorithm required the knowledge of an internal temperature, which was supplied by a software sensor

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Gholamifard, Shabnam. "Modélisation des écoulements diphasiques bioactifs dans les installations de stockage de déchets." Phd thesis, Université Paris-Est, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00512102.

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Abstract:

Accélérer la dégradation anaérobie des déchets enfouis, optimiser la production de biogaz et diminuer le temps et le coût de surveillance sont les enjeux principaux d'installation de stockage des déchets non dangereux (ISDND)-bioactives, ainsi que, plus classiquement, minimiser leurs impacts sanitaires et environnementaux. L'une des méthodes les plus efficaces pour atteindre ces objectifs est la recirculation de lixiviat et l'augmentation de l'humidité des déchets. Les objectifs du bioréacteur ne seront pas atteints sans une connaissance rationnelle des phénomènes hydrauliques, biologiques et thermiques qui s'y développent et de l'influence de l'un de ces phénomènes sur les autres. Les observations in situ, les expérimentations en laboratoire ainsi que les modèles numériques permettent ensemble une approche rationnelle de ces phénomènes. C'est ce qui constitue le corps de ce travail de thèse, où nous avons étudié le comportement hydro-thermo-biologique des déchets dans la phase anaérobie en laboratoire, sur site à partir de données hydro-thermiques de deux bioréacteurs situés en France et en développant un modèle numérique pour simuler ce comportement couplé des bioréacteurs. Les travaux en laboratoire nous ont permis d'étudier l'effet de la saturation et de la densité (compactage des déchets) sur la dégradation anaérobie des déchets ménagers et l'influence de ces paramètres sur la production de biogaz. Les données hydrauliques et thermiques in-situ des bioréacteurs nous ont permis de connaître les variations des paramètres essentiels comme la température et la saturation dans les déchets, à différentes profondeurs, et estimer d'autres paramètres qui sont difficile à déterminer expérimentalement. Le modèle numérique nous a permis d'étudier le comportement couplé, hydro-thermo-biologique, des bioréacteurs à long terme (pendant une dizaine d'années) aussi bien qu'à court terme pendant la recirculation de lixiviat. L'interdépendance des différents paramètres qui influent la dégradation des déchets est la principale raison nous ayant conduits à développer un modèle de couplage qui nous permette d'étudier chaque paramètre en fonction des autres. Les travaux en laboratoire et les données thermiques de site nous ont conduits à développer un modèle d'écoulement diphasique du liquide et du gaz dans les déchets, considérant les phénomènes biologiques, en fonction des paramètres clés de la dégradation comme la température et la saturation, pour aboutir à la production de biogaz et de chaleur. Les trois parties de ce travail, les expérimentations en laboratoire, le développement d'un modèle numérique et l'analyse des données de site ont été effectuées en parallèle de façon complémentaire. Les expérimentation de laboratoire tout comme l'analyse des données de site, nous ont montré l'importance des paramètres qu'il faut considérer dans le modèle et en retour le modèle numérique nous a aidé à diriger les expérimentations en laboratoire et montré la nécessité de conduire certaines analyses sur les pilotes expérimentaux, comme l'analyse de la biomasse, de la DCO et des AGV. L'analyse des données hydrauliques et thermiques de sites de bioréacteur nous a permis de caler les paramètres hydrauliques, biologiques et thermiques des déchets qui sont difficile à définir sur le site sans le perturber (comme la conductivité hydraulique, la saturation, la conductivité thermique, la capacité calorifique, la concentration en biomasse et en AGV). Le travail réalisé dans la thèse a permis de développer un modèle couplé hydro-thermo-biologique et de tester sa capacité à prévoir le comportement thermique d'un bioréacteur, la production totale et le taux de production de méthane. Nous avons montré qu'il était adopté à l'étude du comportement à long terme d'un bioréacteur, aussi bien qu'à court terme pendant la réinjection de lixiviat, là où les techniques de mesure et le temps sont limitants en laboratoire ou sur site

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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.

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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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Grossein, Olivier. "Modélisation et simulation numérique des transferts couplés d'eau, de chaleur et de solutés dans le patrimoine architectural en terre, en relation avec sa dégradation." Phd thesis, Grenoble 1, 2009. https://theses.hal.science/tel-00373288.

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Abstract:

Les sollicitations hydro-climatiques parfois extrêmes que subissent les constructions en terre crue peuvent entraîner des dégradations importantes pouvant conduire à leur effondrement. Ce travail s'inscrit dans le cadre du programme Central Asian Earth de l'UNESCO, en coopération avec le laboratoire CRATerre-ENSAG. Le site de Deshan Kala à Khiva (Ouzbékistan) est retenu pour étudier les mécanismes de transferts d'eau et de sels dans le sol et le mur. Il est instrumenté pour suivre l'évolution des paramètres hydro-climatiques contraignant les transferts. Le modèle de transferts couplés d'humidité et de chaleur considère la gravité et la capillarité pour le transport du liquide et la diffusion pour celui de la vapeur. La densité du liquide est variable selon la concentration en solutés. Les solutés sont transportés par convection-dispersion. La cristallisation/dissolution est une réaction d'ordre un. Les propriétés de transfert des matériaux sont déterminées en laboratoire. Les phénomènes de transfert sont étudiés numériquement. Les simulations monodimensionnelles mettent en évidence la présence d'une zone sèche proche de la surface impliquant l'évaporation de l'eau à l'intérieur du matériau. L'intensité des flux d'humidité et l'état hydrique du système sont influencés par le niveau de la nappe et les conditions atmosphériques. Le sel cristallise dans la zone sèche ou à la surface selon les conditions et le matériau considérés. Les simulations bidimensionnelles permettent d'évaluer l'impact de la qualité de la surface du sol et de la végétation sur les flux d'humidité dans le mur à proximité. Ces résultats ont un intérêt pour la conservation du patrimoine
Severe degradation of earthen structures may occur when they are subjected to extreme hydro-climatic conditions, sometimes leading to total failure. This work was carried out as part of the UNESCO program "Central Asian Earth" in cooperation with CRATerre-ENSAG. The ancient wall of Deshan Kala (Khiva, Uzbekistan) was selected for studying the mechanisms of the transfer of water and solute in the soil and the earthen wall. A measuring system was set up to monitor the evolution of the hydro-climatic parameters. The coupled moisture and heat transfer model considers gravity and capillarity for the liquid transport phase and diffusion for the vapor transport phase. The density oh the liquid is variable with respect to solute concentration and the solute is transported by convection-dispersion. The crystallization/dissolution process is a one order reaction. The transfer properties of the materials were estimated in laboratory. The transfer phenomena are numerically modeled. One-dimensional simulations show a dry zone near the surface due to evaporation occuring inside the material. The moisture fluxes and the hydric state of the system are influenced by the water table level and the atmospheric conditions. The salt crystallizes in the dry zone or at the surface depending on the atmospheric conditions and the type of material. Two-dimensional simulations estimate the impact of the soil surface quality and vegetation on moisture fluxes inside the nearby wall. These results are interesting for the conservation of the cultural heritage

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Grossein, Olivier. "Modélisation et simulation numérique des transferts couplés d'eau, de chaleur et de solutés dans le patrimoine architectural en terre, en relation avec sa dégradation." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00373288.

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Abstract:

Les sollicitations hydro-climatiques parfois extrêmes que subissent les constructions en terre crue peuvent entraîner des dégradations importantes pouvant conduire à leur effondrement. Ce travail s'inscrit dans le cadre du programme Central Asian Earth de l'UNESCO, en coopération avec le laboratoire CRATerre-ENSAG. Le site de Deshan Kala à Khiva (Ouzbékistan) est retenu pour étudier les mécanismes de transferts d'eau et de sels dans le sol et le mur. Il est instrumenté pour suivre l'évolution des paramètres hydro-climatiques contraignant les transferts. Le modèle de transferts couplés d'humidité et de chaleur considère la gravité et la capillarité pour le transport du liquide et la diffusion pour celui de la vapeur. La densité du liquide est variable selon la concentration en solutés. Les solutés sont transportés par convection-dispersion. La cristallisation/dissolution est une réaction d'ordre un. Les propriétés de transfert des matériaux sont déterminées en laboratoire. Les phénomènes de transfert sont étudiés numériquement. Les simulations monodimensionnelles mettent en évidence la présence d'une zone sèche proche de la surface impliquant l'évaporation de l'eau à l'intérieur du matériau. L'intensité des flux d'humidité et l'état hydrique du système sont influencés par le niveau de la nappe et les conditions atmosphériques. Le sel cristallise dans la zone sèche ou à la surface selon les conditions et le matériau considérés. Les simulations bidimensionnelles permettent d'évaluer l'impact de la qualité de la surface du sol et de la végétation sur les flux d'humidité dans le mur à proximité. Ces résultats ont un intérêt pour la conservation du patrimoine.

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Courivaud, Jean-Michel. "Étude des transferts couplés de masse et de chaleur en milieu poreux : application à la cuisson par vapeur saturée d'un béton cellulaire." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT082H.

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Abstract:

Le beton cellulaire est un materiau de construction prefabrique. Il subit une phase d'autoclavage (cuisson par vapeur saturee a cent quatre-vingts degres celsius et onze bars). Cette phase debute par une mise sous vide suivie d'une montee en pression des autoclaves les blocs de beton a cuire. Le travail a consiste en une modelisation mathematique et une simulation numerique en instationnaire bidimensionnel par la methode des volumes finis, des transferts couples de masse dans le materiau, avec prise en compte des effets de pression. Ces simulations numeriques utilisant nos banques de donnees experimentales ont permis de definir l'influence des parametres descriptifs des cycles de cuisson sur les champs de temperature, pression et teneur en eau. D'autre part, differents types de cycles de cuisson ont ete analyses en vue d'ameliorer le procede industriel d'elaboration du materiau tant sur le plan energetique que sur la qualite des produits. L'etude a montre une faible dependance des resultats vis-a-vis de la conduite de la phase de mise sous vide, et mis en evidence les parametres essentiels que sont la teneur en eau initiale, la cinetique de montee en pression et la dimension des blocs a traiter

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Ben, Nasrallah Sassi. "Contribution à l'étude des transferts couplés de chaleur et de masse : application aux phénomènes d'évaporation par convection naturelle et du séchage convectif de milieux poreux." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2026.

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Abstract:

Etude des phenomenes de transferts couples de chaleur et de masse en milieux poreux et en milieux fluides. En milieu fluide, on s'est interesse aux phenomenes qui prennent lieu lors de l'evaporation par convection naturelle sur une plaque verticale chauffee par un flux variable. En milieu poreux, etude des problemes de formulation des transferts de chaleur et de masse et etude des transferts unidirectionnels lors du sechage convectif d'un milieu poreux prise en compte des effets bidimensionnels sur les transferts dans l'etude du sechage par convection naturelle d'un mur poreux vertical chauffe par un flux constant

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Lelièvre, Dylan. "Simulation numérique des transferts de chaleur et d’humidité dans une paroi multicouche de bâtiment en matériaux biosourcés." Thesis, Lorient, 2015. http://www.theses.fr/2015LORIS359/document.

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Abstract:

Dans un contexte de performance énergétique et de durabilité dans le secteur du bâtiment, la maîtrise du comportement hygrothermique des matériaux d'enveloppe, notamment hygroscopiques, est essentielle. Les travaux réalisés concernent la compréhension et la modélisation des transferts de chaleur et d'humidité au sein d'une paroi multicouche de bâtiment composée de matériaux biosourcés.Une attention particulière est portée sur les phénomènes d'hystérésis observés sur les isothermes de sorption. Un modèle numérique 1D développé sur COMSOL Multiphysics est exploité pour simuler en régime transitoire les champs de température et de pression de vapeur dans trois situations. La première concerne l'étude du comportement hygrothermique de matériaux fortement hygroscopique (béton de chanvre) et faiblement hygroscopiques (enduits à base de chaux) soumis à diverses variations cycliques d'humidité relative. Un bon accord est constaté entre les simulations et des mesures d'humidité relative, de température et de teneur en eau. Néanmoins, les résultats présentent une forte sensibilité aux propriétés hydriques. Dans un second temps, une étude est menée sur une paroi de béton de chanvre instrumentée placée dans une enceinte bi-climatique et exposée à des variations de température et d'humidité relative. La confrontation des évolutions mesurées et calculées montre la nécessité de bien définir le champ de teneur en eau initiale. La dernière étude concerne une paroi multicouche (béton de chanvre et enduits). Il apparaît que les enduits jouent un rôle important sur le comportement de la paroi et il est nécessaire de prendre en compte l'influence de la température sur les courbes de sorption
In a context of energy efficiency and durability in the field of building, the understanding of hygrothermal behaviour of building materials, especially hygroscopic ones, is essential. This study aim to understand and model heat and moisture transfers in a multi-layer building wall made of biosourced materials. We focus in particular on hysteretic phenomena observed on sorption isotherms. A one-dimensional numerical model developed with the COMSOL Multiphysics software is used to simulate transient temperature and vapour pressure in three situations. The first one is about the hygrothermal behaviour of materials, highly hygroscopic (hemp concrete) and lowly hygroscopic (lime-based plasters), exposed to several cyclical variations of relative humidity. A good agreement is observed between simulated and measured values of relative humidity, temperature and moisture content. However, results are highly sensitive to hydric properties. Then, a study is performed on an instrumented hemp-concrete wall built in a bi-climatic chamber and exposed to simultaneous temperature and relative humidity variations. The confrontation between measured and simulated values shows the importance of initial moisture content

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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.

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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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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.

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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-convection
In 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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Vinsard, Gérard. "Modélisation de l'électromagnétisme et des transferts thermiques couplés dans le cadre du chauffage par induction : application à la simulation d'un procédé industriel." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL017N.

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Abstract:

La modélisation des transformations structurales d'une pièce en acier subissant un chauffage par induction électromagnétique suivi d'un refroidissement passe par la simulation des cycles thermiques dans la pièce. La modélisation des transferts de chaleur revient à résoudre un problème thermique dont la source est la solution d'un problème électromagnétique. L'objectif de cette étude est de décrire un modèle électromagnétique thermique couplé qui permet de déduire les cycles thermiques à partir d'un jeu réduit de paramètres d'entrée. Pour cela, un soin particulier est apporté à la partie électromagnétique du modèle. Hors la description topologique du système inducteur-air-pièce, les paramètres d'entrée sont la tension et la fréquence mesurées aux bornes de l'inducteur. On en déduit le champ électromagnétique dans tout l'espace ainsi que le champ de densité de puissance active dans la pièce. Deux modèles thermiques sont définis. Le premier, instationnaire, est utilisé dans les cas ou la pièce est fixe par rapport à l'inducteur. Le second, est le problème de rosenthal stationnaire. Pour le couplage, les coefficients électromagnétiques sont réactualises par un processus d'itération. Le raffinement de maillage à l'endroit de la frontière ferro-paramagnétique permet d'améliorer la précision de la solution. Le modèle est validé : sur des exemples numériques, puis avec le résultat d'une expérimentation. Enfin, il est utilisé pour simuler un procédé industriel

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AIT, ALDJET BOUHADEF KHEDIDJA. "Evaporation d'eau entre plaques parallèles humides sous l'effet d'un écoulement d'air en convection forcée : application à l'évaluation des transferts couplés de chaleur et de masse." Poitiers, 1988. http://www.theses.fr/1988POIT2009.

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Abstract:

Le modele theorique est vase sur la resolution des equations couplees de transport-diffusion de masse et de chaleur, au sein du fluide en ecoulement, pour un regime de couches limites laminaires bidimensionnelles stationnaires. Le couplage des deux problemes thermique et massique est realise par l'intermediaire des conditions parietales. Des correlations sont etablies entre le coefficient de transfert de masse et les parametres adimensionnels caracterisant le probleme. Des performances d'evaporation, suivant les debits d'air et les conditions d'entree imposees, en decoulent. Des resultats experimentaux detailles, sur l'exploration des champs de vitesses, temperatures, et humidites locales, sont ensuite presentes pour les deux cas de regime: laminaire et turbulent. Les coefficients d'echange massique, local et global sont egalement evalues

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Bouddour, Ahmed. "Contribution de l'homogénéisation à l'étude des transferts couplés de fluides, de chaleur et de particules en suspension en milieu poreux : application à l'étude de réservoirs géothermiques." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10140.

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Abstract:

L'homogeneisation des structures periodiques permet d'apprehender les proprietes macroscopiques de transport d'un milieu poreux a partir de la connaissance des mecanismes intervenant a l'echelle microscopique. Le but de nos recherches est de developper, par la methode des developpements asymptotiques, des modeles mathematiques macroscopiques sur la base d'equations ecrites a l'echelle microscopique. La premiere etude est consacree a l'examen des problemes d'erosion-deposition dans les gres-argileux et qui se traduit par une chute importante de la permeabilite des roches geothermiques. L'application de la methode des developpements asymptotiques a l'echelle du pore permet alors de distinguer quatre modeles macroscopiques predictifs de l'endommagement de la formation. Cette etude a permis notamment d'identifier deux nouveaux tenseurs macroscopiques lies a la dispersion-deposition et a la dispersion-erosion dans le milieu poreux. Contrairement aux modeles classiques, l'erosion apparait dans les regions ou l'ecoulement est le plus intense, tandis que la redeposition a lieu dans les zones ou les courants sont les plus faibles. Dans la derniere partie, l'accent est porte sur les aspects hydro-thermiques concomitants et en particulier sur les mecanismes d'evaporation-condensation qui conditionnent les transferts d'eau en phase vapeur. L'utilisation de la meme technique permet alors de decrire le comportement d'un systeme hydrothermal dans son ensemble. Outre les coefficients effectifs, l'etude a permis de distinguer quatre comportements macroscopiques pour le transfert de masse en phase vapeur, couples a une equation macroscopique de la chaleur. On montre que les termes convectifs sont ponderes a l'echelle du milieu homogeneise par deux nouveaux coefficients de resistance de nature tensorielle. Retenons enfin, que la technique employee permet aussi de discerner tous les cas non homogeneisables pour lesquels il n'y a pas de continu equivalent au milieu poreux.

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Hans, Stéphane. "Modélisation des transferts couplés de chaleur, de soluté et de quantité de mouvement lors de la refusion à l'arc sous vide (VAR) : application aux alliages de titane." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://www.theses.fr/1995INPL023N.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est la modélisation mathématique et numérique du procédé de refusions à l'arc sous vide (VAR), dans le but d'optimiser la refusion d'alliages de titane chargés. En effet, l'intervalle de solidification important de ces alliages les rend sensibles à la formation de défauts de solidification liés à la circulation du liquide interdendritique. Dans le cadre de cette étude, des mesures effectuées par analyse thermique différentielle (ATD) ont permis de quantifier les intervalles de solidification de ces alliages de titane. Le modèle développé décrit les transferts couplés de chaleur, de soluté et de quantité de mouvement en écoulement turbulent, lors de la croissance et de la solidification du lingot VAR. Les transferts au sein de la zone pâteuse sont explicitement pris en compte, celle-ci étant assimilée à un milieu poreux. Le modèle relie directement les paramètres opératoires aux profils de puits liquide, à l'hydrodynamique du bain métallique (convection thermosolutale et forces électromagnétiques) ainsi qu'à l'intensité de la ségrégation dans le lingot. Les simulations effectuées concernent une fusion en four pilote d'un lingotin de titane marqué au cuivre, ainsi que deux fusions industrielles de [Bêta]Cez. Elles ont permis de mettre en évidence l'effet du brassage électromagnétique sur l'écoulement complexe du métal liquide. La prise en compte des transferts au sein de la zone pâteuse permet également de mieux comprendre les phénomènes à l'origine de la macroségrégation. Il apparait que les conditions de brassage des fusions de [Bêta]Cez simulées ont une influence considérable sur l'intensité de la macroségrégation, et donc sur le risque d'apparition de défauts de solidification. Le mécanisme de formation de défauts du type canaux ségrégés, a également été mis en évidence. Dans le cas du [Bêta]Cez, il a été attribué à la convection solutale ascendante de métal liquide fortement appauvri en molybdène. Le modèle peut ainsi être utilisé avec profit afin de choisir les conditions de fusion permettant de minimiser la macroségrégation et donc le risque de formation de défauts

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Touffet, Maxime. "Transferts et réactivité de l’huile au cours du procédé de friture." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLA019/document.

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Abstract:

La friture profonde de type batch a été étudiée dans le projet FUI Fry’In (Réf. AAP17, 2014-2018) dans le but de proposer des innovations de rupture pour des friteuses batch domestiques et professionnelles. La thèse a appuyé le projet sur la maîtrise de deux effets négatifs de la friture : i) la thermo-oxydation de l’huile responsable des mauvaises odeurs et produits de dégradation ainsi que ii) la prise d’huile généralement favorisée au détriment de son égouttage. L’étude a été réalisée en combinant des mesures directes (spectroscopie et imagerie infrarouges en mode ATR, photo-ionisation, mesures DSC, imagerie rapide…) et modélisation multi-échelle (écoulement de l’huile et égouttage lors du retrait, description lagrangienne des réactions en présence d’un écoulement, couplage avec les ciné-tiques de dissolution de l’oxygène). La complexité du processus de thermo-oxydation a été réduite en considérant les hydroperoxydes comme une forme de stockage organique de l’oxygène, qui propage l’oxydation dans des régions en anoxie. Leur décomposition produit de nombreux composés de scission, dont la nature est influencée par les conditions locales de température et de concentration en oxygène. La prise d’huile a été décrite comme le bilan net entre l’huile charriée au moment du retrait et l’huile égouttée. L’égouttage a été étudié sur des barreaux métalliques et des produits réels. Il se conduit à la formation de quatre à huit gouttes en quelques secondes. Les cinétiques de drainage anisothermes ont été prédites par un modèle mécanistique. Le mécanisme spécifique de prise d’huile en cours de friture a été aussi analysé ; il se produit uniquement dans le cas des produits préfrits congelés
Batch deep-frying has been investigated within the collaborative project FUI Fry’In (ref. AAP17, 2014-2018) with the aim of proposing breakthrough innovations for small and medium size appliances. The PhD thesis was part of the project and focused on two specific adverse effects of deep-frying on food products: oil thermo-oxidation responsible for break-down products and off-flavors, and oil pickup process usually favored relatively to oil dripping. The work was carried out by combing direct measurements (FTIR-ATR spectroscopy and imaging, photoionization, DSC measurements, fast imaging…) and multiscale modeling (oil flow and oil dripping during product re-moval, Lagrangian description of reactions in aniso-thermal flows, coupling with oxygen dissolution kinetics). The complex problem of thermo-oxidation was split into simpler mechanisms by noticing that hydroperoxides are a kind of long-lived form of or-ganic oxygen, which trigger propagation in deep re-gions under anoxia. Their decomposition lead to various scission products, which were shown to be in-fluenced by both local temperature and oxygen con-centration. Oil uptake was described as the net balance between the amount of dragged oil during product removal and oil dripping at the tips of the product. The dripping process studied on both metal-lic sticks and real products occurs in less than few seconds and leads to a formation of four to eight drop-lets. The detailed drainage kinetics in anisothermal conditions were captured and predicted with the pro-posed mechanistic models. The specific mechanism of oil uptake during the immersion stage was eluci-dated and was shown to occur only in parfried frozen products

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Toumi, Saïd. "Procédé de congélation des légumes verts : introduction d'une étape de présurgélation par immersion et maîtrise globale des transferts couplés eau/chaleur pour l'optimisation de la qualité des produits." Compiègne, 2005. http://www.theses.fr/2005COMP1592.

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Dans ce travail, une étape de présurgélation par immersion a été introduite dans le procédé de surgélation des légumes verts dans un triple objectif : amélioration de la qualité finale des produits, augmentation du rendement technique et diminution de la consommation énergétique. Située entre les étapes de prétraitement et l'étape de surgélation, la présurgélation par immersion consiste à plonger les légumes verts dans une solution aqueuse concentrée en NaCl. Cette étape de présurgélation par immersion permet donc une congélation partielle, rapide et individuelle des légumes avant la congélation totale et moins de perte par déshydratation. Ce travail porte sur l'étude de l'efficacité de la présurgélation par immersion sur la qualité finale des produits surgelés, suivant les évolutions de la température, la prise en sel, la texture, la perte d'exsudat et la couleur
Ln this work, a step of prefreezing by immersion was introduced into the green vegetables freezing process in triple objective: higher quality end product , increase in the technical productivity and energy savings. Situated between pretreatment steps and freezing step , the immersion step consists in soaking green vegetables in a concentrated NaCl aqueous solution. This step thus allows a partial freezing , rapidity , individual pieces freezing (IQF) and reduction of dehydration losses. This work concerns the study of the prefreezing immersion step effectiveness on the quality end frozen product, according to the changes of the temperature, the salt gain, texture, the drip loss and the color

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Busser, Thomas. "Etude des transferts hygrothermiques dans les matériaux à base de bois et leurs contributions à l'ambiance intérieure des bâtiments." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAA010/document.

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Abstract:

L’objectif général de la thèse est de progresser dans la compréhension du comportement multi-physique des bâtiments en bois et d’améliorer l’évaluation de leur performance énergétique associée au confort hygrothermique. Les professionnels du secteur, ainsi que des études scientifiques, montrent des écarts entre les calculs et les mesures de performance (consommations, confort) de ces bâtiments. Les raisons de ces écarts ne sont pas encore bien élucidées : l’impact de l’humidité et de la chaleur latente dans ces constructions sont souvent mis en avant comme explication probable, bien que cela reste encore du domaine de la recherche. Les travaux les plus récents montrent que les fondements se situent probablement au niveau du comportement hygrothermique des matériaux à la base de bois en régime instationnaire. Ce travail de thèse se focalisera principalement sur deux échelles d’études : échelle matériau et échelle bâtiment. L’un des axes de travail de la thèse portera sur la caractérisation expérimentale des propriétés hygroscopiques de matériaux à base de bois et sur leur modélisation. Le second axe de travail portera sur l’intégration à l’échelle bâtiment de ces matériaux : en modélisation, intégrer l’impact des propriétés spécifiques de ces matériaux dans les assemblages constituants les parois, puis dans les bilans complexes à l’échelle du bâtiment. Une étude expérimentale portera sur une pièce de vie avec une forte présence de bois dans l’enveloppe du bâtiment pour caractériser le confort hygrothermique, et quantifier l’apport de l’inertie hygrique de l’enveloppe sur la performance de l’ambiance en termes de confort. Le cas échéant, des mesures seront également réalisées à l’échelle « paroi » d’une part, sur des constructions réelles d’autre part
The general aim of the thesis is to advance the understanding of multi-physical behavior of wooden buildings and improving the assessment of their energy performance with comfort hygrothermal. Sector professionals and scientific studies show the differences between the calculations and performance measures (consumption, comfort) of these buildings. The reasons for these differences are not yet well understood: the impact of moisture and latent heat in these constructions are often put forward as a likely explanation, although this is still research. The most recent studies show that the foundations are likely to fall at the hygrothermal behavior of materials at the base of wooden unsteady. This work will focus primarily on two studies scales: scale and scale building material. One of the lines of work of the thesis will focus on the experimental characterization of hygroscopic properties of wood-based materials and their modeling. The second strand of work will focus on building wide integration of these materials in modeling, integrating the impact of specific properties of these materials in the walls constituent assemblies and in complex balance sheets at the building scale . An experimental study will focus on a living room with a large presence of wood in the building envelope to characterize the hygrothermal comfort, and quantify the contribution of Hygric inertia of the envelope on performance in terms of the atmosphere comfort. If necessary, measures will also be drawn to scale "wall" on one hand, on real structures on the other

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Ibarrart, Loris. "Description en espaces de chemins et méthode de Monte Carlo pour les transferts thermiques couplés dans les structures fluides et solides, une approche compatible avec l'informatique graphique." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2020. http://www.theses.fr/2020EMAC0009.

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Abstract:

Les travaux présentés dans ce manuscrit abordent la thématique du couplage des transferts thermiques. En particulier, ils s’inscrivent dans une réflexion actuelle autour de l’échantillonnage de chemins aléatoires par la méthode de Monte Carlo. Ce choix est justifié par un souhait d’obtenir des algorithmes ne présentant pas de contraintes sur la complexité des géométries étudiées. En effet, l’utilisation conjointe de ce type d’approches statistiques et des outils d’accélération de la synthèse d’image (grilles accélératrices) permet d’ores et déjà une résolution exacte du transfert radiatif en géométrie quelconque. Pour les transferts thermiques de type diffusif, l’exactitude des approches en espaces de chemins n’est atteignable que pour des configurations simples. On choisit donc d’utiliser des chemins statistiques approchés pour rendre compte de ce type de phénomènes thermiques dans des géométries quelconques. Parmi les choix disponibles, on retiendra des espaces de chemins construits autour du lancer de rayon, qui permettront donc de bénéficier de l’ensemble des avantages des outils développés par la communauté de l’informatique graphique. Une preuve de concept de l’insensibilité du temps de calcul au nombre de pores de la résolution thermique d’un échangeur poreux par l’utilisation de marches aléatoires conducto-convecto-radiatives sera ainsi présentée. Au-delà de ce résultat, une analyse du comportement de la méthode sur des échangeurs à canaux permettra de classifier des situations d’insensibilité, ou pas, à la complexité des milieux poreux étudiés. La capacité à expliquer les limites de cette insensibilité et le comportement de ce temps de calcul fera alors émerger un concept d’épaisseur thermique homologue à la problématique de l’épaisseur optique en transfert radiatif
The present manuscript deals with the coupling of thermal heat transfers. More precisely, it adresses this coupling by making use of the Monte Carlo method and the sampling of random paths. This choice was made in the perspective of building algorithms that do not present constraints regarding the complexity of the studied geometry. Indeed, the combined use of this kind of statistical approaches, and acceleration tools coming from the image synthesis community, already allowed for an exact resolution of radiative transfer in arbitrary geometries. Regarding diffusive heat transfers, exact results using random paths are only achievable in academic configurations. Thus, approximate random paths are commonly used to account for this kind of thermal transport. Among the possible choices, we will use random paths built on ray tracing, therefore allowing to benefit once again from all the advantages of the tools developed in computer graphics. A proof of concept of the insensitivity of the computation time of the resolution of thermal transfers in porous exchangers to the number of pores by making use of conducto-convecto-radiative random paths will be presented. Beyond this result, an analysis of the behaviour of this method in ducts heat exchangers will allow to clarify when this kind of insensitivity can indeed be observed. This analysis will induce the concept of thermal thickness, by analogy with optical thickness for radiative transfer

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

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Abstract:

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

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Rafidiarison, Helisoa Mamy. "Etudes expérimentales des transferts de masse et de chaleur dans les parois des constructions en bois, en vue de leur modélisation. Applications aux économies d'énergie et au confort dans l'habitat." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0077.

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Abstract:

Les matériaux hygroscopiques, et tout particulièrement le bois et ses dérivés possèdent des propriétés complexes rendant difficile la modélisation des transferts couplés de chaleur et de masse dans les parois incluant ces matériaux. De ce fait, très peu d'outils numériques sont aujourd'hui capables de prédire correctement la performance hygrothermique de l'habitat bois. L'objectif de ce travail est de caractériser expérimentalement les transferts chaleur-masse dans les parois des constructions bois afin de valider un outil numérique destiné à simuler le comportement hygrothermique des parois comportant des matériaux hygroscopiques. Dans un premier temps, les notions théoriques et les études antérieures sur les transferts couplés chaleur - masse sont présentés. Ensuite, nous donnons un descriptif détaillé du dispositif expérimental conçu pour caractériser les transferts couplés chaleur-masse dans les parois. Les expériences de caractérisation des performances hygrothermiques des parois fournies par les industriels partenaires du projet TRANSBATIBOIS dans lequel s'inscrit cette thèse sont également abordées. Nous détaillons par la suite les expériences réalisées ainsi que la phase de confrontation des résultats expérimentaux avec les résultats prédits par le code numérique BuildingPore et l'outil commercial WUFI. La troisième partie de ce travail est consacrée aux expérimentations à l'échelle de l'enveloppe. Nous y présentons une analyse de la performance hygrothermique et des consommations énergétiques des constructions bois à travers le suivi de modules-test exposés au climat extérieur. La dernière partie du travail est consacrée aux dispositifs de suivi de bâtiments
Coupled heat and moisture transfer through hygroscopic materials, particularly wood and wood-based products are difficult to model. This is partly due to some specific and complex properties of these materials that are often not included in numerical models. Currently, only a few numerical models are able to predict accurately the hygrothermal performance of wooden building envelope. The aim of this work is to assess the heat and moisture transfer in wooden building envelope through experiments and validate the prediction capacity of a numerical model developed to simulate hygrothermal behavior of envelope including wooden materials. After giving a theoretical reminder of the coupled heat and moisture transfer through building envelope and reporting the results of previous studies in this field, we will give details of the experimental investigation on heat and moisture transfer through timber walls. Firstly, the experimental apparatus used for the wall tests is presented. Then, we will analysis the hygrothermal performance of wooden walls provided by the partners of the TRANSBATIBOIS project in which this work was achieved. Experimental works achieved for Buildingpore model validation and results of the comparisons between experimental assessment and numerical predictions with Buildingpore and WUFI are also reported. The third part of this study deals with the experimental assessment of wooden building envelopes exposed to climatic conditions. An analysis of the hygrothermal performance and the energy consumption of wooden test-cells is performed and reported in this part. The latest part concerns experimental works on buildings

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Piot, Amandine. "Hygrothermique du bâtiment : expérimentation sur une maison à ossature bois en conditions climatiques naturelles et modélisation numérique." Phd thesis, INSA de Lyon, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00440510.

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Abstract:

Les maisons à ossature bois sont des structures particulièrement sensibles aux flux d'air et d'humidité. Des études récentes ont montré que de telles sollicitations peuvent dégrader la qualité et la durabilité d'un bâtiment. Après avoir décrit la physique des transferts couplés d'énergie et de masse, nous présentons le support expérimental de cette étude : une maison à ossature bois, de dimensions représentatives d'une construction réelle, qui a été construite sur une plate-forme d'exposition en extérieur. Cette cellule expérimentale a été instrumentée afin d'étudier le comportement hygrothermique des parois et de la pièce principale. Les données météorologiques sont relevées sur le site même. Plusieurs configurations ont été étudiées dans le cadre de ces travaux : parois avec et sans pare-vapeur ; climat interne avec ou sans chauffage, humidification ou ventilation. Des mesures de perméabilité à l'air de la cellule ont également été effectuées. Enfin, une campagne de détermination des caractéristiques des matériaux employés a été lancée. En parallèle de cette expérimentation, un modèle numérique de la cellule a été développé, basé sur le modèle existant HAM-tools. Le modèle est utilisé sur plusieurs séquences expérimentales. L'étude de la validité du modèle s'est faite par étapes : d'abord la paroi seule, puis couplée avec la zone, enfin le modèle de bardage. Nous présentons les résultats de la comparaison entre les mesures et les simulations numériques, et discutons de la validité du modèle et des limites imposées par l'expérimentation. Cette étude a notamment permis de mettre en évidence l'effet de sollicitations thermiques sur le comportement hygrique d'une paroi comportant un matériau hygroscopique, et montré la capacité du modèle développé à le décrire.

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Othmen, Inès. "Étude des matériaux d'isolation compatibles avec la pierre de tuffeau : application à la réhabilitation du bâti ancien et/ou historique." Nantes, 2015. http://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show.action?id=6bd6c8b6-5b05-4f8d-ae3d-8da67f673df9.

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Abstract:

En France, le secteur du bâtiment constitue un enjeu majeur car est responsable à lui seul d'environ la moitié de la consommation d'énergie finale et près du quart des émissions nationales de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, les réglementations concernant l’efficacité énergétique des bâtiments amènent les professionnels du bâtiment à s'interroger sur la question de l’isolation du bâti dit « ancien », en particulier, sur le bâti en tuffeau de la vallée de la Loire. Or, il n’existe pas actuellement de réponses technologiques avérées pour la réhabilitation de bâtiments en tuffeau. Dans ce cadre, on privilégiera des solutions techniques innovantes faisant appel au chanvre par deux applications sèche et humide. En effet, des travaux de recherche récents ont souligné la performance hygrothermique intéressante de cet éco-matériau, en outre de son respect à l’environnement et la démarche du développement durable. Dans cette thèse, trois objectifs sont ainsi visés. Le premier, a été axé sur une étude paramétrique du tuffeau et des bétons de chanvre ce qui permettra d’élaborer une base de données regroupant les propriétés nécessaires à l’évaluation de la technique d’isolation et à la modélisation numérique des transferts couplés chaleur/humidité dans les parois. Le deuxième objectif a été de tester les parois isolées sous des conditions d’humidité et de température réelles imposées avec la réalisation d’une cellule biclimatique. Enfin le troisième objectif de ce travail fut de vérifier les résultats expérimentaux aux résultats numériques obtenus par le biais d’un logiciel de simulation bidimensionnel des transferts couplés en milieux poreux (chaleur/humidité – WUFI)
In France, the building sector is a major challenge because alone is responsible for about half of the final energy consumption and nearly a quarter of national greenhouse gas emissions. In this context, the regulations concerning the energy efficiency of buildings lead professionals to wonder about the issue of the insulation of buildings said “old”, built before 1948, in particular, those of Loire Valley made with tuffeau. However, there are no proven technology answers for the rehabilitation of buildings in limestone. In this context, we preferred use innovative technical solutions using hemp by wet and dry applications. Indeed, recent research has highlighted the interesting hygrothermal performance of this eco-material, in addition to its respect for the environment and sustainable development approach. In this phD work, three objectives are well pointed out. The first focused on a parametric study of limestone and concrete hemp to create a database of properties necessary for the evaluation of the insulation technique and numerical modeling of coupled heat and moisture transfer in the walls. The second objective was to test the insulated walls under real relative humidity and temperature conditions imposed within a biclimatic device. Finally, the third objective was to verify the experimental results with the numerical results obtained through two-dimensional software in porous media (heat / moisture - WUFI)

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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.

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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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Spiesser, Christophe. "Méthode de simulation appropriée aux systèmes complexes : preuve de concept auto-adaptative et auto-apprenante appliquée aux transferts thermiques." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2017. http://www.theses.fr/2017EMAC0005/document.

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Abstract:

L’augmentation de la puissance informatique disponible permet aux ingénieurs et designers d’aborder par simulation des problèmes de plus en plus complexes (multi-physiques, multi-échelles, géométries intriquées ...). Dans ce contexte, les quadratures à base de discrétisation (FDM, FEM, FVM) montrent leur limite : le besoin d’un grand nombre de sous-domaines qui implique des coûts RAM et CPU prohibitifs. La méthode de Monte-Carlo apparaît plus appropriée, mais son utilisation est verrouillée par la difficulté de générer des modèles probabilistes de systèmes complexes. Pour surpasser ceci, une approche systémique est proposée et implémentée pour créer une preuve de concept appliquée à la simulation des transferts thermiques couplés. Après une étape de validation vis-à-vis de solutions analytiques, l’outil est employé; sur des cas d’illustration (transferts thermiques au sein de bâtiments et dans une centrale solaire) pour étudier ses capacités. L’approche mise en œuvre présente un comportement particulièrement avantageux pour la simulation de systèmes complexes : son temps de calcul ne dépend que des parties influentes du problème. De plus, elles sont automatiquement identifiées, même en présence de géométries étendues ou intriquées, ce qui rend les simulations auto-adaptatives. Par ailleurs, ses performances de calcul ne sont pas corrélées avec le rapport d’échelle caractérisant le système simulé. Ceci en fait une approche douée d’une remarquable capacité à traiter les problèmes à la fois multi-physiques et multi-échelles. En parallèle de l’estimation d’une observable par des chemins d’exploration, l’outil analyse également ces derniers de manière statistique. Ceci lui permet de générer un modèle prédictif réduit de l’observable, procurant ainsi une capacité d’auto-apprentissage à la simulation. Son utilisation peut améliorer les processus d’optimisation et de contrôle-commande, ou simplifier les mesures par méthodes inverses. De plus, elle a aussi permis de mener une analyse par propagation d’incertitudes, affectant les conditions aux frontières, vers l’observable. Enfin, une démonstration d’optimisation, utilisant des modèles réduits générés, a été réalisée
As computing power increases, engineers and designers tackle increasingly complex problems using simulation (multiphysics, multiscale, intricated geometries ...). In this context, discretization-based quadratures (FDM, FEM, FVM) show their limit: the need of a great number of sub-domains which induces prohibitive consumption of RAM and CPU power. The Monte Carlo method appears to be more appropriate, but the difficulty to build probabilistic models of complex systems forms a bottleneck. A systemic approach is proposed to alleviate it and is implemented to create a proof-of-concept dedicated to the coupled heat transfer simulation. After a successful validation step against analytical solutions, this tool is applied to illustrative cases (emulating heat transfer in buildings and in solar heating systems) in order to study its simulation capabilities.This approach presents a major beneficial behavior for complex systems simulation: the computation time only depends on the influential parts of the problem. These parts are automatically identified, even in intricate or extensive geometries, which makes the simulation self-adaptive. In addition, the computational performance and the system scale ratio are completely uncorrelated. Consequently, this approach shows an exceptional capacity to tackle multiphysics and multiscale problems. Each temperature is estimated using exploration paths. By statistically analyzing these paths during the process, the tool is able to generate a reduced predictive model of this physical quantity, which is bringing a self-learning capacity to the simulation. Its use can significantly improve optimization and control of processes, or simplify inverse measurements. Furthermore, based on this model, an uncertainty propagation analysis has been performed. It quantifies the effect of uncertainties affecting boundary conditions on the temperature. Finally a Particle Swarm Optimization (PSO) process, based on simulations done by the framework, is successfully carried out

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Oubrahim, Imane. "Fiabilisation des approches théoriques pour la caractérisation des matériaux et la modélisation hygrothermique des enveloppes du bâtiment." Thesis, La Rochelle, 2022. http://www.theses.fr/2022LAROS021.

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Abstract:

La rénovation des bâtiments résidentiels très anciens (construits avant toutes réglementations thermiques) est un moyen efficace pour réduire l’énergie consommée par le secteur du bâtiment. Cependant, une hésitation des propriétaires pour passer à l’acte retarde les objectifs fixés pour ce secteur en matière d’économies d’énergie. Cette hésitation vient de la méconnaissance du comportement hygrothermique des matériaux qui ont été utilisés jadis pour la construction et l’inexistence d’outils intégrant des modèles hygrothermiques capables de traiter des situations complexes comme celles rencontrées lors de la rénovation. Pour participer à l’encouragement de la rénovation, ce travail vise à fiabiliser la modélisation hygrothermique des matériaux composants l’enveloppe du bâtiment en travaillant sur les coefficients hygrothermiques mis en jeu pour établir les modèles des transferts couplés de chaleur et de masse. En effet, il y était analysé l’impact du phénomène d’hystérésis dans le processus de sorption d’eau sur les transferts couplés de chaleur et de masse dans des conditions dynamiques. L’effet de la température sur la sorption d’eau via la chaleur complémentaire de sorption et son impact a été examiné. La détermination expérimentale du coefficient de diffusion de la vapeur avec la méthode de la coupelle y était étudiée pour mettre en lumière l’impact que pourraient avoir l’utilisation de cette méthode traditionnelle sur la mesure de ce paramètre. À l’issue de cette analyse, une nouvelle méthode a été proposée et testée pour identifier simultanément le coefficient de diffusion à la vapeur et la perméabilité à l’air. Enfin, en ayant déterminé tous les coefficients caractérisant les transferts, une identification par méthode inverse de la perméabilité relative au liquide pourrait être effectuée. Dans ce travail, une méthodologie a été proposée pour déterminer ce coefficient de transferts de l’eau liquide. Après avoir analysé l’effet de chaque paramètre séparément, une intégration des propriétés modifiées pour analyser l’impact couplé de ces paramètres a été effectuée
The renovation of old residential buildings (built before any thermal regulations) is an effective way to reduce the energy consumed by the building sector. However, owners’ reluctance to take action is delaying the objectives set for this sector in terms of energy savings. This hesitation stems from ignorance of the hygrothermal behavior of the materials used in the past for construction. In addition, the tools that integrate hygrothermal models seem unable to deal with complex situations such as those encountered during renovation. We aim to help make reliable the modeling of coupled heat and mass transfer by working on the hygrothermal coefficients involved to establish the physical models. Indeed, it was analyzed the impact of the phenomenon of hysteresis in the water sorption process on the coupled transfers of heat and mass under dynamic conditions. The effect of temperature on water sorption via complementary sorption heat and its impact was examined. The experimental determination of the vapor diffusion coefficient with the cup method was also studied to highlight the impact the traditional use of this experiment could have on the measurement of the concerned parameter. As a result of this analysis, a new method was proposed and tested to simultaneously identify the vapor diffusion coefficient and the air permeability. Finally, having determined all the coefficients characterizing the transfers, identification by an inverse method of the relative liquid permeability could be carried out. In this work, a methodology was proposed to determine this liquid water transfer coefficient. After analyzing the effect of each parameter separately, integration of the modified properties was performed to analyze the coupled impact of these parameters

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Mnasri, Faiza. "Étude du transfert de chaleur et de masse dans les milieux complexes : application aux milieux fibreux et à l’isolation des bâtiments." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0169/document.

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Abstract:

Le contexte énergétique international impose de nouvelles orientations au secteur du bâtiment neuf ou en rénovation. Toute nouvelle solution doit être techniquement efficace et respectueuse pour l’environnement. Il s'agit dans ce travail de thèse de réaliser une étude numérique et expérimentale de matériaux de construction biosourcés liés au contexte transfrontalier Lorrain (France-Belgique- Luxembourg). En effet, ce travail intègre une partie du projet européen « Ecotransfaire » mené pour le développement d'une filière durable propre aux éco-matériaux. La sélection des matériaux selon une liste de critères à la fois scientifiques, géographiques et environnementaux a permis de répondre à notre problématique en s'orientant vers l'intégration des matériaux biosourcés pour leurs aspects favorables à l'environnement et à l’efficacité énergétique du bâtiment. Intégrés au bâtiment, ces matériaux sont sujets à plusieurs phénomènes de transfert de chaleur et de masse. Dans un premier temps et pour mieux appréhender ces phénomènes, un modèle de transfert couplé de chaleur, d'air, d'humidité (HAM transfers) est utilisé pour simuler le comportement hygrothermique d’un matériau en bois massif à structure supposée homogène. Ce modèle, mis en œuvre et résolu par la méthode des éléments finis, a été validé par des résultats analytiques retenus dans la littérature. L'étude de sensibilité du modèle au couplage, aux dimensions dans l'espace, aux conditions aux limites et aux variabilités des paramètres d'entrée est également présentée. Une des difficultés de l’utilisation de ce modèle réside dans la prise en considération de l'aspect fortement hétérogène de certains matériaux. Ainsi, dans ce travail, nous proposons une approche de caractérisation d'un composite lignocellulosique hétérogène de structure poreuse. En effet ce matériau est composé de deux constituants bien connus dans le domaine de l’industrie de construction: Le bois et le ciment. Le bois est incorporé sous forme de granulats avec des formes et des tailles irrégulières et le ciment est utilisé comme un liant. Le travail réalisé permet de remonter aux propriétés intrinsèques équivalentes de ce matériau (conductivité thermique et perméabilité à la vapeur) à l’aide des techniques de micro-tomographie. La méthodologie suivie consiste à la détermination de la structure d'échantillon par une prise d'images à l'échelle microscopique. Une fois la structure de l’échantillon générée, une reconstruction de la représentation bidimensionnelle précède la génération de la structure tridimensionnelle à l'aide d’un outil numérique qui permet de déterminer les propriétés équivalentes des domaines reconstruits en 3D. La perméabilité et la conductivité thermique équivalentes sont les deux propriétés évaluées dans cette configuration. Ces deux propriétés dépendent fortement de la porosité et de la distribution des pores dans la phase continue (la phase solide). De plus la composition de ce matériau et les fractions volumiques de chacun de ses constituants influent sur la formation de sa microstructure et par conséquent sur ses propriétés de transferts thermiques et hydriques. L'ensemble des connaissances développées dans ce travail permet une piste sérieuse pour l'élaboration d'un éco-matériau à propriétés contrôlées pour des usages spécifiques dans la construction et la rénovation
International energy context requires a new orientation to the building sector as in construction or in renovation. Any new solution must be technically efficient and environmentally acceptable. In this thesis, the object is to achieve a numerical and experimental analysis of a building biobased materials. Some of these materials are included from the study of a transborder project to the Lorraine region (France, Belgium and Luxembourg). Indeed an Ecotransfaire project was included in this work. This project has been oriented to the development of a sustainable eco materials chain. A process of analysis has been established in order to select the materials candidates on the basis of scientific, geographical and environmental criteria. The answers are moving towards the integration of bio-based materials. These materials are subject of several heat and mass transfers phenomena. So understanding these mechanisms within a building material has been achieved firstly. This resulted on a coupled model of heat transfer, air, moisture experienced by the HAM model. This model is applied to a wooden building material whose its structure is assumed homogeneous. Then, this model was implemented and solved by the finite element method. Its numerical solution is validated by analytical results available in the literature. The study of sensitivity of the model coupling, dimensions in space, the boundary conditions and the variability of input parameters is also presented. One of the difficulties of using this model is the case of heterogeneous materials. Thus, in this work, we propose an approach of characterization of a heterogeneous lignocellulosic composite material with a porous structure. In fact, this material is composed of two components: Wood and cement. The wood is presented by a shapes aggregates with irregulars sizes and the cement is considered as the binder in the composition. The object was to predict its equivalent intrinsic properties (thermal conductivity and vapor permeability) by using the micro-tomography techniques.The methodology consists to determine the structure of the sample by taking images at the microscopic scale. Once the structure of the sample is generated, we will conduct from a reconstruction of the two-dimensional representation to a three dimensional structure by using a numerical tool which determines the equivalent properties of the 3D reconstructed domain. The permeability as well as the equivalent thermal conductivity are the two properties evaluated in this configuration. These two properties are strongly depend to the porosity and to pore distribution in the continuous phase (the solid one). Moreover the composition of the material and the volume fractions of each components influence the formation of microstructure and consequently the thermal and hydric transfers

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Slimani, Zakaria. "Analyse expérimentale et numérique du comportement hygrothermique de parois fortement hygroscopiques." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10344.

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Abstract:

La simulation des transferts couplés de chaleur et de masse dans l’enveloppe du bâtiment est une pratique qui se démocratise de plus en plus. Pour les bâtiments construits avec des matériaux très hygroscopiques, l'évaluation correcte des champs de température et d’humidité est importante pour prédire avec précision les flux de chaleur et d'humidité, le confort hygrothermique et la consommation énergétique des bâtiments. En outre, l'humidité peut causer des dommages aux matériaux de construction et a un impact sur la santé des occupants. Pour les matériaux très hygroscopiques, les outils de simulation ont montré des lacunes à modéliser correctement le comportement hygrothermique. Sur ces questions, le projet de recherche HYGRO-BAT est un projet fédérateur. Dans ce contexte, nous avons développé un modèle suffisamment fin de transfert couplé de Chaleur, d’Air et d’Humidité (CAH) qui permet l’analyse des principaux phénomènes physiques mis en jeu. Afin de valider le modèle développé et d’étudier en détail le comportement hygrothermique d’une paroi très hygroscopique, nous avons conçu et réalisé un outil expérimental avec une instrumentation riche et variée permettant de simuler les contraintes rencontrées dans le cas réel. Le choix des sollicitations hygrothermiques retenues permet une compréhension progressive du modèle. De surcroît, pour simplifier l’analyse des mécanismes de transfert couplés au sein de la paroi, une formulation adimensionnée du modèle développé a été proposée, permettant ainsi de mettre en avant des nombres adimensionnels qui simplifient l’analyse du comportement d’une paroi très hygroscopique. Ces nombres permettent une nouvelle caractérisation représentative des mécanismes de transfert qui dépendent de l’état thermodynamique de la paroi
Simulation of Heat, Air and Moisture (HAM) transfers in building envelope is a practice which is becoming increasingly popular. The correct evaluation of temperature and moisture fields is important to predict accurately heat and moisture fluxes, hygrothermal comfort and building energy consumption, especially for highly hygroscopic materials. Additionally, moisture has an impact on the health of occupants and can causes damage to building materials. For highly hygroscopic materials, simulation models show discrepancy to the real hygrothermal behavior. The research project HYGRO-BAT is a unifying project on these issues. In this context, we developed a hygrothermal transfer model sufficiently fine allowing the analysis of the main physical phenomena involved. In order to validate the developed model and to study in detail the coupled heat and mass transfers for highly hygroscopic walls, we designed and realized an experimental tool that allows numerous and various measurement and creating climates encountered for building application. The choice of hygrothermal loading allows progressive understanding of involved physical mechanisms in the envelope. Moreover, to simplify the analysis, a dimensionless hygrothermal formulation was proposed. It allows highlighting dimensionless numbers which are very convenient to study the behavior of a very hygroscopic wall. These numbers allow a new representative characterization of transfer mechanisms that rely on the thermodynamic state of the wall

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Remond, Romain. "Approche déterministe du séchage des avivés de résineux de fortes épaisseurs pour proposer des conduites industrielles adaptées." Phd thesis, ENGREF (AgroParisTech), 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001132.

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Abstract:

Les sécheurs connaissent des difficultés pour sécher les avivés d'épicéa de fortes épaisseurs avec les séchoirs industriels classiques. Notre étude a pour ambition d'améliorer les connaissances sur le séchage des avivés de résineux de fortes épaisseurs par une approche déterministe. Le code numérique TransPore, développé par Patrick Perré, de part sa capacité à simuler les transferts couplés de chaleur et de masse dans une planche de bois, est placé au cœur de notre approche. Notre démarche scientifique a nécessité la mise en place de deux outils : - un dispositif expérimental a été mis en place pour obtenir des informations descriptives sur les transferts de masse s'effectuant dans la planche au cours de son séchage, et sur les contraintes mécaniques engendrées par le séchage. Ce dispositif mesure en continu l'épaisseur des avivés, les fentes de surface, et le champ de teneur en eau dans la planche par atténuation de rayons X ; - une unité de calcul des contraintes de séchage a été développée et greffée à TransPore (version 1D) pour aborder l'aspect qualitatif du séchage. La formulation mécanique adoptée est monodimensionnelle, et elle prend en compte la courbure éventuelle de la planche pour, par exemple, simuler un séchage dissymétrique. Les résultats expérimentaux ont ensuite été confrontés aux résultats théoriques pour confirmer et valider les résultats prédits par la simulation numérique. La comparaison s'est avérée souvent très probante, tant au niveau des transferts couplés de chaleur et de masse qu'au niveau de l'évaluation des contraintes de séchage. Ce travail se termine par l'utilisation du code TransPore comme outil d'aide à la compréhension des mécanismes couplés qui rendent le séchage des fortes épaisseurs particulièrement difficile. Cet outil a montré également sa capacité à guider ses utilisateurs dans le développement de nouvelles conduites de séchage. Cette dernière application ouvre une voie prometteuse vers l'optimisation des tables de séchage.

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Dissertations / Theses on the topic 'Transferts couplés de chaleur et d'humidité'

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