Tesis sobre el tema "Contrôle de transition par aspiration"

Cette thèse porte sur le développement et la mise en œuvre de matériaux perméables faits à partir de poudres métalliques pour le contrôle de transition laminaire-turbulent de la couche limite par aspiration pariétale. Cette aspiration, habituellement appliquée à travers des tôles de titane microperforées par laser, a pour but de retarder la transition de la couche limite vers le régime turbulent, et donc de réduire la traînée et ainsi de réduire la consommation de carburant des avions.Deux procédés de fabrication différents ont été utilisés pour fabriquer de nouveaux matériaux poreux : le Spark Plasma Sintering (SPS) et la fusion laser sur lit de poudre (LPBF en anglais). Le SPS est un système de frittage assisté sous champ électrique. Il a été employé en densification partielle avec de la poudre grossière de TA6V afin de contrôler la perméabilité des matériaux via les paramètres de fabrication. Le LPBF est un procédé de fabrication additive. Il a été employé avec de la poudre d’Inconel 718 de deux manières différentes : en concevant des matériaux à structure lattice et en créant du manque de fusion par diminution de l’énergie apportée à la poudre. Ces trois familles de matériaux ont été caractérisées en mesurant leur perméabilité, la rugosité, résistance acoustique et la morphologie de leurs réseaux poreux.La caractérisation des matériaux microporeux faits par SPS et LPBF a montré qu’il était possible de contrôler la perméabilité avec une large gamme de porosités. ’analyse de la morphologie de leurs réseaux poreux a notamment mis en lumière l’anisotrpoie des réseaux poreux. Pour le SPS, cette anisotropie apparait avec une pression de frittage de 20 MPa et est favorable à l’écoulement à travers le matériau. Tandis que pour le LPBF, cette anisotropie est favorable à l’écoulement dans le plan des lits de poudre.Cette caractérisation a permis de comparer leurs performances et choisir le procédé avec les paramètres de fabrication adéquats afin de réaliser un panneau perméable de grandes dimensions. Cette étude d’upscaling a été menée pour le LPBF en manque de fusion ainsi que le SPS, et la fabrication d’un panneau d’aspiration complet a abouti pour ce dernier procédé. Le panneau SPS est plus rugueux qu’une tôle microperforée laser, d’une perméabilité similaire et légèrement moins résistif acoustiquement.Pour étudier la transition de la couche limite dans un écoulement 2D sans gradient de pression, une maquette type plaque plane a été conçue en y intégrant des chambres d’aspiration. Cette maquette a été installée dans la soufflerie de recherche TRIN2, dédiée aux expériences sur la transition. Dans un premier temps, la position de transition sur la plaque plane pour un cas lisse a été déterminée afin d’avoir un cas de référence. Ensuite, une tôle microperforée et le panneau SPS ont été montés successivement. La position de transition a été mesurée pour chacun de ces panneaux avec et sans aspiration. Pour les deux panneaux poreux, la position de transition sans aspiration est avancée par rapport au cas lisse. Pour la tôle microperforée, c’est principalement dû à une condition d’impédance acoustique sur-amplifiant les ondes de Tollmien-Schlichting responsables de la transition. Pour le panneau SPS, la transition est encore plus avancée, principalement à cause de la rugosité de surface. En appliquant l’aspiration pariétale, la position de transition est repoussée de la même distance par rapport à la position sans aspiration pour les deux panneaux
This thesis focuses on the development and implementation of permeable materials made from metal powders for controlling the laminar-turbulent transition of the boundary layer by wall suction. This suction, usually applied through laser-microperforated titanium sheets, aims to delay the transition of the boundary layer to the turbulent regime, reduce drag and thus reduce aircraft fuel consumption.Two different manufacturing processes have been used to produce new porous materials: Spark Plasma Sintering (SPS) and Laser Powder Bed Fusion (LPBF). SPS is an electric field assisted sintering process. It has been used in partial densification with coarse TA6V powder to control material permeability via manufacturing parameters. LPBF is an additive manufacturing process. It was used with Inconel 718 powder in two different ways: by designing materials with a lattice structure and by creating a lack of fusion by reducing the energy supplied to the powder. These three families of materials were characterised by measuring their permeability, roughness, acoustic resistance and the morphology of their porous networks.The characterisation of microporous materials made by SPS and LPBF showed that it was possible to control permeability with a wide range of porosities. Analysis of the morphology of their porous networks has highlighted the anisotropy of the porous networks. For SPS, this anisotropy appears with a sintering pressure of 20 MPa and is favourable to flow through the material. For LPBF, the anisotropy is favourable to flow in the plane of the powder beds.This characterisation made it possible to compare their performances and choose the process with the appropriate manufacturing parameters in order to produce a large permeable panel. This upscaling study was carried out for the LPBF in the absence of fusion as well as the SPS, and the manufacture of a complete suction panel was completed for the latter process. The SPS panel is rougher than a laser microperforated sheet, with similar permeability and slightly less acoustic resistivity.This characterisation made it possible to compare their performance and choose the process with the appropriate manufacturing parameters to produce a large-scale permeable panel. This upscaling study was carried out for LPBF with a lack of fusion as well as for SPS, and the manufacture of a complete suction panel was completed for the latter process. The SPS panel is rougher than a laser microperforated sheet, of similar permeability and slightly less acoustically resistive.A flat plate-type model incorporating suction chambers was designed to study the transition of the boundary layer in a 2D flow without a pressure gradient. This model was installed in the TRIN2 research wind tunnel, dedicated to experiments on the transition. First, the transition position on the flat plate for a smooth case was determined to have a reference case. Then, a microperforated sheet and the SPS panel were mounted successively. The transition position was measured for each panel with and without suction. For the two porous panels, the transition position without suction was earlier than for the smooth case. For the microperforated sheet, this is mainly due to an acoustic impedance condition that over-amplifies the Tollmien-Schlichting waves responsible for the transition. The transition is even more advanced for the SPS panel, mainly due to the surface roughness. By applying wall suction, the transition position is delayed by the same distance compared with the position without suction for both panels

Le controle de la couche limite laminaire et turbulente bidimensionnelle en presence d'un gradient de pression longitudinal est realise a l'aide d'un procede d'aspiration de la couche limite, en particulier dans les zones decollees. La methode integrale de von karman sans et avec aspiration, en regime laminaire et turbulent donne des resultats sur les parametres globaux en bon accord avec les experiences realisees. La relation de plaque plane, valeur quadratique moyenne de fluctuations de pression-tension de frottement parietal ramenee a la determination du coefficient de proportionnalite beta met en evidence que la similitude n'est plus assuree dans le cas ou la couche limite turbulente se trouve en presence d'un gradient de pression

Le présent travail concerne l'analyse et le contrôle de l'écoulement qui se développe dans le sillage d'un véhicule automobile. Des développements numériques et expérimentaux permettent d'identifier et de paramétrer 2 solutions de contrôle actif, par aspiration ou soufflage continu. Pour une géométrie de type culot incliné, une solution continue d'aspiration localisée au niveau de la ligne de séparation permet de supprimer la zone décollée qui se développe sur la lunette arrière. Les gains de traînée associés sont de 17% pour une vitesse d'aspiration égale à 0,6 fois la vitesse de l'écoulement incident. Pour une géométrie de type culot droit, une réduction de traînée de 29% est obtenue en appliquant une solution de soufflage continu distribuée sur la périphérie du culot. Cette réduction est associée à une réduction de la section transversale de sillage et à une recompression de l'écoulement au niveau du culot.

Cette thèse s'intéresse à l'étude de la supraconductivité bidimensionnelle à l'interface entre les oxydes LaAlO3 et SrTiO3 contrôlée par effet de champ électrique. Lorsqu'on fait croître une couche mince de quelques mailles atomiques de LaAlO3 sur un substrat de SrTiO3, l'interface devient conductrice, et même supraconductrice au-dessous de 300mK, bien que ces deux oxydes de structure pérovskite soient des isolants. Il se forme ainsi un gaz bidimensionnel d'électrons de haute mobilité, dont les propriétés - supraconductivité et fort couplage spin-orbite de type Rashba - peuvent être contrôlées par effet de champ électrique à l'aide d'une Back Gate. Nous avons étudié cette supraconductivité bidimensionnelle par trois approches expérimentales différentes : l'étude de la transition supraconductrice en température à l'aide du modèle de Berezinskii-Kosterlitz-Thouless incluant une distribution inhomogène de rigidité ; l'analyse par le groupe de renormalisation de la transition de phase quantique supraconducteur-isolant induite par un champ magnétique perpendiculaire à l'interface selon le modèle de Spivak, Oreto et Kivelson ; et enfin l'étude de l'hystérèse du courant critique ainsi que de sa nature probabiliste dans le cadre du modèle RCSJ. Nous proposons donc de considérer l'interface comme un réseau de flaques supraconductrices couplées par effet Josephson à travers un gaz 2D métallique, dont la transition est régie par le modèle XY des fluctuations de phase. Enfin, nous avons démontré pour la première fois la possibilité de contrôler les propriétés du gaz 2D à l'aide d'une Top Gate, et comparé les effets des deux grilles (Top ou Back Gate)
In this PhD work, we study the field-effect modulated two-dimensional superconductivity at the LaAlO3/SrTiO3 oxides hetero-interface. When one grows epitaxially a few unit cells thin film of LaAlO3 on a SrTiO3 substrate, the interface becomes conducting, and even superconducting below 300mK, although these two perovskite oxides are insulators. The properties of this high-mobility two-dimensional electron gas – superconductivity and strong Rashba-type spin-orbit coupling - can be field-effect modulated by the mean of a Back Gate. We have investigated this two-dimensional superconductivity through three different experimental approaches : the temperature-driven transition with the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless model including an inhomogeneous distribution of rigidity ; the finite-size scaling analysis of the superconductor-to-insulator quantum phase transition induced by a perpendicular magnetic field using the model developed by Spivak, Oreto and Kivelson ; and finally the measure of the hysteretic and stochastic properties of the critical current in the framework of the RCSJ model. We hence propose to consider this 2D electron gas as an inhomogeneous network of superconducting puddles coupled to one another by Josephson effect through a normal metallic matrix, which transition is dominated by the XY model of the phase fluctuations. Finally, we demonstrated for the first time the possibility of Top Gated-control of this interface, and we investigated the compared effects of Top and Back Gating

Lors d’un vol hypersonique (Mach 6, 20 km d’altitude) la couche limite se développant sur l’avant-corps d’un véhicule hypersonique est laminaire. Cet état cause un désamorçage du moteur (statoréacteur) assurant la propulsion du véhicule. Pour pallier ce problème, il faut forcer la transition de la couche limite á l’aide d’un dispositif de contrôle dont l’effet est permanent (passif) ou modulable (actif) pendant le vol. Dans ce travail, nous analysons l’efficacité d’un dispositif actif d’injection d’air á la paroi pour forcer la transition de la couche limite sur un avant-corps générique. L’interaction jet d’air/couche limite est simulée numériquement avec une approche aux grandes échelles (LES). Une étude paramétrique sur la pression d’injection permet de quantifier l’efficacité du jet á déstabiliser la couche limite. L’influence des conditions de vol (altitude, Mach) sur la transition est également étudiée. Une analyse des résultats de simulation par Décomposition en Modes Dynamiques (DMD) est menée pour comprendre quels sont les modes dynamiques responsables de la transition et les mécanismes sous-jacents. Des essais dans la soufflerie silencieuse de l’université de Purdue (BAM6QT) ont été effectués pour tester expérimentalement l’efficacité des dispositifs passifs (rugosité isolée en forme de losange) et actifs (mono-injection d’air) pour faire transitionner la couche limite. Une peinture thermo-sensible et des capteurs de pression (PCB, Kulite) ont été utilisés pour déterminer la nature de la couche limite. Les résultats de ce travail montrent qu’une injection sonique suffit pour forcer la couche limite. On observe des essais, que pour une même hauteur de pénétration, les rugosités isolées sont moins efficaces que les jets (mono injection) pour déstabiliser la couche limite
During a hypersonic flight (Mach 6, 20 km altitude), the boundary layer developing on the forebody of a vehicle is laminar. This state may destabilize the scramjet engine propelling the vehicle. To overcome this problem during the flight, the boundary layer transition has to be forced using a control device whose effect is fixed (passive) or adjustable (active). In this work, we analyze the efficiency of a jet in crossflow in forcing the boundary layer transition on a generic forebody. The flow is computed with a Large Eddy Simulations (LES) approach. A parametric study of the injection pressure allows the efficiency of the jet in tripping the boundary layer to be quantified. The influence of flight conditions (Mach, altitude) on the transition is also studied. Dynamic Mode Decomposition (DMD) is applied to the simulation results to determine the transition leading to dynamic modes and to understand underlying transition mechanisms. Experiments in the Purdue University quiet wind tunnel (BAM6QT) were performed to quantify the efficiency of a passive transition device (diamond roughnesses) and an active transition device (single air jet) in tripping the boundary layer. A thermo-sensitive paint and pressure transducers (Kulite, PCB) were used to determine the state of the boundary layer on the generic forebody. Experimental and numerical results show a sonic injection is sufficient to induce transition. We observe from the experiments that for the same penetration height, a single roughness is less efficient than a single air jet in destabilizing the boundary layer

La transition laminaire-turbulent au sein de la couche limite qui se développesur les parois des aéronefs augmente fortement la traînée de frottement. Ainsi, afin derépondre à une problématique à la fois environnementale et économique, une piste envisagéepour réduire la consommation en carburant des aéronefs du futur est de diminuerla trainée en reculant cette transition le plus en aval possible. Dans ce cadre, l’objectifde cette thèse est de caractériser expérimentalement et numériquement l’effet d’actionneursà plasma de type Décharge à Barrière Diélectrique sur la transition. Alimentés parune haute tension alternative, ces actionneurs actifs produisent une force volumique pulséequi permet, sous certaines conditions, de modifier les profils de vitesse moyenne dansla couche limite et de reculer la transition. Sous d’autres conditions, le caractère instationnairede cette force volumique peut entrainer une amplification des instabilités modalesnaturellement présentes dans la couche limite (ondes de Tollmien-Schlichting) et ainsiconduire à une transition prématurée. Une première expérience a permis de mettre enévidence cette compétition entre l’effet moyen stabilisant et l’effet instationnaire déstabilisanten mesurant respectivement un recul et une avancée de la transition. Parallèlementà ces activités expérimentales, une étude numérique, basée sur des analyses destabilité linéaire, a montré que l’effet moyen de la force volumique permettait d’atténuerune large gamme de fréquences d’ondes TS dans la couche limite et d’expliquer le reculde transition observé expérimentalement. En se concentrant sur l’effet moyen, une secondeexpérience a permis d’étudier l’influence de la position de l’actionneur ainsi quel’effet cumulatif de plusieurs actionneurs sur le recul de transition
The boundary layer transition from a laminar to a turbulent state increases thewall friction drag. Particularly on future aircrafts, one way of reducing fuel consumption,and answering both an environmental and economic issue, consists in delaying the transitionfarther downstream. In this context, the aim of this work is to characterize the impactof Dielectric Barrier discharge (DBD) plasma actuators on the boundary layer transition.When powered with an alternative high voltage, these active actuators produce apulsed body force which is tangential to the wall and, under some conditions, enablesto modify the boundary layer mean velocity profiles to delay the transition. Under otherconditions, the unsteady body force amplifies modal instabilities (Tollmien-Schlichtingwaves) may destabilize the boundary layers, leading to a promoted transition. A first experimentenabled to highlight this competition between the stabilizing mean effect andthe destabilizing unsteady effect by measuring respectively a transition delay and a transitionpromotion. A numerical study based on local stability analyses wass conducted inparallel and showed that a wide frequency range of TS waves is damped by the mean bodyforce, which explains the transition delay. A second experiment, focusing on the mean effect,enabled to show the influence of the actuator position and the cumulative effect ofseveral actuators on the transition delay

Dans les cancers du poumon, une des altérations les plus souvent observées est la perte ou l’atténuation de l’expression du gène FHIT (Fragile Histidine Triad). Nous avons précédemment montré que FHIT est un suppresseur d’invasion tumorale. En effet, FHIT contrôle l’invasion des cellules tumorales bronchiques en régulant négativement l'expression de gènes associés à la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM), en particulier la vimentine et la MMP-9 via l’inhibition d’une voie orchestrée par l’EGFR. Un intérêt particulier a donc été porté aux relations entre FHIT et un autre membre de la famille de l’EGFR : HER2. Nous avons non seulement mis en évidence, in vivo et in vitro, une corrélation inverse entre les taux de FHIT et l’activité du récepteur HER2 dans les CBNPC mais également montré que FHIT est capable de réguler l’activité du récepteur HER2 dans les cellules tumorales pulmonaires et ce grâce à sa dimérisation avec HER3. De plus, l’utilisation de deux inhibiteurs spécifiques d’HER2, le Trastuzumab et l’Irbinitinib, nous a permis de mettre en évidence, que l’activation du récepteur HER2 lors de l’inhibition de FHIT, participe à l’acquisition par les cellules tumorales bronchiques de caractéristiques invasives via la régulation de certaines cibles de la TEM, telles la vimentine, la MMP-14 ou encore le facteur de transcription TWIST-1. Ces résultats montrent que FHIT régule l’activité d’HER2 dans les cellules tumorales pulmonaires et que les inhibiteurs d’HER2 sont capables de limiter l’invasion induite par l’inhibition de FHIT. Cette étude laisse envisager de nouvelles perspectives thérapeutiques pour le cancer du poumon
The lack or decrease of FHIT (fragile histidine triad) expression is a common event in lung cancer. We recently showed that FHIT acts as a suppressor of tumor invasion. Indeed, FHIT controls the invasive phenotype of lung tumor cells by regulating the expression of genes associated with epithelial-mesenchymal transition (EMT) such as vimentin or MMP-9 through an EGFR signaling pathway. Accordingly, we focused on the relationships between FHIT and another member of this tyrosine kinase receptor family: HER2. First, we observed in vivo and in vitro a negative correlation between FHIT expression and the activated form of HER2 in lung tumor cells. Moreover, FHIT controls HER2 activation through its dimerization with HER3. The use of HER2 specific inhibitors, Trastuzumab and Irbinitinib, allowed to demonstrate that the in vitro invasion induced by FHIT inhibition is HER2-dependent. Furthermore, FHIT controls the HER2-dependent invasion by regulating genes associated with EMT such as vimentin, MMP-14 or TWIST-1. In conclusion, we showed that FHIT regulates HER2 activity in lung tumor cells and that HER2 inhibitors reduce invasion induced by FHIT inhibition. This study would allow for the identification of new therapeutic leads for lung cancer

Les polymères de coordination fer-triazole constitue une famille des composés à transition de spin particulièrement étudiée au cours des deux dernières décennies en raison de la présence du caractère hystérétique et abrupt de leur transition de spin. Leur mise en forme et la conservation de leurs propriétés reste cependant une problématique d’actualité. L’objectif de cette thèse est de répondre à cette problématique en synthétisant un métallogel renforcé par des nanoparticules de silice, aboutissant à un nanocomposite hybride à transition de spin. Cet objectif fut rempli grâce à un balayage des paramètres physico-chimiques du système et un contrôle rigoureux des conditions expérimentales. Le gel obtenu a été caractérisé par de multiples techniques, ce qui a permis de proposer des mécanismes d’action des différentes composantes du système sur ses propriétés de transition de spin. Afin d’améliorer ses propriétés mécaniques, une matrice de silice hybride a été synthétiser in situ dans l’échantillon par voie sol-gel en phase vapeur. Le matériau obtenu est fonctionnel et manipulable, et a été ensuite caractérisé en détail afin de conclure sur l’influence de ce traitement sur les propriétés de transition de spin du composite. Enfin, une approche « bottom-up » du système polymère fer-triazole - triazole a été étudiée, avec comme objectifs la synthèse d’un précurseur alcoxysilane fonctionnalisé par un triazole et « l’habillage » de nanoparticules de silice par le polymère afin d’étudier leur auto-assemblage
Iron-triazole coordination polymers have been extensively studied during the last two decades as a class of spin crossover compounds because of their hysteretic and abrupt spin crossover properties. Their use has been limited due to the difficulty to integrate them into a functional material which is still a challenge today. The main goal of this PhD. project is to address this issue by designing a metallogel reinforced by the adjunction of silica nanoparticles, allowing us to prepare a hybrid spin crossover nanocomposite. We achieved this aim by screening the physicochemical parameters of the system and carefully tuning of the experimental conditions. The resulting gel has been extensively characterized by different technics, allowing us to make assumptions for the role of each component of the system on its spin crossover properties. We improved its mechanical properties by in situ chemical vapour deposition of silica, forming a hybrid matrix by sol gel process. The resulting material is functional and easy to handle, and has been further characterized to conclude on the influence of this process on the composite spin crossover properties. Finally, a “bottom-up” approach of the iron-triazole polymer – silica system has been studied, with the aim of a triazole functionalized alcoxysilane precursor and the preparation of polymer wrapped silica nanoparticles in order to study their auto-assembling properties

Les polymères de coordination fer-triazole constitue une famille des composés à transition de spin particulièrement étudiée au cours des deux dernières décennies en raison de la présence du caractère hystérétique et abrupt de leur transition de spin. Leur mise en forme et la conservation de leurs propriétés reste cependant une problématique d’actualité. L’objectif de cette thèse est de répondre à cette problématique en synthétisant un métallogel renforcé par des nanoparticules de silice, aboutissant à un nanocomposite hybride à transition de spin. Cet objectif fut rempli grâce à un balayage des paramètres physico-chimiques du système et un contrôle rigoureux des conditions expérimentales. Le gel obtenu a été caractérisé par de multiples techniques, ce qui a permis de proposer des mécanismes d’action des différentes composantes du système sur ses propriétés de transition de spin. Afin d’améliorer ses propriétés mécaniques, une matrice de silice hybride a été synthétiser in situ dans l’échantillon par voie sol-gel en phase vapeur. Le matériau obtenu est fonctionnel et manipulable, et a été ensuite caractérisé en détail afin de conclure sur l’influence de ce traitement sur les propriétés de transition de spin du composite. Enfin, une approche « bottom-up » du système polymère fer-triazole - triazole a été étudiée, avec comme objectifs la synthèse d’un précurseur alcoxysilane fonctionnalisé par un triazole et « l’habillage » de nanoparticules de silice par le polymère afin d’étudier leur auto-assemblage
Iron-triazole coordination polymers have been extensively studied during the last two decades as a class of spin crossover compounds because of their hysteretic and abrupt spin crossover properties. Their use has been limited due to the difficulty to integrate them into a functional material which is still a challenge today. The main goal of this PhD. project is to address this issue by designing a metallogel reinforced by the adjunction of silica nanoparticles, allowing us to prepare a hybrid spin crossover nanocomposite. We achieved this aim by screening the physicochemical parameters of the system and carefully tuning of the experimental conditions. The resulting gel has been extensively characterized by different technics, allowing us to make assumptions for the role of each component of the system on its spin crossover properties. We improved its mechanical properties by in situ chemical vapour deposition of silica, forming a hybrid matrix by sol gel process. The resulting material is functional and easy to handle, and has been further characterized to conclude on the influence of this process on the composite spin crossover properties. Finally, a “bottom-up” approach of the iron-triazole polymer – silica system has been studied, with the aim of a triazole functionalized alcoxysilane precursor and the preparation of polymer wrapped silica nanoparticles in order to study their auto-assembling properties

Cette thèse présente une série de diagnostiques tir-par-tir non invasifs pour des paquets d'électrons produits par un accélérateur laser-plasma (LPA). Trois phénomènes d'injection du LPA sont caractérisés : auto-injection canalisée et autoguidée, injection dans une rampe plasma et injection par collision de pulses laser. De nouvelles techniques sont démontrées : simplification des mesures de densité en utilisant un détecteur de front d'onde multiplie la sensitivité par 8, le fort couplage spatiotemporel du pulse THz focalisé est démontré par convolution des champs électriques (TEX) de deux pulses sondes et confirme la double structure du paquet observée avec le spectromètre à électrons, et des émittances transverses normalisées de 0.1 mm mrad sont démontrées pour des électrons de 0.5 GeV produits dans un LPA à capillaire en caractérisant la radiation bétatron émise par les électrons à l'intérieur du plasma en utilisant une nouvelle technique de spectrométrie X tir-par-tir.

Le contrôle du changement de régime dans une tuyère à double galbe est étudié par le biais d'une injection fluidique annulaire radiale positionnée en aval du point d'inflexion, dans le profil d'extension de la tuyère. L'objectif de cette étude est d'améliorer les performances de la tuyère et montrer qu'elle peut être une alternative aux tuyères conventionnelles peu efficientes. L'étude s'appuie sur une approche expérimentale et numérique. Elle comprend une étude paramétrique portant sur l'impact de la présence d'une fente d'injection, la position de cette injection dans l'extension de la tuyère, et l'utilisation d'un gaz secondaire aux propriétés différentes de l'air. L'analyse des résultats révèle la sensibilité de la tuyère à l'état de surface du divergent, où la présence d'une discontinuité modifie le taux de détente (NPR) de changement de régime et diminue les charges latérales. L'injection secondaire démontre la capacité à augmenter significativement les NPR de changement de régime tout en réduisant les charges latérales. L'étude de la position de l'injection confirme le potentiel d'optimisation de la tuyère à double galbe pour améliorer ses performances. Les essais avec un gaz secondaire différent montrent des améliorations plus significatives qu'avec de l'air, levant ainsi les verrous scientifiques associés à cette technologie
The control of the operating mode switch in a dual-bell nozzle is studied through radial annular secondary fluidic injection positioned downstream of the inflexion point in the nozzle's extension profile. The objective of this study is to enhance the performance of the nozzle and demonstrate its potential as an alternative to conventional nozzles with sub-optimal efficiency. The study employs experimental and numerical approaches, including a parametric investigation into the impact of the presence of an injection slot, the position of the injection in the nozzle's extension, and the use of a secondary gas with properties different from air. Analysis of the results reveals the nozzle's sensitivity to the surface condition of the divergent, where the presence of a discontinuity alters the nozzle pressure ratio (NPR) at which the switch in operating mode occurs and reduces lateral loads. Secondary injection demonstrates the ability to significantly increase the NPR at which these changes in operating modes occur while reducing lateral loads.The study of the injection position confirms the optimisation potential of the dual-bell nozzle to enhance its performance. Experiments with a different secondary gas show more significant improvements than with air, thereby overcoming scientific challenges associated with this technology

La division harmonieuse des cellules eucaryotes superieures suppose une coordination d'une part de la transmission et de l'integration des signaux exterieurs, et d'autre part du controle de la replication du materiel genetique. En effet, la stimulation de cellules quiescentes par des facteurs de croissance provoque l'activation de genes dont les produits participent a la division cellulaire. Parmi ceux-ci se trouvent les proteine-kinases de la famille cdk et leurs partenaires regulateurs, les cyclines. Ces deux composants s'associent pour former des complexes specifiques d'une phase du cycle cellulaire. Ces derniers sont les cibles de regulateurs negatifs du cycle cellulaire, tels que p53 ou rb, ou, positifs, tels que e2f1. Nous nous sommes interesses a la regulation de l'expression d'une cycline requise pour la transition g1/s, la cycline a. Dans notre modele cellulaire de fibroblastes de hamster chinois, l'expression de la cycline a au pied de la phase s est correlee a l'initiation de la synthese d'adn. Nos etudes realisees dans des variants de la lignee cc139 montrent que l'expression de la cycline a est d'autant plus precoce que le degre de transformation des cellules est eleve. Nous avons egalement montre que le tgfb1, qui empeche l'entree en phase s des cc139, inhibe l'expression de la cycline a sans affecter l'expression des genes de reponse primaire au serum, c-fos et c-jun. Cette inhibition est de nature transcriptionnelle et mobilise une sequence cre du promoteur cycline a. Celle-ci est capable de fixer, in vitro, dans des experiences de retard sur gel de multiples complexes auxquels participe la proteine atf1

Pseudomonas mendocina cultivé en batch dans un milieu riche et avec un excès de glucose montre des métabolismes différents si les conditions de culture sont aérobies ou anaérobies, avec ou sans accepteur d'électrons. En anaérobiose en absence de nitrates, P. Mendocina présente un métabolisme de fermentatif. Les gradients en acides organiques atteignent un maximum entre le 2eme et le 3eme jour de culture (lactate, 180 Mv; formate, 150 Mv et acétate, 215 Mv). La force protomotrice (P) diminue pendant la croissance de 254 à 71 Mv. Les gradients en acides organiques contribuent à la génération de la P, qui selon le modèle de recyclage énergétique (Konings, 1979) produirait un gain énergétique d'environ 1. 5 mole d'équivalents ATP par mole de glucose consommé. De faibles valeurs de y#a#t#p et y#g#l#c sont observées, suggérant un découplage métabolique. Les flux métaboliques de P. Mendocina ont été analysés pendant la transition graduelle de l'aérobiose à la limitation en o#2 lors des cultures continues en milieu synthétique. A des pressions partielles en o#2 élevées, le métabolisme oxydatif est caractérisé par un q#r de 1. 0 (d=0. 25 h##1). Le contrôle exercé par o#2 sur les flux cataboliques se manifeste par des coefficients de contrôle élevés (0. 19 et 0. 22, pour la consommation d'o#2 et la production de Co#2). A de faibles po#2, les flux cataboliques et anaboliques sont contrôlés à la fois par o#2; P. Mendocina montre un métabolisme fermentatif avec production d'acides organiques et uroniques, ces derniers résultant de la dégradation probable de l'alginate. Ces résultats montre une redirection du métabolisme après induction des conditions de microaérophilie; le métabolisme s'oriente vers les voies de la fermentation des acides mixtes et de nouvelles voies de biosynthèse (alginate) tout en étant contrôlé de très prés par l'oxygène, autant pour l'anabolisme que pour le catabolisme

On se propose d'analyser le régime transitoire de décrochage à l'aide de la simulation numériqueinstationnaire de type DNS. Cette approche permet de reproduire avec fidélité l'écoulementdans la région critique de Bulbe de Décollement Laminaire au bord d'attaque, encoreimpossible à modéliser ou mesurer avec précision. Après une étape de validation, la sensibilitédu BDL au niveau de turbulence extérieure est étudiée et comparée favorablement à celleétablie récemment dans la littérature. La phase d'établissement du décollement massif depuisle BDL est reproduite en réalisant de petites variations d'incidence à travers l'angle critiqued'apparition du décrochage. Ce raisonnement "aux petites perturbations" permet de reproduirel'éclatement du BDL communément rattaché au décrochage statique. La déstabilisation de larégion de BDL est alors étudiée à l'aide d'une base de données instationnaires et moyennes quipermet pour la première fois de rendre compte des déformations 3D du BDL. Conservant ceprotocole, et faisant varier la vitesse du profil, on est en mesure d'évaluer l'influence de cettedernière sur le régime transitoire. Des mouvements de rotation de plus forte amplitude angulaireont permis de mettre en évidence un mécanisme de décrochage sensiblement différent duprécédent. La couche de mélange surplombant le BDL s'enroule alors pour donner naissance àun tourbillon énergétique (Leading Edge Vortex), communément associé au décrochage dynamique.Enfin, l'analyse du champ de vitesse moyen a permis de valider un critère empiriqued'apparition de l'éclatement du BDL, qui s'est révélé pertinent aussi bien pour les mouvementsde faible amplitude que ceux plus amples.

Dans les écoulements à haute vitesse, une traînée visqueuse élevée et des charges thermiques importantes sont des conséquences inhérentes sur les corps aérodynamiques. Ces effets augmentent de manière significative pendant la phase de transition lorsque la couche limite devient turbulente. Afin de réduire les risques de dommages mécaniques et de défaillances liées à la fatigue, des systèmes de protection thermique sont intégrés aux véhicules, ajoutant de la complexité aux aspects techniques et économiques de la conception. La solution réside dans l’acquisition d’une compréhension approfondie des mécanismes de transition et le développement de systèmes de contrôle pour prolonger la couche limite laminaire le long de la surface du véhicule. De nombreuses techniques de contrôle actives et passives peuvent être utilisées pour le contrôle de la transition, parmi lesquelles la méthode de l’emploi de stries émerge comme une approche particulièrement prometteuse. Cette méthode consiste à générer des stries étroitement espacées dans la direction de l’envergure, créant des zones alternées de haute et basse vitesse dans le champ d’écoulement. Bien que la méthode ait été testée récemment dans des écoulements supersoniques, démontrant son efficacité pour retarder la transition, sa pertinence doit être évaluée plus avant. Dans ce travail de recherche, des cas de DNS sont réalisés dans des régimes supersoniques et près-hypersoniques. Les stries sont introduites à l’aide d’une bande de soufflage/aspiration placée sur la paroi avant celle de la perturbation qui est utilisée pour déclencher la transition de manière “contrôlée”, forcée par une perturbation à une seule fréquence et longueur d’onde. L’enquête à Mach 2.0 confirme que les stries avec cinq fois la longueur d’onde fondamentale sont les plus bénéfiques pour le contrôle de la transition. De plus, le refroidissement améliore l’efficacité de la méthode, tandis que le chauffage détériore considérablement la capacité de contrôle des stries. La condition murale isotherme n’altère pas l’impact stabilisateur comparable de la déformation du flux moyen (DFM) et de la partie 3D du contrôle à Mach 2.0. Cependant, à Mach 4.5, tant le type d’instabilité que les caractéristiques des stries changent de manière significative. L’impact stabilisateur de la DFM devient presque absent, et la partie 3D du contrôle prédomine, les caractéristiques des stries n’étant plus considérées comme indépendantes de leur amplitude de perturbation initiale
In high-speed flows, elevated viscous drag and thermal loads are inherent outcomes over aerodynamic bodies. These effects escalate substantially during the transition phase when the boundary layer becomes turbulent. To mitigate potential mechanical damage and fatigue-related failures, thermal protection systems are integrated into vehicles, adding complexity to the technical and economic aspects of design. The solution lies in gaining a comprehensive understanding of transition mechanisms and developing control systems to prolong laminar boundary layer along the vehicle’s surface. Numerous active and passive control techniques can be employed for transition control, with the streak employment method emerging as a particularly promising approach. This method involves generating narrowly spaced streaks in the spanwise direction, creating alternating high and low-speed regions in the flow field. Although the method has only recently been tested in supersonic flows, demonstrating its effectiveness in delaying transition, its suitability needs to be assessed further. In this research work, direct numerical simulations are performed in supersonic and near-hypersonic regimes. Streaks are introduced through a blowing/suction strip placed at the wall prior to that of the perturbation which is used to trigger transition in a “controlled” fashion, forced by a single frequency and wavenumber disturbance. The investigation at Mach 2.0 confirms that streaks with five times the fundamental wavenumber are most beneficial for transition control. Additionally, cooling enhances the method’s effectiveness, while heating severely deteriorates the capability of control streaks. The isothermal wall condition does not alter the comparable stabilizing impact of the mean flow deformation (MFD) and the 3-D part of the control at Mach 2.0. However, at Mach 4.5, both the type of instability and the characteristics of the streaks change significantly. The stabilizing impact of the MFD becomes nearly absent, and the 3-D part of the control predominates, with the characteristics of the streaks no longer considered independent of their initial disturbance amplitude

Les simulations numériques directes (DNS) des couches limites supersoniques adiabatiques et isothermes (chauffées et refroidies) sont effectuées. Deux différents scénarios de transition, à savoir la décomposition de type oblique et la transition de type 'by-pass', sont présentés en détail. Pour le scénario de transition de type oblique, les résultats montrent que les modes contrôles avec un nombre d'onde quatre à cinq fois supérieur au nombre fondamental se révèlent être bénéfiques pour contrôler la transition. Dans la première région après le forçage du mode de contrôle, la distorsion de flux moyenne (MFD) bénéfique générée en induisant le mode de contrôle est uniquement responsable de l'entrave à la croissance du mode fondamental. Globalement, le MFD et la partie tridimensionnelle du contrôle contribuent également à contrôler la rupture oblique. Les effets de paramètres physiques tels que la température de paroi, l'intensité de la perturbation et le 'baseflow' sont étudiés pour la transition de 'By-pass'. Les résultats concernant le scénario de by-pass révèlent que l'augmentation de l'intensité de la perturbation déplace le début de la transition en amont et augmente également la longueur de la région de transition. De plus, en dessous de 1 % des niveaux de perturbation, le refroidissement de la paroi stabilise le flux, tandis que l'inverse se produit à des valeurs plus élevées. L'existence d'un non-équilibre thermomécanique avance le début de la transition pour les cas chauffés alors que la paroi refroidie se comporte dans le sens opposé. Les analyses de la couche limite turbulente montrent que les facteurs thermiques influencent la topologie et l'inclinaison des structures tourbillonnaires. De plus, en ce qui concerne le flux de chaleur, un processus de transfert différent est dominant dans la région proche paroi pour la paroi refroidie
Direct numerical simulations (DNS) of both adiabatic and isothermal (heated and cooled) supersonic boundary layers are performed. Two different transition scenarios, namely the Oblique-type breakdown and the By-pass transition are presented in detail. For the oblique-type transition scenario, the results show that the control modes with four to five times the fundamental wavenumber are beneficial for controlling the transition. In the first region, after the control-mode forcing, the beneficial mean-flow distortion (MFD) generated by inducing the control mode is solely responsible for hampering the growth of the fundamental-mode. Globally, the MFD and the three-dimensional part of the control contribute equally towards controlling the oblique breakdown. Effects of physical parameters like wall-temperature, perturbation intensity and baseflow are investigated for the By-pass transition. The results regarding the by-pass scenario reveal that increasing the perturbation intensity moves the transition onset upstream and also increases the length of the transition region. Additionally, below 1% perturbation levels, wall-cooling stabilizes the flow while inverse happens at higher values. The existence of the thermo-mechanical non-equilibrium advances the onset of transition for the heated cases while the cooled wall behaves in the opposite sense. The analyses of the turbulent boundary layer show that the thermal factors influence the topology and inclination of the vortical structures. Moreover, regarding the heat flux, different transfer process is dominant in the near-wall region for the cooled wall

Dans ce travail, nous proposons une méthode systématique et facile de mise en œuvre pour la synthèse du contrôle des systèmes à événements discrets. Nous modélisons les systèmes par des modèles RdP saufs. Deux idées distinctes sont utilisées : 1) ajout de places de contrôle pour empêcher l'atteignabilité des états interdits, et 2) ajout de conditions pour les transitions contrôlables. Nous avons alors été confrontés au problème des transitions incontrôlables pour garantir l'optimalité et à la complexité apportée par le nombre des places de contrôles qui peut être très grand. Dans la première idée, nous avons utilisé le théorème introduit par Guia, qui permet de passer d'un ensemble d'états interdits vers un ensemble de contraintes linéaires. Nous avons proposé des méthodes originales de simplification des contraintes. Il est alors possible de réduire le nombre et la borne des contraintes et ainsi de construire un modèle contrôlé simple. Les méthodes de simplification présentées sont applicables sur les RdP saufs. Nous avons déterminé les conditions nécessaires et suffisantes pour avoir un contrôleur maximal permissif. L'avantage principal de ces méthodes de synthèse de contrôleurs est que le modèle RdP contrôlé est très proche du modèle initial. La deuxième idée qui a été utilisée pour la synthèse est l'utilisation des conditions pour le franchissement des transitions contrôlables. Les méthodes qui utilisent cette technique, ont en général besoin d'un calcul long en temps réel. En appliquant notre méthode de simplification, nous arrivons à un contrôleur simple
In this work, we propose a systematic method for controller synthesis in discrete events systems. We model the process and the specification by safe Petri Nets (PN). Two distinct ideas are used: 1) adding the control places to prevent the reachability of forbidden states, and 2) adding conditions with the controllable transitions. The uncontrollability asks the problem of optimatlity and the large number of control places the problem of complexity. In the first idea, we use the theorem introduced by Guia, which makes it possible to pass from the set of forbidden states to the set of linear constraints. We propose original methods of simplification of the constraints. It is then possible to reduce the number and the bound of the constraints and thus to build a simple controller model. The methods of simplification presented are applicable on safe PN. We determine the necessary and sufficient conditions to have a maximal permissive controller. The principal advantage of these methods is that the controlled PN model is very close to the PN initial model. The second idea for controller synthesis is the using of conditions for controllable transitions. The methods which use this technique generally need a long calculation in real time. While applying our method of simplification, we arrive to a simple controller

Dans ce travail, nous proposons une méthode systématique et facile de mise en œuvre pour la synthèse du contrôle des systèmes à événements discrets. Nous modélisons les systèmes par des modèles RdP saufs. Deux idées distinctes sont utilisées : 1) ajout de places de contrôle pour empêcher l'atteignabilité des états interdits, et 2) ajout de conditions pour les transitions contrôlables. Nous avons alors été confrontés au problème des transitions incontrôlables pour garantir l'optimalité et à la complexité apportée par le nombre des places de contrôles qui peut être très grand.
Dans la première idée, nous avons utilisé le théorème introduit par Guia, qui permet de passer d'un ensemble d'états interdits vers un ensemble de contraintes linéaires. Nous avons proposé des méthodes originales de simplification des contraintes. Il est alors possible de réduire le nombre et la borne des contraintes et ainsi de construire un modèle contrôlé simple. Les méthodes de simplification présentées sont applicables sur les RdP saufs. Nous avons déterminé les conditions nécessaires et suffisantes pour avoir un contrôleur maximal permissif. L'avantage principal de ces méthodes de synthèse de contrôleurs est que le modèle RdP contrôlé est très proche du modèle initial.
La deuxième idée qui a été utilisée pour la synthèse est l'utilisation des conditions pour le franchissement des transitions contrôlables. Les méthodes qui utilisent cette technique, ont en général besoin d'un calcul long en temps réel. En appliquant notre méthode de simplification, nous arrivons à un contrôleur simple.

Ce travail porte sur l'étude par simulation numérique de jets ronds coaxiaux à fort rapport de vitesse avec une attention particulière portée sur trois aspects : la transition de ces jets vers la turbulence, le mélange dans cette configuration d'écoulement et l'influence du nombre de Reynolds sur ces deux précédents points.

Dans un premier temps, nous réalisons des simulations numériques directes de jets coaxiaux à un nombre de Reynolds modéré. Ces jets générent une région de recirculation lorsque le rapport des vitesses entre les jets externe et interne dépasse une valeur critique. Les anneaux de Kelvin-Helmholtz intérieurs et extérieurs ont un développement couplé. Ils sont convectés avec une même fréquence de passage contrôlée par la couche cisaillée extérieure. Ensuite, comme pour les jets ronds, des tourbillons longitudinaux contra-rotatifs apparaissent initiant la tridimensionnalisation de l'écoulement. La région de recirculation influence les anneaux de Kelvin-Helmholtz internes en les ralentissant et en les étirant longitudinalement. Deux modèles théoriques prédisant des grandeurs globales du jet (la longueur du cône potentiel interne et la valeur du rapport de vitesse critique au-delà duquel la région de recirculation apparaît) montrent l'influence de l'épaisseur de quantité de mouvement intérieure initiale.

Les propriétés de mélange ont ensuite été étudiées en résolvant l'équation de transport d'un traceur simultanément aux équations de Navier-Stokes. Les structures cohérentes de l'écoulement contrôlent le processus de mélange. Les tourbillons longitudinaux augmentent le mélange par un phénomène d'éjection du traceur en périphérie du jet. Cependant, la configuration initiale du jet montre que des poches de traceur non mélangé persistent à la fin de la transition. Les modifications des conditions d'entrée du jet diminuant ces poches sont celles qui permettent une génération plus précoce ou plus intense de structures longitudinales. C'est le cas de la région de recirculation qui étire longitudinalement les structures. De la même façon, un forçage azimutal de la couche cisaillée externe (qui domine la dynamique) améliore nettement le mélange et semble être plus performant qu'un forçage axisymétrique en ce qui concerne le mélange en champ proche.

Pour finir, nous avons réalisé des simulations des grandes échelles de jets coaxiaux à hauts nombres de Reynolds. L'auto-similitude des jets coaxiaux en turbulence pleinement développée a permis une validation sur les données expérimentales. Les quantités globales des jets coaxiaux sont fortement dépendantes du nombre de Reynolds jusqu'à ce que celui-ci atteigne une valeur de l'ordre de 10000. Au-delà de cette valeur, ces quantités sont quasi-indépendantes du nombre de Reynolds en raison du phénomène de ``mixing transition'' qui implique une déstabilisation tridimensionnelle immédiate du jet. Cette déstabilisation précoce des couches cisaillées conduit la région de recirculation à un comportement instationnaire. Enfin, cela permet une nette amélioration du mélange avec un phénomène d'éjection du traceur proche de l'entrée du jet.

Afin d'alléger les moteurs d'avions et diminuer la consommation de carburant, les industriels tendent à rendre plus compact le système de compression de leurs moteurs, qui représente environ 40% de la masse totale. Or, à taux de compression global égal, la réduction du nombre d'étages implique une charge aérodynamique plus élevée par étage. Cela augmente d'autant les risques de décollements sur les aubes et la dégradation des performances. L'aspiration de la couche limite sur les aubages s'est révélée très prometteuse pour supprimer ces décollements néfastes et satisfaire aux besoins de charge aérodynamique élevée. Cependant, l'aspiration modifie fortement la distribution de pression statique à la paroi des aubes, rendant les approches de conception traditionnelles inadaptées. L'objectif de ce travail de thèse est donc de proposer une nouvelle méthode et de nouveaux critères de conception d'aubages fortement chargés, intégrant l'aspiration de la couche limite. Cette méthode repose sur une stratégie d'aspiration en deux étapes. Dans un premier temps, un contrôle passif, par courbure et diffusion, de la position du point de décollement est effectué dans le but de la rendre insensible aux conditions de fonctionnement. Dans un second temps, un contrôle actif par aspiration vise à placer la fente d'aspiration par rapport au point de décollement de manière à minimiser le taux d'aspiration nécessaire au recollement de la couche limite. Afin de mettre en pratique cette stratégie, une technique de dessin d'aubages par prescription de la distribution de courbure de l'extrados et de la variation de section du canal inter-aubes, est ainsi développée. Associée à un outil de pré-dimensionnement rapide ainsi qu'une évaluation des pertes de pression totale incluant la présence d'aspiration, cette méthode permet ainsi de concevoir une grille de stator aspirée subsonique réalisant une déflexion fluide de 60 degrés, pour un nombre de Mach amont de 0,5, correspondant à un facteur de diffusion de 0,73. Cette performance au point nominal est obtenue avec un coefficient de pertes de pression totale de 2,5%, en aspirant 1,1% du débit entrant dans la grille. Ces valeurs peuvent néanmoins être réduites respectivement à 2,1% et 0,8% par l'emploi d'une fente d'aspiration à bords arrondis. Cette étude numérique bidimensionnelle est effectuée à l'aide du code de calcul elsA de l'ONERA. Afin de valider expérimentalement cette méthode de conception ainsi que les outils numériques associés, une grille d'aubes plane est construite et testée à basse vitesse au laboratoire de Mécanique de Fluides et d'Acoustique de l'Ecole Centrale de Lyon. A mi-envergure, les résultats issus de l'expérience et de simulations numériques 3D confirment la pertinence de la stratégie d'aspiration et la démarche de conception adoptée. Cette confrontation met alors en évidence l'impact de la distribution du taux d'aspiration suivant l'envergure sur l'efficacité de l'aspiration. Etant donné l'importance des écoulements tridimensionnels rencontrés, une généralisation en trois dimensions de la stratégie d'aspiration est proposée et est appliquée numériquement sur cette même grille d'aubes. En contrôlant simultanément les couches limites se développant sur l'aube et sur les parois latérales du canal de compression, il est alors possible de supprimer presque totalement les décollements de coins présents dans celui-ci. En contrepartie, le taux d'aspiration voit sa valeur augmenter très fortement, tempérant ce bénéfice. L'épaisseur des couches limites entrantes se révèle alors également être un facteur déterminant pour le succès du contrôle des couches limites par aspiration, dans un cadre tridimensionnel.

Lors de l’écoulement de fluides dans des conduites, les pertes par frottement liées à la turbulence sont responsables de la majeure partie de l’énergie consommée, représentant près de 10% de la consommation mondiale d’électricité. Afin de réduire notre empreinte énergétique, il est essentiel de développer des méthodes novatrices pour pomper les fluides de manière plus efficiente.Il est désormais bien établi que la turbulence s’organise autour d’un ensemble de solutions invariantes instables. En mettant en œuvre des stratégies de contrôle adaptées, il est possible de forcer l’écoulement à évoluer vers des régions de l’espace des phases plus favorables énergétiquement.Cette thèse porte sur la transition sous-critique vers la turbulence dans différentes configurations de conduites divergentes à l’aide de simulations numériques détaillées. Il a été observé que des angles de divergence plus importants réduisent généralement les nombres de Reynolds critiques nécessaires pour le déclenchement de la turbulence, bien que cet effet varie selon les configurations spécifiques, telles que les conduites à expansion brusque. L’influence de l’angle de divergence et du nombre de Reynolds sur la position des puffs turbulents stationnaires et des points de réattachement des zones de recirculation a également été analysée. De manière notable, des angles plus grands et des nombres de Reynolds plus élevés conduisent à une stabilisation des puffs turbulents et des points de réattachement plus proches du point d’expansion, en contraste avec la croissance linéaire des zones de recirculation observée en régime laminaire.En adoptant une approche de système dynamique, cette thèse explore également la stabilisation de l’état de moindre dissipation, connu sous le nom d’edge state, via des stratégies de contrôle par rétroaction. Bien qu’une stabilisation complète n’ait pas été atteinte, des réductions significatives de la traînée visqueuse et une amélioration de l'efficacité énergétique ont été obtenues. Dans une configuration de conduite divergente présentant une symétrie miroir, ces stratégies ont conduit à des économies d’énergie notables sur une large plage de nombres de Reynolds. À l’inverse, dans des configurations de conduites divergentes sans symétrie, l’efficacité de ces stratégies était plus restreinte et limitée à une gamme étroite de nombres de Reynolds autour du seuil de transition vers la turbulence. En outre, la robustesse et l’efficacité de ces stratégies de contrôle par rétroaction ont été évaluées dans des conditions simulant des scénarios opérationnels réels, démontrant ainsi leur potentiel d’application en milieu expérimental.Cette thèse analyse également la dynamique des edge states dans les écoulements divergents, en utilisant la méthode classique de bisection dans le cadre de la simulation numérique directe (DNS) via l'outil Nek5000. Ces techniques ont d’abord été appliquées aux conduites droites, validant ainsi les résultats de recherches précédentes et établissant une référence pour des analyses comparatives dans des géométries plus complexes. Par la suite, la méthode a été appliquée à une configuration de conduite à expansion brusque, où le suivi des edge states a révélé des défis majeurs en raison de la tendance de l’écoulement à transitionner vers un régime turbulent en raison d’une potentielle instabilité linéaire. Enfin, l’algorithme a été appliqué à une configuration à expansion graduelle, où des événements de bouffées quasi-périodiques ont été observés, déclenchant un cycle auto-entretenu de turbulence, alimenté par des mécanismes convectifs et une instabilité de la couche de cisaillement
When driving fluids through pipes, the increased friction losses associated with turbulence are responsible for the majority of the energy used, corresponding to nearly 10 % of the global electric energy consumption. If one wants to succeed in reducing our energy footprint, discovering innovative ways to efficiently pump fluids is crucial.It is now understood that turbulence is organized around a set of unstable invariant solutions. By implementing bespoke control schemes, it is possible to force the flow into a more energetically favorable region of the phase space.This thesis focuses on the subcritical transition to turbulence in various divergent pipe configurations through detailed numerical simulations. It was found that larger divergence angles generally reduce the critical Reynolds numbers required for the onset of turbulence, though this effect varies with specific pipe configurations such as sudden expansion pipe. The influence of divergence angle and Reynolds number on the positioning of stationary turbulent puffs and the reattachment points of recirculation zones was also investigated. Notably, larger angles and higher Reynolds numbers cause both puffs and reattachment points to stabilize closer to the expansion point in contrast to the linear growth of the recirculation zones observed in laminar flow conditions.Adopting a dynamical system perspective, the thesis also examines the stabilization of the least dissipative state, known as the edge state, through feedback controls schemes. While complete stabilization was not achieved, significant reductions in viscous drag and enhanced energy efficiency were observed. In a divergent pipe configuration with mirror symmetry, these strategies resulted in substantial energy savings across a broad range of Reynolds numbers. Conversely, in full divergent pipe configurations without symmetry, the effectiveness of these strategies was more limited and restricted to a narrow range around of Reynolds number around the onset of turbulence. Moreover, the robustness and efficiency of these feedback strategies were evaluated under conditions simulating practical operational scenarios, demonstrating their potential applicability in experimental settings.This thesis also analyses the dynamics of edge states in divergent pipe flows, using classical bisection method within the DNS framework Nek5000. We applied these techniques in straight pipes, validating previous research findings and establishing a baseline for further comparative analysis in more complex geometries. Subsequently, the method was applied to a sudden expansion pipe configuration where edge tracking revealed significant challenges due to the flow’s tendency to quickly revert to turbulence due to a potential linear instability. Finally, the algorithm was applied to a gradual expansion pipe, where quasi-periodic bursting events were observed, initiating a self-sustaining cycle of turbulence driven by convective mechanisms and shear layer instability