Tesi sul tema "Essais en canal hydraulique"

Ce travail de maitrise s’inscrit dans le cadre des activités de recherche du Laboratoire de Machines Hydraulique de l’Université Laval et a pour objectif la caractérisation de l’écoulement dans le canal d’entrée d’un modèle de turbine hydraulique de type bulbe. La représentation des champs de vitesses moyennes et des fluctuations sous différentes conditions d’opérations ont été obtenues en utilisant un système de mesure LDV. Un débalancement du débit et des structures tourbillonnaires dans le canal d’entrée ont été mises en évidence. La conception d’une géométrie d’obstacle provoquant une non-uniformité dans le canal d’entrée a été développée en tenant compte des prédictions de simulations numériques. Des simulations numériques de la machine complète en régime stationnaire et instationnaire selon deux configurations géométriques ont été menées pour déterminer l’influence des conditions d’entrée de l’écoulement sur les performances de la machine. Des comparaisons entre les quantités expérimentales et numériques ont été réalisées.
This work is part of the research activities of the Hydraulic Machines Laboratory of the Laval University and its objective is to contribute to the characterisation of the intake flow in a model of a bulb turbine. The representation of the mean velocity fields and the turbulent fluctuations under predefined operating conditions were obtained by the use of a LDV measurement system. Mass-flow imbalance and vortices in the intake channel were identified. The conception of an obstacle geometry causing a non-uniformity in the intake channel has been developed taking in consideration the predictions of numerical simulation. Numerical simulations of the complete machine for both steady and unsteady case were performed with and without obstacle in the intake channel. The objective of this process was to evaluate the influence of the intake flow condition on the turbine performances. Moreover, comparisons between experimental and numerical quantities were made.

Dans le cadre des études de sûreté, il est nécessaire de disposer de modèles validés des forces fluides s’exerçant sur des assemblages combustibles en cas de séisme. Dans la technologie REP (réacteur à eau pressurisée) utilisée en France, les assemblages sont constitués de faisceaux de crayons cylindriques disposés en réseau carré et soumis à un écoulement axial. En cas de séisme, ces assemblages sont soumis à des oscillations latérales. Ces vibrations peuvent mener à la déformation des assemblages. Des campagnes d’essais sur assemblage combustible réel ont été réalisées et ont mis en évidence l'existence de forces fluides dissipatives dont l'évolution et la répartition spatiale reste encore mal documentées. L'objectif des présents travaux est de contribuer à la description de ces forces en dynamique. Le modèle de référence pour la description de la dynamique des structures élancées sous écoulement axial est le modèle de TLP (Taylor-Lighthill-Païdoussis). Dans la littérature ce modèle a été validé pour une structure très proche du faisceau de cylindres. Des études statiques réalisées sur un cylindre dans un faisceau ont montré une influence non négligeable des extrémités sur les efforts exercés par le fluide sur la structure. La littérature propose peu de cas de validation du modèle TLP pour des structures plus complexes et proches d'un assemblage combustible. Afin d'évaluer la capacité du modèle à décrire les efforts fluides s'exerçant sur une structure plus proche d'un assemblage combustible, un nouveau banc d'essai a été conçu et mis en service. Ce banc d'essais permet de faire osciller latéralement un faisceau de cylindre 5 x 5 muni de grilles à chaque extrémité dans un écoulement axial. Des mesures de force au niveau de chaque grille donne accès à la résultante d'effort de la structure. Un modèle numérique complète cette approche expérimentale et donne accès à la répartition des efforts dans la structure. Les forces obtenues expérimentalement semble indiquer un effet important des grilles. Les forces issues des simulations confortent les observations faites sur un faisceau de cylindres et apportent de nouveaux éléments sur la répartition des efforts locaux ainsi que l'influence des extrémités
Within the framework of safety studies, it is necessary to have validated models of the fluid forces exerted on fuel assemblies in the event of an earthquake. In the PWR (Pressurized Water Reactor) technology used in France, fuel assemblies are made of cylindrical rods bundles arranged in a square array and subjected to an axial flow. In case of an earthquake, these assemblies are subjected to lateral oscillations. These vibrations can lead to the deformation of the assemblies. Test campaigns on real fuel assemblies have been carried out and have revealed the existence of dissipative fluid forces whose evolution and spatial distribution are still poorly documented. The objective of the present work is to contribute to the description of these forces in dynamics. The reference model for the description of the dynamics of slender structures under axial flow is the TLP model (Taylor-Lighthill-Païdoussis). In the literature this model has been validated for a structure very close to the cylinder bundle. Static studies performed on a cylinder in a bundle have shown a non-negligible influence of the extremities on the forces exerted by the fluid on the structure. The literature proposes few validation cases of the TLP model for more complex structures close to a fuel assembly. In order to evaluate the capacity of the model to describe the fluid forces exerted on a structure closer to a fuel assembly, a new test bench was designed and put into service. This test rig allows to laterally oscillate a cylinder bundle 5 x 5 with grids at each end in an axial flow. Force measurements at each grid give access to the resultant force of the structure. A numerical model completes this experimental approach and gives access to the distribution of forces in the structure. The forces obtained experimentally seem to indicate an important effect of the grids. The forces obtained from the simulations confirm the observations made on a bundle of cylinders and bring new elements on the distribution of the local forces as well as the influence of the extremities

Motive par les besoins en etudes de surete pour les reacteurs a eau pressurisee (rep), ce travail concerne l'evacuation de la puissance residuelle du corium (materiaux fondus) apres la fusion du coeur d'un rep. Une des solutions de refroidissement consiste a noyer l'exterieur de la cuve. La gamme de parametres du probleme (flux de quelques mw/m#2, grande geometrie, pression de 0. 1 a 0. 5 mpa, inclinaison variable) est eloignee des cas classiques explores. Une analyse bibliographique des modeles d'ebullition en canal est fournie. Peu de correlations sont valables dans la gamme de parametres du probleme. Des experiences de flux critique sont analysees. Leurs resultats sont difficilement extrapolables en dehors de leurs domaines experimentaux propres. L'experience sultan est presentee. Sa section d'essai (s. E. ) est un canal rectangulaire inclinable chauffe sur une face de 4 m de long et 15 cm de large. Sont etudiees, deux epaisseurs du canal 3 et 15 cm, deux pressions 1 et 5 bar, deux sous-saturations a l'entree 0 et 50c et trois inclinaisons verticale, 45 et 10/l'horizontale avec chauffage vers le bas. L'instrumentation permet la detection du flux critique et la mesure des pertes de charge et du profil de temperature sur l'axe et sur plusieurs traversees. Des profils de taux de vide sont mesures sur plusieurs traversees. Les pertes de charge sont monotones croissantes en fonction de la vitesse massique (absence des courbes en 's'). Un fort effet de recirculation dans le canal est constate. En position verticale, le flux critique est toujours atteint en ebullition saturee. Une representation de l'ecoulement est donnee et une nouvelle correlation de calcul de la generation nette de vapeur (gnv) est proposee et sera utilisee dans les divers calculs. Des calculs de perte de charge avec le logiciel 1d multiphasique cathare sont compares aux mesures. La nouvelle correlation de gnv permet d'approcher d'une maniere satisfaisante les resultats experimentaux. Un modele simple de calcul des pertes de charge est developpe et teste. Il tient compte, en ebullition sous-saturee, de la couche diphasique en developpement. Les resultats semblent satisfaisants. Enfin, deux correlations de flux critique construites a partir des points sultan sont proposees.

Cette thèse est consacrée à la préparation de l’homogénéisation d’un écoulement en canal à travers une grille ; elle s’attache en particulier à mettre en évidence le rôle de tous les groupements adimensionnels significatifs du problème : les classiques d’abord (nombres de Reynolds, Foude, Weber et Bond), puis ceux obtenus à partir de tous les paramètres liés à la grille (hauteur, épaisseur, période et proportion des trous). Un chapitre est basé sur des hypothèses simplifiées (fluide parfait et obstacle plein) ; il permet de se concentrer sur les effets compétitifs de « Foude », « Weber » et de la hauteur de l’obstacle, sur la forma de la surface libre. Les deux derniers chapitres reprennent le problème complet et tentent de déterminer la longueur de la zone perturbée (épaisseur de couche limite) et la hauteur de la frontière libre au niveau de l’obstacle, laquelle doit être contrôlée pour éviter les inondations
This thesis is devoted to the preparation of the homogenization of a flow through a grid in an open channel ; it is particularly concerned with the influence of all the significant non dimensional numbers which occur in the problem : first of all the classical ones (Reynolds, Foude, Weber and Bond numbers) ; then, those obtained with the parameters linked to the grid (height, thickness, holes period and percentage). One chapter is based on simplified hypotheses (ideal fluid and continuous obstacle) ; it enables to focus on the effects of the Foude and Weber numbers, and of the obstacle height, on the shape of the free surface. The last two chapters consider the complete problem and try to determine the length of the perturbed zone (boundary layer thickness), and the free surface height around the obstacle (whiche has to be controled in order to avoid floodin)

La société du Canal de Provence gère un réseau de capteurs de mesures hydrauliques disséminés sur un large périmètre. L'ensemble de ces mesures est télégéré à partir d'un superviseur qui collecte et centralise les données en temps réel. Ce travail présente un outil logiciel opérationnel et exploité, qui permet l'analyse et la critique des mesures pour détecter les valeurs aberrantes à partir de mesures validées. Ces mesures sont réconciliées sous la contrainte du respect des équations de bilan et selon leur nature, de la positvité des valeurs. Deux sites tests ont été choisis pour valider l'application. Le premier est constitué par les ouvrages principaux du canal et les mesures analysées sont des débits journaliers, confrontés à un modèle statique. Le second est un site mixte qui intègre un réseau de distribution sous pression, un canal de transport et des réservoirs. Les mesures effectuées en temps réel sont intégrées dans un modèle pseudo-dynamique qui intègre les paramètres tels que les retards de propagation. La procédure compare les valeurs réconciliées à des tests statistiques classiques pour détecter et diagnostiquer des défaillances afin de mieux orienter les contrôles et les services de la maintenance. La nécessité d'obtenir un jeu de mesures valides indépendamment de la disponibilité des mesures dans la base de données, sans solliciter le degré de redondance du système a conduit à proposer une méthode originale de reconstruction de mesures. Les valeurs absentes de la base sont reconstruites à partir d'une analyse en composante principale effectuée sur des historiques récents. Les résultats sont injectés dans le jeu de mesure brut pour obtenir des mesures équilibrées. Un khi2 bâti sur les résidus de bilan des mesures analysées traduit le degré de confiance des valeurs réconciliées obtenues. Cette thèse présente les outils mathématiques utilisés, ainsi que les résultats obtenus après deux années d'exploitation du logiciel.

La végétation ligneuse implantée sur les digues et barrages est bien connue pour ses nombreux effets positifs tels que la stabilisation des berges, le maintien de la biodiversité, l’ombrage des pistes, etc. Ainsi, les gestionnaires ont laissé les arbres se développer sur leurs ouvrages. Mais de récentes études ont montré que les arbres et plus particulièrement leur système racinaire pouvaient causer divers dégâts comme des soulèvements, des fissurations et des destructurations pouvant entrainer différents risques pour les ouvrages hydrauliques (érosions internes et externes). Un renforcement des réglementations portant sur les digues et barrages a obligé les gestionnaires et propriétaires à assurer le contrôle, le suivi technique et l’entretien de leurs ouvrages. De plus, les réglementations portant sur l’utilisation des produits phytosanitaires ont été renforcées, notamment avec l’arrêté du 4 mai 2017 (NOR : AGRG1632554A ; reprenant et remplaçant l’arrêté du 12 septembre 2006 ; NOR : AGRG0601345A) interdisant l’utilisation de tels produits (incluant les produits herbicides) à moins de 5 mètres des cours d’eau. Ces textes, en constante évolution, bouleversent les pratiques habituelles et les gestionnaires se trouvent donc confrontés à une problématique de contrôle des ligneux se développant sur les digues et barrages. Des plans de gestion doivent être élaborés afin de concilier les enjeux sécuritaires, environnementaux et paysagers. Mais les méthodes mécaniques traditionnelles (abattage, recepage, dessouchage) sont destructrices pour les ouvrages et le paysage. Il est donc urgent de mettre au point des techniques de gestion préventives appliquées aux jeunes ligneux à risque.Cette thèse porte sur la recherche de méthodes alternatives de gestion des jeunes ligneux générant des risques sur les ouvrages hydrauliques. Une première partie de cette étude, divisée en trois Phases, a consisté en un criblage et une optimisation en serre et en champ d’un éventail de méthodes adaptées et potentiellement efficaces sur la plupart des espèces les plus rencontrées sur les ouvrages hydrauliques français. Une seconde partie, aussi divisée en trois Phases, a eu pour objectif de mettre en place un criblage de méthodes sélectionnées sur sites en conditions réelles et, à la même occasion, d’optimiser les méthodes selon différents paramètres (la forme des arbres, la sécurité des opérateurs, …). Cette seconde partie, ciblant seulement des Peupliers noirs, a mis en évidence différentes contraintes et a révélé l’efficacité partielle de certaines méthodes. La dernière Phase en champ a montré l’efficacité de trois traitements sur des Peupliers à 6 mois après traitement (une méthode mécanique, une méthode mécanique couplée à une méthode biochimique et une méthode mécanique couplée à une méthode thermique). Les arbres traités en champ seront observés par l’équipe d’ARBEAUSOLutions en 2018 pour confirmer l’efficacité à 12 mois après traitement. En septembre 2017, deux de ces trois méthodes efficaces ont fait l’objet d’un dépôt de brevet qui permettra de poursuivre les essais in situ sans problème de propriété industrielle. Les résultats de cette recherche suggèrent que l’efficacité d’une méthode de dévitalisation dépend de l’agressivité et de la période d’application du traitement pour éviter que l’arbre ne réponde par la production de rejets et drageons pour garantir sa survie
The woody vegetation implanted on dikes and dams is well known for its many positive effects including bank stabilization, biodiversity, shade, etc. Thus, managers have left trees growing on these sites. But, recent studies show that trees and their root systems in particular may cause a range of damage such as uprising, cracking and deconstruction leading to internal risks and external erosion risks for hydraulic structures. A strengthening of the regulations for dikes and dams has obliged managers and owners to ensure the control, the technical monitoring and maintenance of their structures. However, regulations about use of plant protection products have also been reinforced, particularly with the ministerial ruling of 4 may 2017 (NOR : AGRG1632554A) forbidding the use of such products (including chemical herbicides) less than 5 m from bodies of water. These regulations in constant evolution forced a change in the usual practices thereby leaving managers confronted with an important problem of vegetation developing on their dikes and dams. Management plans must be elaborated in order to conciliate security, environmental and landscape issues. But traditional mechanical methods (logging, cutting and root extraction) are destructive for hydraulic structures and landscapes. It is urgent to set up preventive management techniques on young trees which potentially could constitute a risk when they grow.This thesis focuses on the search of alternative methods of devitalization of young trees generating risks on dikes and dams. The first part of research, divided in three Phases, consisted of screening and optimizing in greenhouse and field a range of possible and effective methods on the most predominant tree species found on hydraulic structures in France. The second part, also divided in three Phases, aimed to put in place a screening of selected methods on field test methods, and, at the same time, optimize methods according to specific parameters (trees shape, security of workers…). This second part, only conducted on black Poplars, has highlighted various constraint and revealed partially effective methods. The last Phase in field, realized only on black Poplars, has shown the effectiveness of three methods (mechanical wounding, mechanical wounding coupled with biochemical, mechanical wounding coupled with thermal) at six months after treatment. The trees treated in the field will be observed by ARBEAUSOLutions staff in 2018 to confirm the efficiency twelve months after treatment. In September 2017, two potential effective methods have been submitted for patent protection in order to enable further tests in situ and ensure protection of industrial property rights. The results of this research suggest that the effectiveness of strategies for devitalization depends on the intensity and timing of treatments to avoid that the tree responds by initiating resprouts and suckers for its survival

Une étude expérimentale du comportement plastique des tôles métalliques a été réalisée sur quatre nuances d'aciers d'emboutissage, grâce à un dispositif original de traction biaxiale. Les résultats, analyses dans l'hypothèse d'un écrouissage isotrope, montrent que les surfaces d'écoulement plastique présentent un certain nombre de tendances systématiques : forte courbure au voisinage de la déformation équibiaxiale, faible courbure près de la déformation plane. Des essais séquentiels traction biaxiale-traction uniaxiale indiquent toutefois, par rapport à cette premiere analyse, un certain degré d'anisotropie de l'écrouissage. Un programme de calcul par différences finies à d'autre part été mis au point pour le gonflement hydraulique d'une tôle. Les influences de l'écrouissage, de la sensibilité à la vitesse de déformation et de la forme de la surface d'écoulement plastique ont été étudiées. Des confrontations entre les prévisions du programme et des résultats expérimentaux de la littérature ont montré qu'un bon accord calcul/expérience pouvait être obtenu grâce à une prise en compte plus réaliste des caractéristiques de forme de la surface d'écoulement

Les hydroliennes font partie des dispositifs innovants d’énergie qui pourraient contribuer à ladiversification de la production d’électricité d’origine renouvelable. Les travaux réalisés dans le cadrede cette thèse avaient pour objet l’hydrolienne HARVEST, type d’hydrolienne constitué de turbines àflux transverse carénées ; il s’agissait, à partir d’un prototype complet, d’analyser l’interaction desdifférents phénomènes physiques mis en jeu et étudiés séparément jusqu’à lors, de valider les outilsnumériques développés au laboratoire LEGI et plus généralement de démontrer l’intérêt du concept.Ce prototype a été conçu, fabriqué, installé et testé dans un canal EDF à ciel ouvert situé près deGrenoble. Les résultats obtenus sont très encourageants en matière de performance énergétique, decomportement mécanique et de maîtrise de l’impact sur le cours d’eau. Ce mémoire se clôt par desconclusions d’ordre technologique des travaux présentés et sur une ouverture sur les possibilitésd’industrialisation du concept
Instream water turbines belong to the innovative energy which could contribute to the diversificationof renewable power sources. Works done during this thesis aims at contributing to the overallobjective of developing the HARVEST turbine, a cross flow ducted turbines concept, in realizing andtesting an entire prototype to demonstrate the value of the concept, to understand physicalphenomena involved and to validate the numerical applications developed in the laboratory LEGI.This prototype has been put and tested in an EDF open channel near Grenoble. The results are veryencouraging in terms of energy performance, mechanical behavior and control of the impact on thewater channel. This memory is ending with technological conclusions on the presented work andopenings on the possibilities of industrialization of the concept

Interrogeant les rapports entre ordre social et irrigation, cette thèse étudie la trajectoire d'un dispositif hydraulique intermédiaire relevant à la fois de l'état et d'une gestion collective locale: l'Association Syndicale du Canal de Manosque (France). Pour cela, ce travail se penche sur les controverses au cours des quelles à partir des années 1990 le devenir du canal fut l'objet de disputes entre une société parapublique, les services de l'état, des élus locaux et la population locale. Je montre alors comment les interventions des ingénieurs de la société parapublique sur ce canal créent du politique. Elles ouvrent un jeu de pluralisme légal. Elles interfèrent avec les tensions structurelles entre les autorités dans la définition de leur sphère de compétence. Elles reconfigurent les dépendances réciproques au sein de la population locale autour de l'eau et du foncier. Elles s'accompagnent de l'émergence d'arènes de négociation. La "modernisation" des arrosages est ainsi un processus conflictuel conduisantà une reconfiguration de l'espace hydraulique, juridique, social et public tandis que la société parapublique fait entrer une partie des eaux dans des régulations marchandes, l'association syndicale change de nature en organisant les intérêts d'acteurs stratégiques autour de la gestion des externalités produites. Cette thèse invite ainsi à adopter une démarche qui privilégie la dimension relationnelle, interne et externe, de ce qui relève de l'état, de l'industrie, du collectif et des individus autour de l'eau. Elle propose de considérer les limites entre ces divers domaines de la vie sociale comme le résultat d'un processus conflictuel et négocié
Questioning the relatioship between social order and irrigation, this thesis explores the trajectory of an intermediary hydraulic apparatus that combines state and collective action: l'Association Syndicale du Canal de Manosque (france). This study investigates the controversies since the 1990s abiut the future of the irrigation canal that have involved engineers of a paragovernmental enterprise, state agents, elected representatives and members of the local population. It shows how interventions of these engineers around the canal generatepolitical tensions. They create a game of legal pluralism. They interfere with structural tensions between authorities about the definition of their field of action. They reconfigure dependencies among the local population about water and land access. They accompany the emergence of different negocoations arenas. The modernization of irrigation is thus a conflict-ridden process, which leads to the reconfiguration of hydraulic, juridical, social and public space. Whereas the paragovernmental enterprise put some of the water into market-based regulations, the activity of the association syndicale changesby organizing strategic actor's interests around the management of the externalities produced. This thesis proposes the development of an approach that tackles the internal and external relational aspects of hydraulic affairs as they come under state, industry, collective or individual action. It seeks to consider the limits between these different fields of social life as the outcome of a conflict-ridden and negotiated process

Les tills compactés sont largement utilisés comme noyau des barrages en remblai dans le Nord québécois. La mise en place en différentes couches successives laisse présager un rapport d’anisotropie (rK) de la perméabilité différent de l’unité. Différents montages expérimentaux sont disponibles dans la littérature pour évaluer l’anisotropie de la conductivité hydraulique sur plusieurs types de sols. Toutefois, ces méthodes présentent deux principaux désavantages : i) le rapport d’anisotropie est évalué sur deux échantillons distincts et ii) la procédure expérimentale peut potentiellement remanier l’échantillon par des manipulations hasardeuses. Dans l’objectif d’améliorer la caractérisation du rapport d’anisotropie des tills compactés, un nouveau perméamètre cubique a été conçu. Cette nouvelle cellule permet de quantifier le paramètre rK dans le domaine saturé ou quasi-saturé, et ce sans démanteler la cellule. Successivement, une percolation verticale et une horizontale sont effectuées sur un même échantillon. Une procédure spéciale a été développée afin de limiter l’écoulement dans les pierres poreuses inactives, i.e. parallèles à l’écoulement. Une solution de gélatine bovine qui est solide à une température inférieure à 30°C est utilisée afin de sceller ces pierres inactives. De l’eau chaude à 60°C permet de chasser cette gélatine sans démanteler la cellule. Un nouvel essai de perméabilité peut ainsi être effectué sur le même échantillon, mais selon une autre direction. Le nouveau perméamètre et la procédure ont permis d’évaluer l’effet de la mise en place et de la teneur en pierre sur rK. Pour une analyse dans le domaine quasi-saturé, le rapport d’anisotropie varie de 3 à 7 pour une mise en place du côté sec de la courbe Proctor. Pour le côté humide, le rapport d’anisotropie est près de l’unité. Cependant, la procédure développée pour des conditions saturées devrait être utilisée pour confirmer ces résultats. En conclusion, un outil intéressant a été conçu pour quantifier le rapport d’anisotropie des tills compactés, une problématique importante pour l’analyse des barrages en remblai. Mots clés: perméabilité, anisotropie, perméamètre cubique, tills compactés, barrage en remblai
Compacted tills are widely use as core of embankment dams in northern Quebec. It is expected that placement method in successive layers may result in a permeability anisotropy different from unity. Various experimental techniques are available to assess the permeability anisotropy for different types of materials. However, these methods have two principal disadvantages: i) the anisotropy rapport is evaluated on separate samples and ii) the experimental procedure could potentially disturb the sample by inappropriate manipulations. In order to improve the characterization of the anisotropy rapport of compacted tills, a new square cell was built. This new cell is able to quantify the anisotropy rapport in both states, saturated and almost saturated conditions. The permeability under vertical and horizontal flow is assessed on a single sample and a new experimental procedure has been developed to minimize preferential seepage paths along the porous stones. Injection of bovine gelatin is used to temporarily seal the porous stones perpendicular to the flow path (unused). Continuous hot water flow is used to extract the gelatin once the permeability testing is done. This new device and procedure have been successfully tested to evaluate the effect of placing method and stone content on the permeability anisotropy of compacted tills. For an analysis in quasi-saturated state, the anisotropy rapport is greater than 3 or 7 for a dry compaction. On the wet side, the anisotropy rapport is close to one. However, the procedure developed in the saturated condition should be used to confirm these results. In conclusion, this project has helped to build a useful tool to quantify the anisotropy rapport of tills, an important issue in the evaluation of embankment dams. Key words: permeability, anisotropy, square permeability cell, compacted tills, embankment dam.

Le travail a pour thème général l'étude des bassins à houle. Dans un bassin de carène de type canal, on se propose d'étudier les commandes en boucle ouverte des batteurs de manière à générer une houle donnée : onde plane ou superposition d'ondes planes. Le modèle représentatif de la propagation de la houle dans le bassin est un système d'équations aux dérivées partielles, équations linéarisées de l'hydrodynamique. Nous avons envisagé deux méthodes de résolution numérique des équations. La première technique est basée sur la méthode des éléments finis en espace et un schéma d'intégration de Newmark en temps. Etant donné que le nombre d'inconnues croît avec la taille du bassin, cette technique est rapidement devenue trop coûteuse en temps calcul et a dû être abandonnée. Par contre, la méthode de décomposition spectrale de l'opérateur stationnaire du problème donne des formules explicites et, par suite, demande un faible coût calcul. C'est pour cette raison que tous les essais ultérieurs ont été pratiqués selon cette seconde méthode. Nous avons tout d'abord appliqué cette technique au calcul du mouvement de la houle dans le bassin. Ensuite, le problème de contrôle a été abordé sous différents aspects. Nous avons effectué la création et l'entretien de la houle par des techniques d'optimisation, avec un ou deux batteurs contrôlables. Enfin, les effets liés au second ordre ont également été étudiés. Enfin, les problèmes de contrôlabilité exacte sont abordés en utilisant les techniques développées par J. L. Lions dans le cadre de la méthode HUM.

Les reseaux de drainage peuvent etre victimes d'accidents de fonctionnement compromettant leur perennite. Un des accidents les plus graves concerne le colmatage mineral des drains, c'est un phenomene irreversible. Il existe des criteres granulometriques pour la prevision du risque de colmatage mineral des drains agricoles, mais leurs limites ont ete souvent mises en evidence par la pratique du drainage. Prevoir le risque de colmatage mineral des drains implique le connaitre et de comprendre le comportement du sol pres du drain. Trois grands types de phenomenes ont ete mis en evidence a l'interface sol/drain: l'organisation des ecoulements dans le sol a l'approche du drain, l'action de l'eau en mouvement sur le sol traverse, le cycle sedimentation/erosion/transport des particules de sol a l'interieur du drain. Seuls les deux premiers phenomenes sont abordes dans la presente etude; ils permettent de comprendre la premiere partie du colmatage mineral interne des drains, c'est-a-dire la penetration de particules de sol par les perforations. Une serie d'experiences en cuve de sable couplee avec un modele numerique aux elements finis permet de visualiser l'organisation de l'ecoulement a l'interface sol/drain et de connaitre les valeurs maximales atteintes par le gradient hydraulique, donc d'evaluer les forces hydrodynamiques qui s'exercent sur les partiucles de sol. Parallelement, un test a ete mis au point qui permet d'evaluer la resistance des sols a l'action de l'eau s'ecoulant vers les perforations du drain. Les resultats des tests associes a des donnees de terrain permettent de proposer une typologie des comportements des sols

Les ouvrages situés dans un milieu fluvial et maritime subissent, durant leur vie, des sollicitations variables hydromécaniques, physicochimiques et climatiques qui contribuent à leur éventuelle détérioration. C'est le cas par exemple des piles de ponts, des fondations d'éoliennes en mer (offshore, par exemple les mono-pieux) et d'autres ouvrages portuaires. Parmi les phénomènes qui en résultent, l'affouillement local a été identifié comme l'un des principaux facteurs. Aux Etats-Unis, au cours des 30 dernières années, un millier de ponts se sont effondrés à cause de défaillances liées à l'érosion. Cependant, les facteurs engendrant ce phénomène restent un problème à régler de façon radicale. Afin de mettre en lumière numériquement les processus d'érosion précédemment cités, un couplage LPT-VOF (Lagrangian Particle Tracking-Volume Of Fluid) a été étudié et intégré dans le code de calculs OpenFOAM@. Le mouvement des particules dans le LPT est gouverné par les trois lois de Newton alors que le mouvement du fluide est localement basé sur l'équation de Navier-Stokes. La possibilité de réalisation d'une collision entre deux particules est alors estimée directement en fonction de leurs positions et de leur vitesse relative pendant un pas de calcul. L'interaction solide-fluide est prise en compte par la force de trainée et les forces de pression s'exerçant sur les particules. Pour valider le couplage entre deux phases fluide-air, les résultats numériques de la rupture de barrage dans un canal hydraulique ont été comparés aux mesures expérimentales de profils de surfaces libres et de vitesses d’écoulement. Ensuite, l'hydrodynamique de l'écoulement autour d'un cylindre vertical à l'échelle semi-industrielle a été étudiée. En présence de phase solide, la variation de la vitesse de sédimentation et de la hauteur d'une particule en fonction du temps est comparée aux résultats expérimentaux issus de la littérature pour différentes viscosités de fluide. Durant la campagne expérimentale, plusieurs essais ont été faits concernant l'érosion d'un lit granulaire placé en aval d'une rupture de barrage. Grâce aux trois diamètres des particules, l'accent est mis sur l'influence de la porosité du lit granulaire sur la profondeur d'érosion. Les comparaisons expérimentales-numériques se montrent très concluantes. Enfin, dans le but d'aboutir à une simulation à taille réelle, une modélisation multi-échelles de l'affouillement autour d'un cylindre vertical a été menée. Les confrontations entre les résultats numériques avec les données expérimentales issues de la littérature nous ont permis d'identifier des zones à risque, d'interpréter le rôle de la porosité, de la cohésion, et des régimes d'écoulement
Structures located in a fluvial and maritime environment undergo variable hydromechanical, physicochemical, and climatic stresses that possibly contribute to their possible deterioration. Bridge piers and offshore wind turbine foundations (monopile and suction monopod foundations) are examples of such structures. Among the resulting phenomena, local scour has been identified as one of the main phenomena resulting from the aforementioned conditions. In the United States, over the past 30 years, a thousand bridges have collapsed due to erosion-related failures. However, the factors causing this phenomenon remain a problem to be radically addressed. To numerically highlight the erosion processes mentioned above, a VOF-LTP (Volume Of Fluid - Lagrangian Particle Tracking) coupling was studied and integrated into the OpenFOAM code. The movement of particles in the LPT is governed by Newton's three laws while the movement of the fluid is locally based on the Navier-Stokes equation. The possibility of a collision between two particles is then estimated directly as a function of their positions and their relative velocity during a computational time step. The solid-fluid interaction is taken into account by the drag force and the pressure forces acting on the particles. The numerical results of dam break flows in a hydraulic channel were compared with experimental measurements of free surface profiles and flow velocities to validate the coupling between two fluid-air phases. Then, the hydrodynamics of the flow around a vertical cylinder on a semi-industrial scale was studied. In the presence of a solid phase, the trajectory and sedimentation velocity of a sphere as a function of time is compared with the experimental results obtained from the literature for different fluid viscosities. During the experimental campaign, several tests were carried out concerning the erosion of a granular bed downstream of a dam break. Three particle sizes were used to focus on the influence of the porosity of the granular bed on the depth of erosion. The numerical results have shown a good adequation with experimental results. Finally, to achieve a full-size simulation, multi-scale modelling of the scour around a vertical cylinder was carried out. The comparisons between the numerical results with the experimental data from the literature have enabled us to identify risk areas, to interpret the role of porosity, cohesion, and flow regimes

Des recherches récentes démontrent que les normes nord-américaines de construction et de dimensionnement des ponts sous-estiment les efforts engendrés lors de collisions de camions ou de barges avec un pont. La majorité des recherches sont menées par modélisations, puisque l’étude d’une collision pleine échelle est très coûteuse. Afin de mener des recherches au sujet des charges d’impact pour l’étude des mécanismes d’endommagement ainsi que des méthodes de réhabilitation, il serait intéressant qu’une méthode d’essai en laboratoire soit développée. Une façon innovatrice de reproduire ces charges serait de procéder par des tests hybrides en temps réel avec un vérin hydraulique dynamique pour l’application des charges. Or, les charges d’impact sont caractérisées en force et le contrôle en force des vérins hydrauliques dynamiques en boucle fermée cause problème. La problématique est due à une faible stabilité de contrôle en boucle fermée ainsi qu’une faible précision des charges appliquées. Ces problèmes peuvent être évités par l’ajout d’un mécanisme flexible entre le vérin et la structure à tester. La déflexion du mécanisme est utilisé comme rétroaction pour contrôler le vérin. En connaissant la rigidité du mécanisme et en contrôlant sa déflexion, un contrôle indirect en force peut être accompli selon la loi de Hooke. Le projet présenté dans ce mémoire consiste à développer et à optimiser un tel mécanisme d’une capacité de [plus ou moins] 50 kN. Son effet sur la stabilité et la performance de la boucle de contrôle est étudié par modélisation et par essais en laboratoire, sa conception et ses principes de fonctionnement sont décrits, son comportement sous sollicitation statique et dynamique est analysé et discuté. Les résultats obtenus montrent l’excellent comportement du prototype sous chargement statique et dynamique ainsi que l’amélioration des performances de contrôle en force avec un vérin hydraulique.

Ce travail fournit des resultats sur les ecoulements gravitaires a surface libre en regime laminaire des fluides visqueux ou viscoplastiques. Il est base a la fois sur l'hydraulique classique et sur le comportement viscoplastique des materiaux consideres. Des fluides modeles d'aspect proche des materiaux bruts ont ete selectionnes, puis soigneusement prepares, et caracterises ensuite. D'autre part, sur deux plate-formes nous avons etudie l'ecoulement uniforme, l'ecoulement graduellement varie et le probleme de rupture de barrage. En ecoulement uniforme, notre etude reprend la similitude entre cet ecoulement et l'ecoulement dans les conduites en regime etabli. L'idee de separer les effets visqueux des effets plastiques a permis de representer d'une maniere rationnelle les solutions analytiques de la litterature et aussi d'evaluer : le coefficient de perte de charge dans une section de forme quelconque, et le profil de vitesse dans le plan de symetrie d'une section rectangulaire. Les resultats theoriques sont comparables a ceux des experiences effectuees. En ecoulement graduellement varie, il n'est pas possible en general de se contenter d'une simple extension de l'hydraulique classique. Nous montrons le role du nombre de froude dans le coefficient de perte de charge, et nous confirmons l'interet d'une analyse recente ou la specificite du comportement plastique est bien prise en compte. Dans le probleme de rupture de barrage, les approches theoriques tenant compte de l'inertie, des dissipations visqueuses, de la pente du canal et de la plasticite, sont etablies, comparees et confirmees. En outre, dans les canaux lisses, le phenomene de glissement a ete identifie, et modelise ensuite sur des fluides viscoplastiques.

Cette thèse se compose de trois articles qui s’insèrent dans une même problématique sur les interrelations entre les secteurs financier et réel en Corée du sud. Notre analyse empirique a vérifié le bon fonctionnement de certains composants du mécanisme de transmission entre les secteurs financier et réel. Tout d'abord, nous avons constaté que le canal du crédit bancaire a fonctionné comme l'un des canaux de transmission de la politique monétaire (Chapitre1). Ensuite, nous avons vérifié empiriquement que la capitalisation des banques est un facteur important dans la transmission des chocs de politique monétaire (Chapitre2). Enfin, notre analyse sur l’interaction entre le prix de l’immobilier et le crédit bancaire a montré qu’il existait une relation à long terme entre les prix de l'immobilier et les prêts bancaires (Chapitre 3). Comme vérifié empiriquement dans notre analyse, le secteur financier et le secteur réel sont étroitement liés par le choc financier ou réel. Les résultats mettent en valeur les points suivants vis-à-vis des politiques monétaires et de supervision. Premièrement, il est important que la politique monétaire prenne en compte la régulation du capital et son effet sur l’économie. Deuxièmement, en prenant en compte le fait que le prêt hypothécaire est très étroitement lié à la conjoncture économique en Corée, l’instrument de la politique macroprudentielle pour réduire la procyclicité est nécessaire. La banque centrale et l’autorité prudentielle peuvent collaborer à développer ces instruments
This thesis consists of three Articles that fit into the same issue on the interrelationships between the financial and real sectors in South Korea. Our empirical analysis has verified the correct functioning of certain components of the transmission mechanism between the financial and real sectors. Firstly, we found that the bank lending channel has functioned as one of the transmission channels of monetary policy (Chapter 1). Then, we verified empirically that the capitalization of banks is an important factor in the transmission of monetary policy shocks (Chapter 2). Finally, our analysis of the interaction between property prices and bank lending has shown that there is a long-term relationship between property prices and bank lending (Chapter 3). As empirically verified in our analysis, the financial sector and the real sector are closely linked through shocks, either financial or real. The results highlight the following points vis-à-vis the monetary policy and macroprudential policy. First, it is important that monetary policy takes into account the capital regulation and its effect on the economy. Second, taking into account the fact that the mortgage is very closely linked to the economic situation in Korea, macroprudential policy instruments is required to reduce procyclicality. The central bank and the supervisory authority can collaborate to develop these instruments

En période de crue, le rejet d'eaux de drainage dans les émissaires à surface libre apparaît comme une cause possible de formation d'inondations, car il introduit dans le réseau hydrographique des eaux qui auraient pu circuler de manière diffuse en l'absence de drainage (infiltration ou ruissellement). Il apparaît aussi comme une source de pollution du milieu naturel, en déversant des nutriments ou certains traitements phytosanitaires lessivés. Les modifications liées à la présence du drainage sont cependant difficiles à évaluer.En revanche, le rôle du réseau d'émissaires peut être mieux évalué et maîtrisé, dans la mesure où les écoulements empruntent des cheminements connus. La profondeur du débouché des collecteurs enterrés est un facteur aggravant pour la formation de certaines crues car la capacité de transfert des fossés est augmentée par leur approfondissement. Une manière possible de compenser ce facteur est de favoriser le ralentissement des crues dans le réseau en surcapacité.Le débouché des collecteurs joue ainsi un double rôle : il apporte par le rejet des eaux de drainage une contribution aux crues et aux pollutions, mais peut aussi être le point où le fonctionnement du drainage perd de son efficacité si l'on intervient pour ralentir les écoulements dans le fossé.Le présent travail vise à préciser ce double rôle. Il s'appuie sur des expérimentations de terrain, menées sur un réseau de drainage et d'assainissement agricoles en Seine-et-Marne. Les débit de rejet de collecteurs de drainage enterrés sont suivis en continu pendant les crues, conjointement aux débits et hauteurs de l'eau dans le fossé d'assainissement. Les données d'une expérimentation sur modèle réduit hydraulique viennent compléter les observations de terrain. Ce modèle réduit est constitué de la jonction d'une conduite circulaire et d'un canal rectangulaire, alimentés par des débits contrôlés indépendamment.La compréhension des processus hydrauliques de cette jonction particulière, et leur modélisation par une loi de comportement, sont effectuées dans un objectif plus global de connaissance du fonctionnement de certains petits bassins versants agricoles fortement drainés.Ces recherches débouchent sur des conséquences en termes d'ingénierie, pour l'évaluation d'impacts d'activités anthropiques sur le milieu naturel, ou la maîtrise des écoulements afin de réduire les risques d'inondation. Elles améliorent également la connaissance de processus hydrauliques et hydrologiques clés dans le domaine des rejets.

Lors des crises (sécheresses ou crues) les données hydrométriques participent directement aux processus de décision pour la gestion en temps réel de la ressource en eau mais également à l'analyse a posteriori pour le règlement des litiges. Pour pouvoir prendre des décisions cohérentes, il est alors essentiel de connaître l'incertitude associée aux données de débit. Si les techniques hydrométriques se sont nettement améliorées au cours des dernières décennies, l'estimation des incertitudes reste un défi pour la communauté de l'hydrométrie.Cette étude, portant sur la quantification des incertitudes des jaugeages au courantomètre, s'inscrit dans une suite de travaux récents dont la perspective vise la mise à jour potentielle de la norme ISO 748. Une méthode de propagation analytique des incertitudes, nommée FLAURE, est exposée dans ce manuscrit. Elle permet de pallier les inconvénients des méthodes existantes et vise l’objectivation des différentes sources d’incertitude. Une attention particulière est portée au terme prépondérant d’incertitude dû à l’intégration latérale des profils de vitesse et de bathymétrie (u’m). Pour cela un lien a été établi entre un indice de qualité d’échantillonnage et les erreurs d’interpolation latérale des profils grâce à l’étude de jaugeages à haute résolution latérale de mesure.En l’absence d’étalon de référence en termes de débit d’un cours d’eau, l’apport des essais interlaboratoires, permettant d’obtenir une estimation de l’incertitude dans les conditions des essais, est discuté. La confrontation des approches analytiques à deux campagnes d’essais interlaboratoires a montré les limites de ces deux approches et n’a pas permis de mettre en évidence une méthode analytique fiable. Néanmoins, la multiplication des campagnes d’essais de ce type dans des conditions variées permettra, à terme, d’aboutir à un calcul d’incertitude plus fiable grâce notamment à l’estimation de composants d’incertitude jusqu’alors omis
During crisis (droughts or floods) hydrometric data are essential for decisions, in real-time, related to water resource management but also afterwards in cases of disagreement. Discharge measurements are the first step to produce such data and associated uncertainty has to be estimated in order to make coherent decisions. Although discharge measurements techniques have improved in recent years, uncertainty analysis is still a challenge in hydrometry.This study aims to estimate uncertainty in discharge measurements using the velocity-area method with potential perspective of ISO 748 standard updating. Different analytical methods, that follow the guide to the expression of uncertainty in measurement, are available in the literature, all with their own limitations and drawbacks. To address the limitations of existing methods, this study presents a new methodology, called FLAURE, to estimate the uncertainty components. Special attention is given to the estimation of u’m component related to cross-sectional interpolation errors. High-resolution reference gaugings are used to assess the uncertainty component through a statistical analysis. The method then establishes an explicit link between the estimation of cross-sectional interpolation errors and a sampling quality index.It is a challenging task to assess which analytical method provides the best uncertainty estimation due to the lack of streamflow measurement reference standards in natural streams. A useful tool to empirically estimate the uncertainty of a gauging method is the field inter-laboratory experiments. This study presents a comparison between analytical methods and two field inter-laboratory experiments. The comparison has shown the limits of these two approaches and has not highlighted the best analytical method. However, further comparisons, with various site conditions, between the two approaches will probably consolidate analytical methods and improve the reliability of discharge uncertainty estimates

Ce mémoire présente les résultats d’une étude du comportement sous sollicitations monotones et cycliques de l’argile sensible de Beauharnois. Cette étude entre dans le cadre d’un projet de recherche qui vise à faire une caractérisation dynamique des argiles sensibles de la mer Champlain. Une campagne d’investigations géotechniques a été effectuée sur le site de Beauharnois qui a permis de faire le prélèvement de plusieurs échantillons de très haute qualité à l’aide de l’échantillonneur Laval (Qualitas, 2014) et la réalisation d’une caractérisation géotechnique détaillée du dépôt tant in situ qu’au laboratoire. Le comportement mécanique a été étudié par des essais oedométriques, des essais triaxiaux et des essais de cisaillement simple à volume constant. Les essais sous sollicitations monotones ont permis de déterminer l’état limite de l’argile ainsi que les paramètres des Mohr-Coulomb à la rupture initiale et aux grandes déformations. L’étude du comportement de l’argile sous sollicitations cycliques a permis de déterminer la résistance cyclique du sol et aussi de mieux comprendre les mécanismes de dégradation de la résistance et de rupture sous ces sollicitations. Les résultats montrent que le sol peut subir un ramollissement cyclique avec de grandes déformations lors d’une sollicitation cyclique. La comparaison des résultats de cette étude avec d’autres études sur des argiles de la mer Champlain a permis de mettre en évidence la similitude du comportement de ces argiles sensibles.
This M.Sc thesis presents the results of a study of the behaviour of the sensitive Beauharnois clay under monotonic and cyclic loading. This study is a part of a research project for the dynamic characterizations of sea Champlain clay. A geotechnical investigation was carried out at Beauharnois site with performing several in situ tests and sampling clay by using high quality sampler. A laboratory testing program was carried out in order to do a geotechnical characterization of the soil and to study the behaviour under monotonic and cyclic loading. The mechanical behaviour was studied by triaxial tests and simple shear tests. The limit state curve and critical state line of the clay were determined by undrained triaxial tests. The cyclic tests were used to determine the cyclic résistance of the soil and also to understand the degradation process of strength of the soil and the mechanisms of failure under these loading. The results show that the soil can perform a cyclic softening with large déformations during a cyclic stress. The comparison of the results of this study with other studies on sea Champlain Sea clay show that there is the same behaviour under cyclic loading.

Le caloduc oscillant est étudié depuis plus d'une vingtaine d'années, mais n'est utilisé, pour l'instant,que pour le refroidissement de composants électroniques. Il y a actuellement un engouement pour élargir l'utilisation de cette technologie au refroidissement d'équipements dissipatifs embarqués. Toutefois, malgré de nombreuses études expérimentales et numériques, Je comportement chaotique d'un caloduc oscillant rend difficile la prévision de son fonctionnement dans des conditions encore jamais rencontrées. Avant de pouvoir l'implémenter dans une application liée au transport, il est nécessaire de s'intéresser aux conditions sévères qu'un caloduc oscillant pourrait rencontrer dans un tel contexte.La présente étude porte sur la validation expérimentale de l'utilisation d'un caloduc oscillant sous diverses conditions sévères. Pour cela, un premier dispositif permet l'observation du comportement du caloduc oscillant lors de variations temporelles des conditions opératoires observées durant un trajet aérien type, ou durant La présence de vibrations mécaniques. Le caloduc oscillant prouve ainsi son utilisation possible dans ce contexte. Deux autres dispositifs permettent l'analyse des performances et limites de fonctionnement pour des puissances (8,4 kW) et densités de puissances thermiques (53 W/cm2) bien supérieures à ce qui est observé classiquement dans la littérature. L'eau s'est montrée le fluide. le plus propice à ces niveaux de puissances,comparée au pentane et au méthanol. Ces deux dispositifs permettent également l'observation du comportement lors d'une répartition uniforme ou non de la puissance thermique injectée sur différentes sources chaudes. Des études paramétriques ont été menées sur les différents dispositifs pour les trois fluides de travail, couplées à des visualisations infrarouges, et permettent d'approfondir la compréhension de l'influence des conditions opératoires: le taux de remplissage, la répartition de la puissance et la température de source froide influencent de façon importante non seulement les performances, mais aussi la limite d'assèchement du caloduc oscillant
The pulsating heat pipe has been studied for more than twenty years, but is, for the time being, only used for the cooling of electronic components. Tbere is currently a keen interest in expanding the use of this technology to the cooling of embedded dissipative equipment. However, despite numerous experimental and numerical studies, the chaotic behavior of an pulsating heat pipe makes it difficult to predict its functioning under conditions never before encountered. Before being able to implement it in a transport-related application,it is necessary to consider the severe conditions that a pulsating heat pipe could encounter in such a context.The present study deals with the experimental validation of the use of a pulsating heat pipe under various severe conditions. For this purpose, a first device is made to observe the behavior of the pulsating heat pipe during temporal variations of the operating conditions observed during a typical flight or during the presence of mechanical vibrations. The pulsating heat pipe thus proves its possible use in this context. Two other devices serve the analysis of performance and operating limits for powers (8.4 kW) and heat flux densities(53 W/cm2) much higher than conventionally observed in the literature. Water is the most favorable fluid at these power levels, compared to pentane and methanol. These two devices also make it possible to observe the behavior during a uniform or non-uniform distribution of the injected thermal power on various hot sources. Parametric studies have been carried out on the various devices for the three working fluids, coupled with infrared visualizations, to deepen the understanding of the influence of the operating conditions: the filling ratio,power distribution and cold source temperature not only significantly influence performance but also the drying limit of the pulsating heat pipe

La R.D. Congo possède l’un de taux de desserte en électricité le plus faible au monde (moins de 1 % en zones rurales) malgré son important potentiel hydroélectrique estimé à 100.000 MW. Pour accroitre le taux de desserte en électricité en construisant des microcentrales hydroélectrique, il est impérieux d’utiliser une technologie simple, fiable, robuste et peu coûteuse. La turbine à vis d’Archimède apparait comme une solution appropriée à ces exigences. Nous avons ainsi conçu et fabriqué localement (à Lubumbashi) un banc d’essai d’une turbine à vis d’Archimède possédant seulement deux hélices et des pas larges (β = 30° et β = 45°). L’objectif étant de simplifier la fabrication et réduire la quantité d’acier utilisé pour la vis par rapport aux vis utilisées en Europe et aux U.S.A. Le banc d’essais nous a permis d’obtenir six configurations combinant la pente de la vis (α = 22,5°, 30° et 37,5°) et les pas. La combinaison la plus optimale est la configuration de la vis inclinée de α = 22,5° par rapport à l’horizontale et dont l’hélice est orientée de β = 45° sur le moyeu (p45H22).

En second lieu, vient la configuration de la vis inclinée de α = 30° et dont l’hélice est orientée de β = 45° sur le moyeu (p45H30). Ces deux configurations ont respectivement un rendement à débit nominal de 89 et 86 %./D.R. Congo has an electricity service rate that ranks as the lowest in the world (less than 1% in rural areas) despite its large hydroelectric potential estimated at 100,000 MW. To increase the rate of access to electricity by constructing small hydropower plant, it is imperative to use simple technology, reliable, robust and inexpensive. The Archimedean screw turbine appears to be an appropriate solution to these requirements. We have designed and manufactured locally (in Lubumbashi) a test bench for Archimedean’s screw turbines having two blades only and a large pitch p function of β ( β = 30 ° and β = 45 °, β being the orientation angle of the blade on the screw cylinder). The goal is to simplify manufacturing and reduce the amount of steel used for the screw relative to the screws used in Europe or in USA. The test bench has allowed the experiments with six configurations combining the slope of the screw (α = 22.5 °, 30 ° and 37.5 °) and the pitch p (with varying rotation speed). The optimal combination appeared to be the configuration of the screw inclined at α = 22.5 ° relative to the horizon and with an helix β = 45 ° on the cylinder of the screw. The second best configuration has an inclined screw α = 30 ° and the helix which is oriented β = 45 °. These two configurations each have a global efficiency of 89% and 86%, respectively.

Doctorat en Sciences de l'ingénieur
info:eu-repo/semantics/nonPublished

Determination par la methode de fourier de l'equation analytique de la surface libre et de celle du profil de vitesse dans une section quelconque de l'ecoulement. Etude de la propagation des ondes de surface de faible amplitude dans un ecoulement a gradient vertical de vitesse. Etude par une methode d'elements finis bidimensionnels des ondes non lineaires d'obstacle. Verification des resultats theorique obtenus par une etude experimentale en canal hydraulique

L'auteur décrit les évolutions aboutissant au traitement curatif conservateur des cancers du canal anal. Il situe les facteurs pronostiques, permettant d'identifier les patients nécessitant une intensification thérapeutique. Ses travaux ont abouti à 3 articles originaux publiés dans des revues internationales en premier auteur. Les deux premiers, rétrospectifs, rapportent les résultats cliniques du contrôle local, de la survie et des complications pour les cancers du canal anal et de la marge anale. Une étude multivariée individualise le stade tumoral et ganglionnaire et la réponse au traitement comme facteurs pronostiques de la survie, la taille tumorale, la réponse au traitement et l'intervalle entre les deux séquences d'irradiation pour le contrôle local et la dose totale d'irradiation pour les complications tardives. Seul le stade tumoral est pronostique du contrôle local et de la survie des cancers de la marge anale. Le troisième article décrit les résultats préliminaires d'un essai de phase II, dont il est l'investigateur, évaluant la tolérance et la réponse d'intensification thérapeutique par une chimiothérapie d'induction et concomitante à l'irradiation pour des tumeurs de mauvais pronostique. La tolérance est satisfaisante avec de faibles réductions de dose, et 93 % de réponses complètes sont constatées en fin de traitement. L'étude européenne, dont il est co-auteur, démontrent le bénéfice de la chimiothérapie concomitante. Le contrôle locorégional est augmenté de 18 % à 5 ans (p = 0,02) et la survie sans colostomie de 32 % (p = 0,002) sans amélioration significative de la survie globale. Une étude bibliographique et une note technique ont également été publiées sur le sujet. L'auteur conclue en la faisabilité d'un essai de phase III évaluant l'utilité de la chimiothérapie d'induction et deux techniques d'irradiation.

Bien que le comportement et la modélisation des écoulements dans les réservoirs fracturés constituent une problématique de recherche abordée depuis le milieu des années soixante, la caractérisation des réservoirs fracturés soulève encore de nombreuses incertitudes. Dans le contexte du développement et de l'exploitation des réservoirs fracturés, le problème principal le plus souvent cité comprend la définition des propriétés du réseau de fractures qui détermine le réseau d'écoulement ainsi que les modalités de l'écoulements inter-porosité. L'essai de puits est l'un des outils le plus utilisé pour caractériser les propriétés géométriques et hydrodynamiques des réservoirs fracturés sur la base de solution analytique simple. La considération d'une solution analytique de type double porosité pour l'interprétation de l'essai de puits permet ainsi de renseigner le coefficient d'échange inter-porosité, ainsi que le rapport entre les propriétés hydrodynamiques des fractures et celles du réservoir. Ces informations, qui concernent un réservoir fracturé donné, sont généralement issues de l'interprétation, à l'échelle régionale, de la réponse hydrodynamique obtenue sur quelques puits seulement. Néanmoins, tous les puits d'observation n'ont pas la même réponse hydrodynamique à un essai de puits ; ceci pose la question de l'impact de la localisation du puits de pompage et du piézomètre sur la détermination des propriétés hydrodynamiques du réservoir lors de l'interprétation de l'essai de puits. Pour évaluer les différents effets liés à l'emplacement du puits de pompage sur la réponses hydrodynamique, une série d'essais de puits a été simulée dans des réseaux de fractures synthétiques et leur réponse hydrodynamique a été interprétée à l'aide d'un modèle de type double porosité L'impact de la localisation du puits de pompage et des propriété géométriques du réservoir fracturé, telles que l'espacement et la longueur des fractures, sur le comportement des écoulements et la valeur du coefficient d'échange inter-porosité est examiné dans le premier chapitre. Dans le deuxième chapitre, la relation entre réseau de fractures et réseau d'écoulement est examinée dans le cas d'un aquifère fracturé et karstique (aquifère du Lez), en considérant le comportement hydrodynamique à l'échelle locale et le comportement hydrodynamique à l'échelle régionale. De cette façon, sont appréhendés les paramètres principaux qui conditionnent le réseau d'écoulement préférentiel, et ses liens avec le réseau de fractures. Différentes propriétés géométriques, telles que la densité, l'orientation, et la longueur des fractures sont déterminées à différentes échelles : échelle du puits, échelle locale (site expérimental), et échelle régionale (aquifère). A cette fin, différentes techniques d'acquisition (imagerie de puits, mesures à l'affleurement, photographie aérienne) sont utilisées pour caractériser la fracturation. Des mesures géophysique réalisées à l'échelle locale (site expérimental) permettent d'obtenir des cartes de résistivité 2D et 3D qui illustrent la grande hétérogénéité du site, caractéristique des réservoirs fracturés. L'investigation du réseau d'écoulement est réalisée au moyen de diagraphies de puits, de tests d'interférences et de tests d'impulsions, à l'échelle locale et à l'échelle régionale. Ces différents outils nous renseignent sur la connectivité des différents puits avec le réseau d'écoulement ainsi que sur les propriété hydrodynamiques de différentes zones du réservoir fracturé. Dans le troisième chapitre, un modèle hydrogéologique conceptuel est proposé à l'échelle locale et à l'échelle régionale. Ces modèles servent de fondement à deux modèles numériques 2D basé pour voir si la geomodélisation numérique et les résultats de simulation d'écoulements de fluides confirment notre hypothèse intégrée dans les modèles conceptuels
Although the specific flow behaviour of fractured reservoirs has been identified and modelled since relatively long time, there are still lots of problem concerning the fractured reservoir characterisation. The main problem, often cited in the context of the development and exploitation of fractured reservoirs, is the difficulty in defining the fracture network properties that impact the flow path-network and the inter-porosity flow transfer between the fracture continuum and matrix continuum. Well test is one of the tools that are used for the characterisation of geometrical and hydrodynamic properties of fractured reservoir, such as inter-porosity flow exchange coefficient, fracture storativity to whole reservoir storativity ratio, and reservoir permeability. But all these information applied to characterise a fractured reservoir at regional scale are inferred from only a few boreholes. One may thus wonder if all observation boreholes have the same hydrodynamic response to a well test. In order to answer this question a series of numerical well tests are conducted in synthetic fracture networks to evaluate the effect of the pumping well location on the dual porosity pressure responses. The impact of geometrical parameters, such as fracture spacing and mean length, on fluid flow behaviour and inter-porosity exchange coefficient are investigated for different pumping well location in the first chapter. Well test simulations in the synthetic fractured reservoirs, with a non uniform distribution pattern, highlight the dependency of the measured inter-porosity flow exchange coefficient to the pumping test location. The mean fracture length (which controls connectivity) is assessed to be the main geometrical parameter which influences the reservoir hydrodynamic response during well test. In the second chapter, the relationship between fracture network and flow-path network are investigated in a real fractured and karstic carbonate aquifer (Lez aquifer, southern France). A multi-disciplinary case study, which aims to assess the main parameters which affect the preferential flow-path network, is thus performed. It comprises geological, geophysical and hydrodynamic data acquisition and interpretations. The collection of geometrical parameters such as fracture density, orientation, length is done at different scales (borehole, field site, aquifer). Applying different data acquisition techniques such as borehole image, outcrop observation and aerial photography are claimed to characterise the fracture network. In this experimental part, it is shown that geological and geophysical data such as fracture data acquisition, borehole imagery (OTV), reservoir electrical resistivity imaging are the minimum requested data for characterizing the fracture network of a given reservoir. Investigation of flow-path network is done through conducting a series of well logging, interference tests and pulse tests at two scales. This step gives some clarifications about the quality of connectivity and conductivity of fractures at different zones. Then, we assess the relationship between fracture network and flow-path network by integrating all geological, geophysical and hydrodynamic data. It is shown that conducting well test series at two different scales within the same fractured and karstic reservoir allow verifying the scale dependency of permeability within a same system; it also shows that other important factors than the scale of observation affect these permeability variations. Combination of all data (geological, geophysical and hydrodynamic) illustrates that the borehole connectivity to the flow-path network and water table level during well test operation are the parameters which mainly control the permeability value estimation, whatever the scale of observation. Finally, in the third chapter, we define the hydrogeological conceptual models at local and regional scales. Then a simple 2D numerical model based on the hydrogeological conceptual model at each scale is proposed and the numerical geomodelling and fluid flow simulation are compared to the observed hydrodynamic behaviour in the site. Results of fluid flow simulation in the numerical models at local and regional scales confirm our hypothesis about effect of borehole location and its connectivity with the flow-path network on the recorded hydrodynamic responses at borehole

Ce travail allie une approche théorique, basée sur la mécanique des milieux poreux réactifs, à une approche expérimentale importante, afin de mieux comprendre le fonctionnement d’un béton atteint d’alcali-réaction (plus précisément, de réaction alcali-silice). L’intérêt de la modélisation se manifeste dès la conception du programme d’essais, en orientant le choix des principaux paramètres – apports d’eau, température et contraintes – et en induisant une méthodologie d’étude qui établi un parallèle entre les effets macroscopiques et les causes microscopiques de l’alcali-réaction. Le volet expérimental a porté sur les déformations, fissurations, variations de poids et caractéristiques mécaniques de plus de six cents éprouvettes, en gonflement libre ou sous contrainte uniaxiale. Parallèlement, l’évolution de la microstructure du matériau a été étudiée par différentes techniques : microscopie électronique à balayage, visualisation des produits de réaction par fluorescence des ions uranyle, calculs minéralogiques. Les principaux résultats expérimentaux ont été établis sur des bétons ordinaires à base de granulats calcaires (réactifs ou non) et de ciment Portland artificiel. Ils concernent principalement : a) l’absence d’influence de l’état de contrainte du matériau sur l’évolution des processus physico-chimiques constituant l’alcali-réaction, ce qui permet d’envisager un calcul d’ouvrage par une approche de type « déformations chimiques imposées » ; b) le caractère secondaire, sur le plan du gonflement macroscopique, des phénomènes de nature osmotique, et la prépondérance de l’effet de la localisation des produits de réaction ; c) le rôle primordial, vis-à-vis du gonflement, de la quantité d’eau disponible au moment de la formation des produits de réaction ; d) la possibilité d’obtention de déformations atteignant 0,1 % à partir de la seule eau de gâchage non utilisée par l’hydratation du ciment ; e) l’indépendance des phénomènes de transport d’eau par rapport à la présence d’alcali-réaction ; f) l’existence d’un seuil de dessiccation en dessous duquel l’alcali-réaction est bloquée jusqu’à l’arrivée de nouveaux apports d’eau ; g) la quantification de l’hétérogénéité intrinsèque, justifiant l’introduction d’un aléa sur le gonflement asymptotique ; h) le suivi de l’évolution des caractéristiques mécaniques, montrant le maintien des résistances en compression et en traction par fendage et une chute de l’ordre de 30 % du module d’Young, liée à la fissuration des éprouvettes ; i) l’explication de l’origine de l’anisotropie du gonflement libre, due au sens du coulage et à l’anistropie du béton, indépendamment de l’alcali-réaction ; j) la compréhension des causes de la forme sigmoïdale des courbes de gonflement, résultant de l’augmentation de l’espace poreux au fur et à mesure du développement de l’alcali-réaction et don de la plus grande facilité de diffusion ; k) la mise en évidence de l’importance de la phase d’accélération des phénomènes (notion de temps de latence), dont la durée dépend des apports d’eau extérieurs, mais surtout de la température (dont l’effet est essentiellement cinétique). Ces résultats ont permis d’identifier les ordres de grandeur des paramètres fondamentaux d’une loi de comportement décrivant l’évolution d’un béton du même type que celui de plusieurs ouvrages atteints d’alcali-réaction, dans le Nord de la France
A theoretical approach has been combined with an experimental one in order to better understand the mechanical behaviour of a concrete affected by Alkali-Aggregate Reaction (AAR), and more precisely by Alkali-Silica Reaction. The interest of a model based on the mechanics of reactive porous media, first appears with the design of the experimental program, which involves more than six hundred samples. A first simple model has affected the choice of the main parameters (external water supply, temperature and stress) and also led us to consider a link between the mechanical consequences and the internal causes of AAR. Experimental data on deformations, cracking, weight variations and mechanical properties have been gathered. Furthermore, various techniques have allowed us to study the evolution of the material microstructure : scanning electron microscopy, visualization of the reaction products by fluorescence of the uranyle ion, mineralogical calculations. NThe main results are as follows : a) the state of stress does not affect the development of the physico-chemical mehanisms involved in AAR. A method, based on « imposed chemical deformations », may thus be proposed for calculting the structures concerned ; b) osmotic pressure (or imbibition) appears to play a secondary role on the swelling owing to AAR, which results from the location of the reaction products ; c) the quantity of water available when the products are formed is a major factor of the swelling amplitude and kinetics ; d) swelling car reach 0,1 % using only the water still available after cement hydration ; e) if the loss of water reaches a critical value, AAR simply stops,waiting for further water supply ; f) the intrinsic swelling heterogeneity was quantifie ; it emphasized the interest of a probabilistic framework for modelling AAR ; g) monitoring the evolution of the mechanical properties showed that the compressive an splitting tensile strengths are nos affected by AAR, whereas the Young’s modulus decreases by about 30 %, because of cracking ; h) the causes of the free swelling anisotropy are related to the casting direction and concrete anisotropy, regardless of AAR ; i) the S-shaped deformation curves are due to the increase in the porous space while concrete swells, making diffusion easier and hence accelerating the physico-chemical mechanisms ; j) the swelling acceleration stage gratly determines the deformation kinetics of an AAR affected concrete. External water supply and, above all, temperature have a major influence on the duration of this stage. All these results have enabled us to identify the parameters of a more advanced model describing the free swelling of a concrete similar to that of many affected structures in Northern France