Tesi: "Fluides caloporteurs – Propriétés thermiques"

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Nessakh, Fatima Zohra. "Étude de nouveaux fluides de travail constitués de solvants à eutectique profond pour les pompes à chaleur". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0262.

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Abstract (sommario):

Une quantité importante de chaleur résiduaire est générée et rejetée par les procédés industriels. Ces chaleurs résiduaires à basse température peuvent-être revalorisées à l'aide de thermo-transformateur de chaleur à absorption. Les thermo-transformateurs de chaleur par absorption utilisent des fluides de travail tels que les systèmes {eau + bromure de lithium} ou bien {ammoniac + eau}. Néanmoins, l'utilisation de ces paires de travail dans les procédés présentent certains inconvénients tels que la corrosivité, la toxicité ou encore la cristallisation. D'autres fluides de travail constitués de liquide ionique ont été également envisagés. Cependant, ces solvants montrent une toxicité non négligeable et des coûts élevés. Cette étude a pour objectif d'évaluer les performances de fluides de travail constitués d'un solvant eutectique profond (SEP) et d'eau dans les thermo-transformateurs de chaleur par absorption. Les équilibres liquide-vapeur de cinq systèmes {H2O + SEP} ainsi que leurs propriétés thermophysiques telles que la densité, la capacité calorifique molaire et l'enthalpie molaire d'excès ont été mesurés. Ce travail expérimental a permis de développer des corrélations empiriques et d'ajuster les paramètres du modèle NRTL afin de caractériser les fluides de travail étudiés en tout point du thermo-transformateur de chaleur à absorption. Les simulations indiquent ces fluides de travail {H2O + SEP} sont proches des performances du système {H2O + LiBr} et qu'ils pourraient-être une alternative aux fluides de travail traditionnels
A significant amount of waste heat is generated and rejected by industrial processes. This waste heat at low temperature can be upgraded using absorption heat transformers. Absorption heat thermo-transformers use conventional working fluids such as {water + lithium bromide} or {ammonia + water} systems. Nevertheless, the use of these working pairs in the processes has certain drawbacks such as corrosivity, toxicity or even crystallization. Other working fluids consisting of ionic liquid have also been considered. However, these solvents show significant toxicity and high costs. This study aims to evaluate the performance of working fluids consisting of a deep eutectic solvent (DES) and water in absorption heat thermo-transformers. The liquid-vapor equilibria of five {H2O + DES} systems as well as their thermophysical properties such as density, molar heat capacity and excess molar enthalpy were measured. This experimental work made it possible to develop empirical correlations and to adjust the parameters of the NRTL model in order to characterize the working fluids studied at any point of the absorption heat thermo-transformer. Simulations indicate that the working fluids {H2O + DES} have a performance close to {H2O + LiBr} mixture and they could be an alternative to traditional working fluids

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Lataoui, Zied Petit Daniel Bertin Yves Jemni Abdelmajid. "Contribution à l'étude des transferts thermiques au sein des caloducs rainurés identification de la position du front d'assèchement /". Poitiers : I-Médias, 2008. http://08.edel.univ-poitiers.fr/theses/index.php?id=2490.

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Lataoui, Zied. "Contribution à l'étude des transferts thermiques au sein des caloducs rainurés : identification de la position du front d'assèchement". Poitiers, 2008. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2008/Lataoui-Zied/2008-Lataoui-Zied-These.pdf.

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Abstract (sommario):

Les caloducs sont des hyper-transmetteurs de chaleur passifs et performants, souvent utilisés dans les applications industrielles (électronique, télécommunication, aérospatial,…), notamment pour le contrôle et la régulation thermiques. En particulier, les caloducs font partie des solutions pratiques pour la dissipation et la répartition des flux de chaleur au niveau des panneaux des satellites de télécommunication. La caractérisation du fonctionnement d’un caloduc est typiquement réalisée en procédant à quelques mesures de température en paroi externe, selon un protocole de test industriel, afin de valider ses performances. Cependant, cette approche ne permet pas d’étudier avec précision le comportement thermique du caloduc. Nous avons donc exploité un banc d’essais, en améliorant fortement la métrologie, pour qualifier finement le fonctionnement d’un caloduc cylindrique à rainures axiales. Dans cette étude, les profils de température obtenus en régime permanent montrent que dans la zone évaporateur des gradients thermiques importants peuvent être atteints, en particulier lorsque le caloduc se rapproche de sa limite de fonctionnement (flux maximum transférable). Ces observations représentent les conséquences directes de l’assèchement progressif susceptible de se manifester à fortes densités de flux de chaleur imposées. En absence de modèles fiables et de possibilités de mesure ou d’observation directes, une analyse basée sur une approche numérique inverse est alors proposée. Il s’agit d’estimer les positions du front d’assèchement dans chaque rainure de l’évaporateur à partir des mesures de température en paroi. En exploitant les mesures expérimentales, les résultats de l’inversion montrent comment la zone asséchée se développe en zone évaporateur et comment elle s’accroît avec l’augmentation de la charge thermique. Ainsi, l’échauffement de la paroi du caloduc est susceptible d’être expliqué par l’incapacité des rainures à alimenter la zone chauffée en liquide (atteinte de la limite capillaire). Le recul du liquide vers la zone adiabatique est aussi observé avec l’augmentation de l’inclinaison. Cet effet confirme l’importance du pompage capillaire dans le fonctionnement du caloduc
Heat pipes are thermally efficient devices used in many applications (electronics, telecommunication, aerospace,…) for heat management and regulation. In particular, heat pipes are considered as practical solutions for thermal distribution and heat dissipation problems in satellite panel surface. Heat pipe performance test is typically performed using some few wall temperature measurements. However, in such approach, the heat pipe operation phenomena cannot be conveniently investigated. For this aim, an axially grooved heat pipe is experimentally characterized using a test bench, to establish stationary wall temperature distributions for various operating conditions. The obtained temperature profiles show that the evaporator region includes the most important temperature gradients as a consequence to the input heat load increase. A sudden and significant temperature increase is therefore observed since the burnout limit is attained. In the evaporator section, an expected progression of the dry out can be then used to interpret experimental results. Nevertheless, ground test (1g) results cannot efficiently be discussed due to the existence of liquid puddle in the heat pipe bottom section. An inverse analysis is then proposed to localise dry out front positions in every axial groove of the evaporator region, using wall temperature measurements. The obtained results show that the dry out zone expands within the evaporator section as the heat load is increased. The significant temperature increase obtained in the evaporator wall can be therefore explained by the incapacity of the grooves to liquid feed the heated section (capillary limit). When an adverse tilt is introduced, the dry out is also involved in the adiabatic section. The important role of the capillary pumping capacity is also emphasized as a key parameter of the investigated heat pipe operation

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Peuvrel, Christophe. "Etude des transferts thermiques lors de la circulation dans un échangeur d'un fluide frigoporteur à changement de phase solide-liquide". Pau, 2003. http://www.theses.fr/2003PAUU3018.

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Abstract (sommario):

L'utilisation d'un circuit frigoporteur intermédiaire dans les systèmes à refroidissement indirect peut constituer une solution pour réduire les volumes des fluides frigorigènes classiques et ainsi contribuer à la préservation de l'environnement. Dans ce contexte une nouvelle génération de fluide a été développée : les fluides frigoporteurs à changement de phase, nommé " Coulis de glace ", qui sont constitués d'un mélange de cristaux de glace dans une solution aqueuse. Ces réfrigérants secondaires offrent des avantages intéressants pour le transport d'énergie et l'amélioration des transferts dans des échangeurs de chaleur, en particulier grâce à la chaleur latente de fusion de la glace. Les coefficients d'échange thermique ainsi que les coefficients de perte de charge d'un coulis de glace issu d'un mélange eau-éthanol (10 % en masse) ont été étudiés dans ifférents échangeurs de chaleur coaxiaux. Les mesures sont effectuées pour des taux massiques de glace variant entre 0% et 25% et pour des vitesses comprises entre 0,3 et 1,85 m. S-1. Pour certaines vitesses, les résultats montrent qu'une augmentation du taux de glace peut changer la nature de l'écoulement dans l'échangeur et influencer l'évolution des pertes de charge et des coefficients d'échange. Dans une dernière partie, nous présentons une étude exergétique d'un mélange diphasique, qui permet de déterminer un critère hermodynamique pour le choix du fluide frigoporteur et du couple concentrationtempérature à utiliser dans le cas d'une application frigorifique particulière
The use of an intermediate secondary refrigerant circuit in indirect cooling process can represent a solution to reduce natural refrigerant volumes and so to contribute to protect environment. In this context, a new generation of secondary fluid has been developed : a phase changing secondary refrigerant, named " Ice slurry ", which is represented by a pumpable mixture of a water solution and fine ice crystals. These thermal fluids offer attractive oportunities for thermal energy transportation and the heat transfer nhancement of heat exchangers notably thanks to latent heat of fusion. The heat transfer and friction characteristics of a 10% (wt/wt) ethanol/water ice slurry has been studied in different double pipe heat exchangers. Measurements were obtained for ice mass fractions ranging from 0% to 25% and velocities between 0,3 and 1,85 m. S-1. For some velocities, the results show that an increase in ice fractions causes a change in the slurry flow structure, influencing the evolution of the pressure drops and the heat transfer coefficients. In the last part of this work, we present an exergetic study of the two-phase mixture, which enables to determine a thermodynamic parameter to choose secondary refrigerant and the couple temperatureconcentration to use for a specific cooling process

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Rios-Rojas, Carlos. "Etude des propriétés de transferts thermiques des coulis de glace stabilisée". Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0021/these.pdf.

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Abstract (sommario):

Ce travail concerne l'étude expérimentale des propriétés de transferts thermiques d'un fluide frigoporteur diphasique particulier : le coulis de glace stabilisée. Ce coulis est constitué de particules millimétriques de gel organique à 90 % de porosité remplies d'eau suspendues dans une huile silicone. Une installation spécifique a été construite. Elle est composée, pour l'essentiel, de deux échangeurs identiques à plaques lisses ; l'un deux est refroidi par circulation d'alcool, l'autre est chauffé électriquement. Ce dispositif permet de déterminer les coefficients d'échange locaux lors de la congélation comme de la décongélation, en régime permanent, du coulis. Ces coefficients sont déduits des mesures par thermocouples des températures, d'une part, du fluide, d'autre part, de chaque face des parois des échangeurs qui, ainsi instrumentées, sont directement utilisées comme fluxmètres. L'influence du débit du coulis et de sa teneur en particules est étudiée. On note une évolution relativement forte des coefficients d'échange locaux sur environ le quart de la longueur des plaques d'échange. Lors de la décongélation en écoulement laminaire. Le coefficient d'échange moyen du fluide frigoporteur chargé en particules diphasiques est de 100 % supérieur à celui de sa phase suspendante, pour une teneur en particules de 20 %. Cette augmentation des échanges atteint 200 % pour une teneur en particules de 30 %. Lors de la congélation en régime turbulent, l'augmentation des échanges varie de 200 à 300 % selon la teneur en particules
The purpose of this work is the experimental study of the heat transfer properties of a two-phase cooling fluid : stabilized ice-slurry. This ice-slurry is made of millimetric organic gel particles of 90 % porosity filled with water, in suspension in silicon oil. A specific installation was built up, essentially made of two identical smooth plate heat-exchangers ; one cooled by an alcohol flow, the other one heated with electric elements. This device allows to determine the steady-state local heat transfer coefficients during the freezing and the melting processes of the ice-slurry. These coefficients are derived from thermocouple temperature measurements : the temperature of the fluid and the temperature of each side of the heat-exchanger wall which are thus used as fluxmeters. The influence of the ice-slurry flow rate and of its particle concentration is also studied. A strong evolution of the local heat transfer coefficients is observed along one quarter of the heat-exchanger plate. During the melting process, with laminar flow conditions, the average heat transfer coefficient of the cooling fluid is 100 % greater with 20 % particle concentration than without particles. The increase of the heat transfer coefficient rises up to 200 % with 30 % particle concentration. During the melting process, with turbulent flow conditions, the increase of the heat transfer coefficient varies from 200 to 300 % depending on the particle concentration

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Liu, Qiusheng. "Couplage entre forces interfaçiales dans un système multicouche de fluides immiscibles, avec ou sans effet des forces thermogravitionnelles". Aix-Marseille 2, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX22065.

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Abstract (sommario):

On a etudie le couplage entre forces interfaciales dans un systeme de plusieurs couches de fluides immiscibles, soumises a un gradient de temperature externe, avec ou sans effet thermogravitationnel. Les interfaces (liquide-liquide et liquide-gaz) sont supposees non-deformables et la surface superieure est soit rigide, soit libre. Cette etude est liee aux recherches sur la faisabilite d'une technique de cristallisation de type zone flottante avec couche encapsulante libre ou confinee, en apesanteur. Dans le cas d'un gradient thermique parallele a l'interface, une solution analytique de la vitesse est presentee pour un systeme de deux couches fluides de grande extension avec surface rigide ou libre. La simulation numerique de l'ecoulement est realisee dans une cavite (2d) en resolvant le systeme d'equations du probleme par une methode aux differents finies, avec maillage decale pour la pression. La convection naturelle couplee a l'effet thermocapillaire, et la convection thermocapillaire seule dans le cas d'apesanteur sont presentees numeriquement pour differents systemes de deux couches. Nous observons principalement les mouvements convectifs au sein de la couche inferieure dans differents cas: surface superieure rigide ou libre, et pour une gamme etendue des principaux parametres: nombre de marangoni, nombre de grashof, rapport de forme, rapport des cfficients des tensions interfaciales et rapport des epaisseurs des deux couches liquides. Dans le cas d'un gradient de temperature perpendiculaire a l'interface (convection marangoni), les instabilites d'un systeme a deux et trois couches liquides sont etudiees par une theorie de stabilite lineaire classique en utilisant une methode tau-tchebycheff. Les mouvements convectifs 2d ont egalement ete etudies numeriquement dans le cas d'un systeme de trois couches fluides

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Belkadi, Abdelkrim. "Modélisation de la matière avec l'équation SAFT pour la prédiction des propriétés thermodynamiques des fluides complexes à travers simulis thermodynamics". Phd thesis, Toulouse, INPT, 2008. http://oatao.univ-toulouse.fr/7781/1/belkadi.pdf.

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Abstract (sommario):

L'émergence d'équations d'état basées sur la thermodynamique statistique telles que les équations SAFT (Statistical Associating fluid Theory) est prometteur pour la modélisation et la simulation de procédés mettant en jeu des fluides polaires complexes mal décrits à haute pression par les modèles de coefficients d'activité ou par les équations d'état cubiques applicables aux constituants non polaires. Le premier volet de ce travail détaille l'intégration de telles équations dans l'environnement du serveur de propriétés thermodynamiques Simulis thermodynamics de Prosim SA, qui fournit un ensemble de fonctions de calculs d'équilibre entre phase à tout modèle capable de décrire la fugacité de chaque phase pour une composition, pression et température donnée. Les paramètres SAFT sont directement liés à la structure moléculaire des constituants et leur stockage dans les objets bases de données du serveur demande des adaptations. Une validation de la procédure sur des systèmes binaires avec les alcanes est présentée. Le deuxième volet présente l'utilisation de l'équation soft-SAFT pour modéliser différents systèmes polaires. Premièrement la famille des nitriles saturés (acétonitrile, propionitrile, n-butyronitrile, isobutyronitrile, valéronitrile, hexanonitrile), avec une approche générique conduisant à des corrélations linéaires des paramètres SAFT en fonction de la masse moléculaire. Deuxièmement, le système réactif NO2/N2O4 et le système CO2, ainsi que leur mélange dans des conditions de CO2 supercritique, avec un traitement crossover pour la région critique. L'approche SAFT permet d'accéder à la fraction de monomère NO2 libre dans le mélange, qui est le réactif de l'oxydation de la cellulose dans un mélange CO2 – NO2/N2O4 en conditions supercritiques.

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Houriez, Nicolas. "Etude du transport thremique dans des fluides complexes par calorimètrie photopyroélectrique". Littoral, 2008. http://www.theses.fr/2008DUNK0268.

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Abstract (sommario):

Le travail présenté dans ce mémoire concerne la compréhension des phénomènes de transport thermique dans des milieux inhomogènes. Les études réalisées ont pour objectif une meilleure connaissance des paramètres qui influencent le comportement thermique de ces systèmes. Dans un premier chapitre, nous introduisons les techniques photothermiques et leurs applications. Nous détaillons la théorie de la technique photopyroélectrique, laquelle constitue le point de départ pour le développement d’une méthodologie adaptée à la mesure des paramètres thermiques de matériaux liquides ou semi-liquides. Le second chapitre est consacré à la présentation d’une méthodologie nouvelle pour la mesure des paramètres thermiques. Les différentes procédures de mesure sont validées sur des fluides standards. Le signal pyroélectrique est mesuré en fonction de la variation de l’épaisseur de l’échantillon. La phase du signal contient l’information concernant la diffusivité thermique, alors que l’effusivité thermique est mesurée à partir d’une combinaison de l’amplitude et de la phase du signal. Cette nouvelle approche dans l’analyse du signal photothermique a permis une nette amélioration de la précision et de la reproductibilité des mesures de ces paramètres. Dans une troisième partie, nous proposons l’étude de quelques mélanges binaires et nous montrons que la calorimétrie photopyroélectrique peut être utilisée pour mettre en évidence des phénomènes d’associations moléculaires. Enfin, dans le quatrième chapitre, nous présentons des mesures réalisées sur des dispersions polymère cristal liquide (PDLC). La morphologie ’ségrégée’ de ces composites à base de cristaux liquides est très intéressante pour l’étude du transport de chaleur dans des systèmes hétérogènes à structure micrométrique. Dans ces composites, les caractéristiques thermiques des inclusions peuvent être modifiées sans pour autant modifier les caractéristiques physiques du système, (même nombre, même taille et même dispersion des inclusions). Cela est obtenu en imposant un champ électrique au composite qui oriente les molécules dans les gouttelettes de cristal liquide modifiant ainsi leurs propriétés thermiques. Les résultats sont analysés à travers l’utilisation de plusieurs modèles permettant de décrire les transferts de chaleur dans ces milieux composites. Le rôle important des résistances thermiques d’interface est mis en évidence. La comparaison entre le comportement thermique du cristal liquide libre et confiné permet de montrer l’effet du confinement
In this work, a new methodology for the simultaneous determination of thermal parameters (thermal diffusivity, thermal effusivity, thermal conductivity and heat capacity) and pyroelectric coefficient of a pyroelectric material has been developed. This methodology is based on the study of pyroelectric signal generated by the pyroelectric sample when irradiated by a light source intensity modulated. Initially, a theoretical model was developed from the general theory of technique photopyroelectric corresponding to a configuration of the cell as simple as possible. A normalization procedure pyroelectric signal was proposed to eliminate experimental parameters whose value is difficult to estimate. Different procedures for determining the thermal parameters of pyroelectric sample have been proposed : they may be reduced from the development phase or the amplitude of the normalized frequancy modulation. For each of the proposed procedures, a detailed study has assessed the error in determining thermal parameters based on experimental parameters. For measurements based on temperature, two different procedures have been proposed : the first is based on the combination of phase and amplitude of the signal at a given frequency modulation, the latter uses the value of the normalized phase two different frequencies. In addition, it has been shown that the temperature dependence of pyroelectric coefficient could also be measured from the amplitude of the pyroelectric signal. Another application of the method is the measurement of thermal effusivity liquid when the pyroelectric material is well characterized, then playing the role of sensor. It is not necessary to know the thickness of liquid film in thermal contact with the pyroelectric material, which makes measuring simple and applicable to highly viscous fluids. Finally, the first measurements of thermal parameters performed on a ferroelectric liquid crystal were presented. The pyroelectric signal obtained as a funtion of frequency and temperature is similar to that obtained with a pyroelectric material “classic”. The method allows the characterization of ferroelectric liquid crytals also produced in film form. The results obtained for a single crystal, a ceramic, a polymer and a ferroelectric liquid crystal have shown that the method could be applied for the characterization of pyroelectric materials of any kind

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Rahli, Ouamar. "Etude des milieux poreux constitués de fibres rigides : empilements, écoulements et transferts de chaleur". Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11064.

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Abstract (sommario):

Le sujet porte sur l'etude des empilements, des ecoulements et des transferts de chaleur dans les milieux fibreux. Le memoire comporte trois parties : la premiere partie traite des empilements desordonnes de fibres rigides. Suivant la dimension des fibres, on montre que la porosite de l'empilement varie dans une tres large gamme contrairement au cas d'empilements de particules spheriques. Une analyse systematique des variations de la porosite en fonction du rapport d'aspect des fibres longueur sur diametre (4 a 70) est realisee. La loi de porosite etablie est presentee sur la base du volume exclu propose par onsager. La deuxieme partie traite de l'ecoulement d'un fluide a travers les empilements desordonnes de fibres monodisperses rigides. Les lois de perte de charge en fonction de la vitesse du fluide sont determinees. L'influence de la direction de l'ecoulement sur les lois de perte de charge est aussi etudiee. La permeabilite et le parametre de kozeny carman kk sont deduits des resultats experimentaux et compares aux modeles proposes dans la litterature. La troisieme partie concerne l'analyse experimentale des phenomenes de transferts avec ou sans changement de phase liquide-vapeur dans un milieu poreux, compose de micro-billes de bronze, parcouru par un fluide en ecoulement force. Trois zones distinctes sont observees : liquide, diphasique et vapeur surchauffee. Les limites sont determinees a partir des champs de temperature. Une simulation bidimensionnelle par elements finis est utilisee pour calculer le champ de saturation a partir des limites de zone et des champs de temperature.

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Guérin, Romuald. "Estimation des hétérogénéités de traitement lors de la cuisson de fluides alimentaires polyphasiques en cuves mécaniquement agitées". Nancy 1, 2003. http://www.theses.fr/2003NAN10166.

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Abstract (sommario):

Nous avons mis au point dans cette thèse un système de mesure (capteur + outil type logiciel) qui permet, via une série de 19 mesures d'une propriété électrique du milieu agité, d'obtenir des images dynamiques des champs de température et ainsi de montrer l'existence de gradients thermiques au cours de la cuisson de milieux polyphasiques en cuve mécaniquement agitée. Un dispositif expérimental composé de 8 électrodes carrées disposées régulièrement sur la paroi interne de la cuve de façon non intrusive a été réalisé. L'outil développé permet également d'apprécier l'hétérogénéité de structure du milieu agité via un algorithme de détection basé sur le calcul du rapport de vraisemblance logarithmique et appliqué à la dérivée première du signal de conductivité électrique. Des essais expérimentaux ont été réalisés avec deux produits modèles simulant le comportement des fluides réels alimentaires texturants étudiés dans ce travail
In this work, a system that allows obtaining dynamic images of temperature fields from a set of 19 electrical property measurements of the agitated fluid via a number of electrodes which are mounted non-intrusively on the vessel boundary has been developped. Using this system, it was shown the existence of thermal gradients within the vessel. In the same time, the developed tool permits to appreciate structural heterogeneity of texturing foods during cooking from a detection algorithm based on the log-likelihood ratio and applied on the first derivative of the delivered electrical signal. Experimental studies were performed with model fluids, simulating the behavior of real food fluids. That was necessary in order to be freed from the seasonal variations of real foods and to be able to discuss the physical phenomena observed during cooking of such fluids

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Marmoret, Laurent. "Utilisation d'un matériau poreux dans une paroi thermorégulatrice : modélisation et étude expérimentale des transferts de masse et de chaleur en modes chauffage et rafraichissement". Lyon, INSA, 1998. http://www.theses.fr/1998ISAL0007.

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Abstract (sommario):

Ce travail s'inscrit dans un objectif général de valorisation de fines argileuses considérées actuellement comme un déchet de carrière. Nous avons ici étudié les transferts de chaleur et de masse dans un béton argileux non saturé allégé par des poudres d'aluminium. La première partie a été consacrée à la caractérisation thermo-physique des bétons argileux allégés ou non. Ces résultats sont, dans une seconde partie, utilisés dans un modèle mathématique pour prévoir la répartition et l'évolution des variables du système d'équations retenu (teneur en eau, masse volumique de vapeur d'eau et température) à l'intérieur des matériaux considérés. Des tests de convergences en température, humidité relative et en flux ont validé la méthode de résolution des systèmes d'équations différentielles correspondant aux variables du système et ont permis aussi de déterminer une épaisseur optimale de 22 centimètres d'une paroi expérimentale. Dans une troisième partie, une paroi élaborée à partir de ces matériaux a été construite. Elle permettra de caler le modèle. Une circulation d'eau placée au centre de cette paroi est enrobée par un béton argileux non allégé de façon à permettre une bonne émission de la chaleur dans le mur. L'épaisseur restante est composée par un béton argileux allégé constituant l'élément stockeur. Cette paroi est soumise à des sollicitations ambiantes en température et en humidité relative représentatives des périodes de chauffage et de rafraîchissement ainsi qu'à des variations de la température et du débit de l'eau circulant dans la canalisation. Le modèle calé a enfin permis de simuler le comportement hygrothermique d'une paroi identique en mortier de ciment, puis de comparer les capacités de stockage-déstockage et les risques de condensation de ce matériau avec ceux obtenus pour les bétons argileux
A method was proposed in order to increase the value of clayey fillers which are generally considered as quarry waste. This work described the heat and mass transfers through a clayey-cement concrete lightened with Aluminum powder. Mechanical and thermal characteristics were studied and their variations with water content and temperature were analyzed. The results were inserted into an estimated global model describing thermal and humidity transfers. The variables were temperature and the apparent densities of water vapor and liquid water. The stability of the numerical model was successfully tested. A test wall was built in order to compare the experimental and numerical approaches during heating and cooling. Two types of energy fluxes were studies: firstly, fluxes due to energy radiated by water flowing through a pipe located at the centre of the wall, secondly, fluxes through the external surfaces of the wall and due to variations in the room temperature and humidity. The estimated model was used to study the interest of lightened clayey-cement concrete compared to mortar. It was proved that such a porous clayey material presented considerable advantages compared to other materials often used in surface heating and cooling systems

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Pourtier, Emilie. "Les lanthanides dans les fluides géologiques : étude expérimentale des propriétés thermodynamiques standard et des solubilités". Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00133813.

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Abstract (sommario):

Les propriétés thermodynamiques standard (PTS) des lanthanides (Ln3+) sont nécessaires pour prévoir leur transport dans les fluides hydrothermaux.
De nouvelles PTS (volumes et capacités calorifiques molaires apparentes) des Ln3+ ont été déterminées jusqu'à 300°C et 300 bars à l'aide d'un densimètre à tube vibrant et d'un calorimètre différentiel à écoulement, en utilisant des solutions de triflates de (La3+, Nd3+, Gd3+, Yb3+). L'anion triflate (CF3SO3), stable à haute température, ne complexe pas avec Ln3+. Les PTS de HCF3SO3 et de NaCF3SO3 sont mesurées pour obtenir les PTS de CF3SO3.
D'autre part la solubilité du pôle pur de la monazite (NdPO4) étudiée entre 300°C et 800°C, à 2 kbars, dans H20 et H20+NaCl, par perte de masse et par dilution isotopique, est prograde pour des pH neutres. L'étude de la spéciation de Nd3+ à 650°C et à 300°C, à 2 kbars, montre que seules les espèces hydroxylées sont présentes.
Ces données permettent la révision des paramètres de Ln3+ dans le modèle HKF.

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Le, Goff Clément. "Transfert de chaleur dans les solutions nanocolloïdales bidimensionnelles et dans les films de fluides simples ultraminces soumis à un cisaillement". Nantes, 2011. http://www.theses.fr/2009NANT2144.

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Abstract (sommario):

Ce travail est une étude théorique et numérique du comportement thermique des solutions nanocolloïdales (encore appelées « nanofluides ») en présence et en l’absence d’un champ de force externe oscillant. Les nanofluides sont étudiés à l’aide de la technique de la dynamique moléculaire hors équilibre depuis l’échelle macroscopique jusqu’à l’échelle mésoscopique qui caractérise les nanoparticules et les transferts entre des nanoparticules proches au sein du nanofluide. Dans un premier temps, après avoir décrit les modèles numériques utilisés tout au long de ce travail nous examinons la possibilité d’augmenter de façon active la conductivité thermique des nanofluides par l’intermédiaire d’un champ de force oscillant appliqué sur les nanoparticules. Les mécanismes physiques induits par ce champ et leurs conséquences sur l’exaltation de la conductivité thermique des nanofluides sont étudiés pour des fréquences d’excitation allant du domaine radio fréquence jusqu’au domaine micro-ondes. L’impact des effets hydrodynamique, induits par le mouvement des nanoparticules sous l’action d’un champ de force et pendant le mouvement Brownien de ces dernières, sur le transfert de la chaleur dans le nanofluide est ensuite étudié en détail. La conductance d’échange « nanoconvectif » entre deux nanoparticules est calculé pour différents niveaux de charge en particule. Enfin, une étude du comportement thermique d’un fluide confiné entre deux parois planes et soumis à un cisaillement est réalisée pour décrire le comportement du fluide situé entre deux nanoparticules en régime de forte concentration. De nouveaux comportements thermiques sont prédits pour des fluides « métastables» et les limites de validité d’approche continue (mécanique des fluides classiques) sont précisées. .

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Bou, Lawz Ksayer Elias. "Étude et conception de systèmes à efficacité énergétique améliorée fonctionnant au CO2 comme fluide frigorigène". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00625025.

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Abstract (sommario):

L'accroissement des émissions de gaz à effet de serre a amené l'Union Européenne à établir des politiques de réduction des émissions de ces gaz. Pour ce qui concerne la climatisation automobile, l'Union Européenne a décidé d'arrêter l'utilisation des fluides frigorigènes dont le GWP supérieur à 150 pour les nouvelles plate-formes à partir de 2011, et progressivement pour l'ensemble des véhicules neufs à partir de 2017. Le CO2 est un fluide candidat pour remplacer les fluides à GWP élevé. Les propriétés thermodynamiques du CO2 impliquent un cycle frigorifique trans-critique à basses performances énergétiques pour une température de puits supérieure à 31°C. La haute pression peut être optimisée afin de maximiser le COP du système. L'analyse exergétique du cycle montre que les principales pertes de performances proviennent de la détente isenthalpique et de la compression. Le cycle de réfrigération à éjecteur diphasique (équivalent au cycle de réfrigération à deux étages de compression à injection totale avec détente isentropique) se présente comme une solution qui réduit ces pertes. Un modèle 1D a été élaboré pour caractériser le fonctionnement de l'éjecteur et dimensionner des éjecteurs afin de les tester sur un banc d'essais. Des essais comparatifs ont été menés sur des cycles de réfrigération à CO2 avec et sans éjecteur. Les principaux résultats des essais sont : - quatre stratégies de contrôle expérimentalement vérifiées pour réguler la haute pression et la température d'évaporation via le détendeur électronique et la vanne de contrôle externe du compresseur, - la validation du modèle de la tuyère convergente - la validation du modèle 1D en testant 18 éjecteurs différents. Le modèle 1D développé a montré que l'éjecteur améliore jusqu'à 12% les performances énergétiques du cycle au CO2. Les buses développées peuvent être couplées à une roue pour constituer une turbine à impulsion, organe de détente isentropique. Il serait intéressant d'utiliser l'éjecteur dans une boucle de climatisation à air pour évaluer ses performances. Dans le cadre de pompes à chaleur utilisées pour produire de l'eau chaude sanitaire à 60°C, l'éjecteur diphasique permet une amélioration des performances de l'ordre de 10 % comparativement au cycle classique au CO2.

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Bouhouch, Ahmed. "Modélisation des écoulements monophasiques et des transferts de chaleur en milieux poreux : situations transitoires à masse volumique variable et à haute température". Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT045H.

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Abstract (sommario):

On etudie par simulations numeriques les transferts de masse, de quantite de mouvement et de chaleur se produisant au sein de la protection thermique externe de certains engins spatiaux au cours de leurs passages dans l'atmosphere terrestre (phases de lancement et de rentree). La protection thermique consideree (prevue initialement pour le projet de la navette europeenne hermes) est constituee d'un assemblage de tuiles minces et d'isolants poreux. Ces derniers sont le siege d'ecoulements instationnaires a masse volumique variable lies a la depressurisation progressive de l'espace des pores en phase de lancement et a sa repressurisation progressive en phase de rentree. Ils sont egalement le siege de transferts thermiques lies a l'elevation de la temperature externe par echauffement cinetique. L'etude se compose de deux parties. La premiere partie concerne la modelisation a l'echelle macroscopique des ecoulements et des transferts de chaleur au sein d'un element representatif de la protection thermique. Le modele que nous avons donc developpe dans cette partie appliquee est base sur la loi de darcy. Ce modele nous a permis d'etudier le bien-fonde du concept de protection thermique considere en termes de retards a la depressurisation avec ou sans presence d'eau condensee au sein du volume sous tuile. Il nous a permis egalement de quantifier le role des differents modes de transferts de chaleur et de preciser, en outre, le role important des effets specifiques associes aux basses pressions. La seconde partie, quant a elle, est a caractere plus fondamental. Elle a pour objectif de preciser les conditions de validite du modele developpe pour la partie appliquee. Pour cela, nous avons realise des simulations numeriques des ecoulements a l'echelle des pores pour des milieux poreux modeles. Les grandeurs macroscopiques ont ete obtenues par moyenne spatiale. Elles ont ete comparees aux grandeurs calculees directement a l'echelle macroscopique a l'aide du modele macroscopique de la partie appliquee. Nous avons ainsi pu montrer que le modele base sur la loi de darcy, n'est rigoureusement valable, en regime transitoire, qu'a la condition que le temps caracteristique de la relaxation visqueuse locale soit petit devant celui de l'evolution des sollicitations externes creant l'ecoulement

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Hilic, Sacha. "Mise au point d'une technique couplée, détecteur à fil vibrant et méthode pVT, pour la mesure simultanée du gonflement d'un polymère lors de l'absorption d'un fluide supercritique et de la solubilité du fluide dans le polymère". Clermont-Ferrand 2, 2000. http://www.theses.fr/2000CLF2A001.

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Abstract (sommario):

Un nouvel instrument a été construit pour la mesure simultanée, de la solubilité des fluides dans les polymères, et du changement volumique associé à la sorption du fluide. La combinaison de deux techniques pVT et le détecteur à fil vibrant, est nécessaire pour isoler les deux grandeurs physico-chimiques à mesurer. Le système {polystyrène + azote} a permis de valider la technique couplée dans une très large gamme de température et de pression (jusuq'aux pressions de 70 MPa). Ce dispositif novateur a permis l'étude originale des systèmes {PS+CO2} et {PS+HFC-134a}. Les mesures expérimentales de la solubilité et du gonflement ont fait l'objet de corrélations par le modèle dual, l'équation d'état de Sanchez-Lacombe et la théorie SAFT

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Pan, Jing. "Effet de la température et de l'agitation sur les propriétés rhéologiques des bétons fluides à rhéologie adaptée". Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/7567.

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Abstract (sommario):

Résumé : Le climat local, le transport avec l’agitation entre l’endroit de bétonnage et le site de fabrication du béton influencent fortement les propriétés du béton frais et durci. Selon les particularités du béton autoplaçant (BAP), le maintien de l’homogénéité et l’ouvrabilité du BAP avant la mise en place est très important. Les propriétés des BAP sont généralement plus sensibles à la température et au transport par rapport à celles des bétons conventionnels. Une meilleure compréhension de l’effet de la température et de l’agitation sur la performance des BAP est nécessaire pour prévoir les conséquences du changement du climat (température) et de l’effet du transport (temps et vitesse d’agitation), puis pour donner des précautions à suivre afin de répondre à la demande des BAP pour un bon rapport performance-coût. De manière pragmatique, il s’avère nécessaire d’utiliser la méthode du mortier de béton équivalent (MBE) afin d’analyser rapidement les influences de la température et de l’agitation sur les propriétés rhéologiques, calorimétriques et mécaniques des BAP. Cinq températures (8, 15, 22, 29 et 36°C) et deux vitesses d’agitation (6 et 18 tr/min) ont été étudiées sur les MBE. Ensuite, quelques compositions spécifiques (type d’adjuvant et ajout cimentaire) ont choisies afin de vérifier avec des températures compasse entre 8 à 36°C et les agitations différentes (2 et 6 tr/min) sur les BAP destinés aux travaux de bâtiment (BAP-B) sans agent entraîneur d’air et sur des bétons semi-autoplaçant destinés aux travaux d’infrastructures (BSAP-I) avec agent entraîneur d’air. La fluidité initiale des MBE et BAP a été fixée en faisant varier la demande en SP, la température et l’agitation. Les résultats montrent qu’il y a un effet important de la température et de l’agitation sur l’efficacité des adjuvants, la fluidité, la teneur en air, les propriétés rhéologiques, calorimétriques et mécaniques des MBE et des BAP. Pour prévoir la performance de MBE à différentes températures, une équation mathématique est proposée pour déduire la demande en SP, la demande en AEA, le flux maximal et la résistance en compression à 1 jour en fonction des mêmes propriétés sur MBE à 22°C et de la température. Enfin, une corrélation linéaire a été trouvée entre les MBE et les BAP sur ces mêmes propriétés.
Abstract : The local climate, the transport of agitated concrete after manufacturing but before being cast strongly influence the properties of the fresh and hard concrete. It’s important to keep the stability and workability of the self-consolidating concrete (SCC) because of its special characteristics. Compare to the normal concrete, the properties of SCC are generally more sensitive to the temperature and the transport. Therefore it’s necessary to understand the effects of the temperature and the agitation on the performance of the SCC in order to predict the consequences of climate change (temperature) and transport (time and speed of agitation), and then to give the better precautions with a good performance-cost report. In this study, the concrete mortar equivalent (CEM) method is used to quickly analyze the influences of the temperature and the agitation on the rheological, calorimetric and mechanical properties of the SCCs. Five temperatures (8, 15, 22, 29 and 36°C) and two agitation speed (6 and 18 tr/min) are varied in CEMs. And then, some compositions (type of adjuvant and supplementary cementing material) are chosen to be valued with the temperature (8-36°C) and the agitation (2 and 6 tr/min) in SCCs for the building without air-entraining admixture (AEA) and semi-flowable SCC for infrastructure with AEA. The initial slump flow of CEM and SCC is fixed, but the demand superplasticizer, the temperature and the agitation were varied. The results show that there are the effects of temperature and agitation on the effectiveness of admixture, the slump flow, the air content, the rheological, calorimetric and mechanical properties of CEM and SCC. A mathematical equation is proposed to predict the performance of SCC at different temperatures for the SP and AEA requirement, the maximum of heat flow and the compressive strength at one day by these same properties of SCC at 22°C and by the temperature. Finally, a good linear correlation is found between CEM and SCC for these properties.

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Bénézech, Thierry. "Étude de la distribution des temps de séjour, des performances thermiques et de la consommation de puissance d'échangeurs de chaleur à surface raclée traitant des produits non-newtoniens". Nancy 1, 1988. http://www.theses.fr/1988NAN10432.

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Abstract (sommario):

La majorité des fluides alimentaires visqueux traités par les échangeurs à surface raclée présentent des comportements complexes en écoulement. Nous avons donc étudié la dispersion des temps de séjour, le comportement thermique et la consommation de puissance de ces appareils traitant des fluides non-newtoniens. Le travail est réalisé sur deux échangeurs de taille pilote. Nous établissons au laboratoire les courbes d'écoulement pour l'ensemble des fluides modèles testés. Les résultats expérimentaux sont présentés sous forme de relations entre nombres adimentionnels tels que les nombres de Taylor, Reynolds (axial et de rotation), Nusselt, Prandtl et de puissance. Nous généralisons les nombres dans lesquels la viscosité intervient en remplaçant cette dernière par la viscosité apparente moyenne du fluide dans l'échangeur. Cette viscosité apparente est calculée à partir d'une modélisation du gradient de vitesse de cisaillement apparent moyen en fonction des conditions opératoires et du comportement rhéologique du produit

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Romestant, Cyril. "Etudes théoriques et expérimentales de caloducs et de thermosiphons soumis à de fortes accélérations". Phd thesis, Université de Poitiers, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00130174.

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Abstract (sommario):

Une vision externe du caloduc permet de le considérer comme un système passif de transfert de chaleur assimilable à un matériaux de conductivité thermique 100 à 1000 fois plus importante que le cuivre. Les multiples applications sont évoquées au travers d'exemples. Leur principe de fonctionnement est basé sur l'exploitation du changement de phase liquide vapeur et la circulation d'un fluide à l'état de saturation. Ainsi, nous proposons une classification fine permettant de réduire, aux caloducs circulaires avec ou sans structure capillaire et soumis ou non à des forces de volume, notre analyse détaillée de la physique régissant le fonctionnement des caloducs.
Les différentes limites de fonctionnement sont abordées en détails à partir d'une étude bibliographique importante. Des hypothèses nouvelles sont avancées pour le calcul de la limite sonique.
Au travers d'une vaste étude bibliographique, nous abordons les notions de conductances thermiques dans la zone évaporateur et condenseur du caloduc, que ce soit pour les caloducs ayant une structure capillaire ou pour les thermosiphons à tube lisse. Cette observation minutieuse de la physique interne nous a conduit à examiner, à l'évaporateur, les échanges thermiques à travers des films liquides minces en introduisant la notion de pression de disjonction et de résistance d'évaporation.
D'autre part, un montage expérimental complexe et unique au monde à notre connaissance nous a permis de tester trois caloducs cuivre-méthanol sur une plage de température de [0, 100°C] pour des puissances jusqu'à 1400 W et soumis à des champs d'accélération de 1 à 9 g.
Si une partie des résultats expérimentaux obtenus est conforme à nos attentes, de nombreux comportements restent inexpliqués mais permettent d'orienter les recherches futures pour augmenter la prédictibilité des modèles ou des corrélations sur de vastes gammes d'évolution des paramètres (température, puissance, accélération, fluide, matériau, dimensions, structure capillaire, ...)

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Sharma, Deewakar. "Modélisation numérique des fluides fortement compressibles proches du point critique". Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0003/document.

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Abstract (sommario):

Un fluide porté à une température et pression supérieures à celles du point critique est communément appelé fluide supercritique. Ce fluide possède des propriétés particulièrement intéressantes à cheval entre celles des gaz et celle des liquides. En effet, la masse volumique d’un fluide supercritique est proche de celle d’un liquide tandis que sa viscosité est proche de celle d’un gaz. Une des caractéristiques particulières de ces fluides quand ils s’approchent du point critique est que plusieurs des propriétés thermo-physiques montrent un comportement singulier (compressibilité divergente, diffusivité thermique évanescente etc). Dans ce travail, un modèle mathématique basé sur les équations de Navier-Stokes couplées à celle de l’énergie est proposé afin d’étudier les écoulements de ces fluides très proches de leur point critique. La validation du modèle a été effectuée sur un problème de propagation d’onde acoustique dans l'eau. Nous avons ainsi observé que des solutions précises avec des schémas implicites pour des systèmes non linéaires sont possibles avec des nombres de Courant élevés. L’étude des écoulements dans des fluides supercritiques, lorsqu'ils sont assujettis à une trempe thermique et à une vibration simultanées ont montré que de telles conditions pouvaient conduire à la formation d’instabilités thermo-vibrationnelles, en particulier les instabilités de Rayleigh-vibrationnelles et paramétriques. Les simulations numériques nous ont permis de relever deux phénomènes particulièrement surprenants : (i) la température du fluide à l’intérieur du domaine devient inférieure à la trempe de température imposée à la frontière et (ii) une oscillation des doigts d’instabilité apparaît dans la couche limite thermique dans la direction de la vibration. Dans le cas des fluides sous le point critique (cas diphasique), le modèle compressible développé est couplé à un de champ de phase (“phase field”) dans les conditions isothermes. Des cas tests élémentaires ont été considérés avec succès. Une discussion est proposée afin d’étendre le modèle dans le cas d’une transition continue du régime supercritique au régime sous-critique et vice-versa
A fluid, in addition to its liquid and gas phase, is known to exist in another phase, wherein the fluid inherits some properties of both the phases. Such a fluid is called a supercritical fluid and the conditions (pressure and temperature) beyond which the fluid exists in this state is called the critical point. One of the peculiar feature of the fluids near the critical point is that the various thermo-physical properties show a singular behavior, such as diverging compressibility, vanishing thermal diffusivity etc. The flow behavior near the critical point leads to intriguing flow features ascribed to the strong thermo-mechanical coupling whose in-depth investigation can be limited by experimental constraints especially during a continuous transition from supercritical to subcritical regime. The current work focuses on analyzing the flow behavior in near-critical fluids with prime focus on supercritical fluids. This is achieved by developing a mathematical and numerical model which is followed by the validation study and error analysis of the numerical scheme wherein unusual behavior of the Courant number is observed. Subsequently, the flow behavior of supercritical fluid is studied when simultaneously subjected to thermal quench and vibration, mainly Rayleigh-vibrational and parametric instabilities, their physical mechanism and various parameters affecting them. In addition, two captivating phenomena, firstly where the temperature of the fluid region drops below the imposed boundary condition and secondly, the see-saw motion of the thermal boundary layer are observed and physical explanations are provided. In order to investigate the flow dynamics in subcritical regime, phase-field modelling approach is explored for isothermal conditions. The model is examined for elementary test cases illustrating the feasibility to extend the model for a continuous transition from supercritical to subcritical regime

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Mao, Visot. "Nouveaux matériaux à conduction mixte protonique-électronique : Développement de membranes sélectives destinées à la séparation de l'hydrogène". Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT189/document.

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Abstract (sommario):

La formulation de matériaux à conduction mixte protonique-électronique (MIEC-H+) performants constituerait une avancée majeure pour le développent d’applications liées au vecteur hydrogène. En particulier cette classe de matériaux constitue une alternative prometteuse aux membranes métalliques ou poreuses pour les dispositifs dédiés de la séparation de l’hydrogène. L’objectif de ce travail de thèse a ainsi été de développer, de caractériser des matériaux présentant des conductivités suffisantes pour l’application visée, de mettre en forme des membranes et d’évaluer leurs performances.La première approche a consisté développer des matériaux monophasiques par substitution d’oxydes conducteurs protoniques par un élément multivalent, Ba(Ce0.5Zr0.5)0.9-xPrxY0.1O3-δ). Parallèlement, nos travaux ont porté sur des composites céramique-céramique constitués d’une phase à conduction protonique et d’une phase à conduction électronique dans des conditions réductrices, xBaCe0.9Y0.1O3-δ-(1-x)Ce0.9Y0.1O2-δ et xBaZr0.9Y0.1O3-δ-(1-x)CeY0.1O2-δ.Les résultats les plus prometteurs en terme de conductivité (> 100 mS.cm-1 @ 600°C) ont été obtenus avec le composite de composition 20BaZr0.9Y0.1O3-δ-80Ce0.9Y0.1O2-δ qui présente une perméabilité à l’hydrogène (VALEUR) du même ordre de grandeur que les meilleures reportées dans la littérature
The formulation of high-performance mixed protonic-electronic conductors (MPEC) presents a major advancement for the development of hydrogen-linked application. In particular, this class of materials constitute a promising alternative to the metallic or porous membranes for devices devoted for separation of hydrogen. Thus, objective of this thesis work is to develop, characterize materials presenting sufficient conductivities for the targeted applications, to fabricate the membrane and to evaluate their performances.The first approach consisted of developing single-phase materials by substitution of proton-conducting oxides by a multivalent element, Ba(Ce0.5Zr0.5)0.9-xPrxY0.1O3-δ. In parallel, our works focused on the ceramic-ceramic composites which were consisted of a proton-conducting phase and an electron-conducting phase in reducing conditions, xBaCe0.9Y0.1O3-δ-(1-x)Ce0.9Y0.1O2-δ et xBaZr0.9Y0.1O3-δ-(1-x)CeY0.1O2-δ.The most promising results in terms of conductivity (> 100 mS.cm-1 @ 600°C) was obtained with the composite of composition 20BaZr0.9Y0.1O3-δ-80CeY0.1O2-δ which presented hydrogen permeability in the same order of magnitude as the best values reported in the literature

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Liu, Yang. "Développement de méthodes d'identification des propriétés thermo-physiques de matériaux semi-transparents Résolution de problèmes conducto-radiatifs instationnaires en 2d axisymétrique pour l'identification de propriétés thermophysiques de matériaux semi-transparents". Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2019. http://www.theses.fr/2019ESMA0019.

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Abstract (sommario):

Cette thèse a pour objectif le développement des méthodes de caractérisation des propriétés thermo-physiques de matériaux semi-transparents. Tout d’abord, un modèle direct conducto-radiatif 2D axisymétrique instationnaire destiné à modéliser une expérience de type "méthode flash" dans laquelle l’excitation est localisée en espace et en temps est développée. Les transferts radiatifs au sein du matériau caractérisé par le coefficient d’absorption moyen sont simplifiés à l’aide de la méthode P1. L’équation de transfert radiatif simplifiée, ainsi que le bilan d’énergie, sont résolus par la méthode des volumes finis. Ensuite, un modèle d’identification couplant la simulation directe, les données expérimentales ainsi que l’algorithme des essaims particulaires (PSO) est développé pour identifier simultanément la conductivité thermique et le coefficient d’absorption moyen du matériau semi-transparent. Puis, un modèle d’identification basé sur un réseau de neurones artificiel multicouche est proposé et testé. Les phases d’entraînement et de test de ce réseau sont réalisées en utilisant une base des données générées par le modèle direct. Les données synthétiques avec différents niveaux de bruit et les données expérimentales sont utilisées pour respectivement démontrer la robustesse et la faisabilité de cette approche pour résoudre les problèmes pratiques. Finalement, afin de réduire le temps de calcul et d’augmenter l’efficacité d’identification, un modèle réduit d’ordre faible du modèle direct est construit à l’aide de la méthode d’identification modale et puis testé sous différentes conditions aux limites. Le couplage de ce modèle réduit avec des données expérimentales n’est pas mis en œuvre ici, ce qui est considéré comme l’un des perspectives de cette thèse
This thesis aims to develop the methods for characterizing the thermophysical properties of semi-transparent materials. First of all, an unsteady axisymmetric 2D conductive-radiative direct model aiming at modeling a "flash method" experiment in which excitation is localized in space and time is developed. The radiative heat transfer within the material characterized by the mean absorption coefficient is simplified by using the P1 method. The simplified radiative heat transfer equation, as well as the energy equation, are solved by the finite volume method. Afterwards, an identification model coupling the direct simulation, the experimental data and the particle swarm algorithm (PSO) is developed to simultaneously identify the thermal conductivity and the mean absorption coefficient of the semi-transparent material. In the next part, an identification model based on a multilayer artificial neural network is proposed and tested. The training and test phases of the neural network are performed using a database generated by the direct model. Synthetic data with different noise levels and experimental data are used to respectively demonstrate the robustness and feasibility of this approach to solve practical problems. Finally, in order to reduce the calculation time and increase the identification efficiency, a low-order reduced model of the direct model is built using the modal identification method and tested under different boundary conditions. The coupling of this reduced model with experimental data is not implemented, which are considered as one of the perspectives of this thesis

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Pottier, Basile. "Les fluctuations de surface pour mesurer les propriétés de systèmes complexes en l'absence de sollicitation". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00936208.

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Abstract (sommario):

La dynamique des fluctuations thermiques d'un milieu révèle les propriétés de ce milieu, sans qu'il soit nécessaire de le solliciter. Afin d'exploiter ce principe, nous avons mis au point une technique optique destinée à mesurer des fluctuations spontanées de hauteur de surfaces libres, basée sur la mesure de la déflexion d'un laser réfléchi à la surface. Nous montrons que l'on peut ainsi mesurer les fluctuations de surface de milieux très variés, allant des liquides peu visqueux aux solides viscoélastiques. Les propriétés viscoélastiques du milieu sondé peuvent être déterminées à partir du spectre expérimental des fluctuations. On compare les valeurs obtenues avec des mesures rhéométriques conventionnelles, la technique s'avère être un moyen fiable pour caractériser les propriétés rhéologiques dans une gamme de fréquences allant de 0,1 Hz à quelques dizaines de kHz. Par ailleurs, on s'intéresse à l'influence du confinement sur les fluctuations de surface d'un liquide newtonien. On étudie l'effet du confinement en utilisant des substrats de différentes natures : solide plan, solide en relief et liquide. On montre que les fluctuations de surface dépendent fortement du substrat utilisé. On étudie en particulier le cas où le film liquide est déposé sur une surface solide plane. En créant un effet Marangoni induit par un gradient de température à la surface libre du liquide, on parvient à contrôler l'épaisseur du film sondé. On mesure ainsi les fluctuations de surface de films dont l'épaisseur varie entre 30 nanomètres et quelques micromètres. Les spectres mesurés sont sensibles à la condition hydrodynamique à l'interface liquide-solide et permettent d'évaluer une éventuelle longueur de glissement.

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Ghoubali, Redouane. "Développement d’un prototype préindustriel de thermofrigopompe de petite à moyenne puissance". Thesis, Rennes, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAR0029.

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Abstract (sommario):

Dans le contexte actuel de durcissement de la réglementation thermique visant à améliorer l’efficacité énergétique des bâtiments, il est nécessaire de repenser les installations de chauffage, de rafraîchissement et d’eau chaude sanitaire. Un système thermodynamique multifonction, appelé thermofrigopompe (TFP), produisant simultanément de l’énergie frigorifique et calorifique, semble alors une solution intéressante. L’emploi d’un fluide frigorigène à faible potentiel de réchauffement global (le GWP exprimé en émissions équivalentes de CO2), dans les machines frigorifiques, permet de répondre de manière efficace à la problématique de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Cette thèse présente un prototype préindustriel de thermofrigopompe utilisant le propane comme fluide frigorigène. Le propane (R290) est intéressant d’abord pour son faible impact environnemental (ODP nul et GWP100ans =3) et pour ces performances énergétiques. Le prototype est le fruit d’une collaboration entre le Pôle cristal, centre technique froid et génie climatique de Dinan, et le laboratoire LGCGM de Rennes. Une nouvelle architecture du circuit frigorifique de la TFP est proposée avec une réduction significative du nombre d’électrovannes. Cette architecture permet une récupération efficace de la charge en fluide frigorigène lors des basculements entre les différents modes. Les besoins en chauffage, rafraîchissement et eau chaude sanitaire de trois types de bâtiments situés dans différents climats sont obtenus par simulation sous TRNSYS. La nature du bâtiment ainsi que le climat influencent fortement le caractère simultané des besoins. Un indicateur de besoins simultanés (TBS) est proposé afin d’identifier le bâtiment le plus adapté à une solution de production simultanée. Des essais en chambre climatique ont permis de valider le fonctionnement du prototype et de caractériser ses performances. Ces résultats expérimentaux ont servis à calibrer les modèles de composants et de machines frigorifiques pour chaque mode de fonctionnement développés avec le logiciel EES. Un bâtiment résidentiel collectif et un immeuble de bureaux ont été choisis dans l’étude comparative, afin d’évaluer l’influence de la nature des besoins sur les performances de la TFP. Les performances annuelles simulées par la méthode de corésolution (EES-TRNSYS) de la TFP sont comparées à une solution référence qui combine une PAC air/eau réversible pour le chauffage, et le rafraîchissement et un ballon thermodynamique pour l’ECS. Les résultats des simulations des performances saisonnières ont démontré que la piste des bureaux est intéressante dans le cas de zones nécessitant un fort besoin en rafraîchissement tout au long de l’année
In the current context of hardening of thermal regulations to improve the energy efficiency of buildings, it is necessary to reconsider the heating, cooling and domestic hot water installations. A multifunctional heat pump system for simultaneous heating and cooling (HPS), which simultaneously produces cooling and heating energy, seems to be an interesting solution. The use of a refrigerant with low global warming potential (GWP expressed in equivalent emissions of CO2) in the refrigeration machinery can respond effectively to the problem of reducing greenhouse gas emissions. This work presents a pre-industrial prototype of HPS using propane as refrigerant. Propane (R290) is interesting firstly for its low environmental impact (zero ODP and GWP100 = 3) and for the energy performance. The prototype is the result of the collaboration between the Technical Centre for refrigeration and HVAC, Pôle Cristal and LGCGM laboratory. A new architecture of the refrigerant circuit of the HPS is proposed with a significant reduction in the number of valves. This architecture allows for efficient recovery of the refrigerant charge when switching between modes. The needs for heating, cooling and domestic hot water for three types of buildings in different climates are obtained by simulation using TRNSYS. The nature of the building and climate strongly influence the simultaneous nature of the needs. A ratio of simultaneous needs (RSN) is proposed to identify the most suitable building for the simultaneous production of heating and cooling energy. Climate chamber tests were used to validate the operation of the prototype and characterize its performance. These experimental results were used to calibrate the models of components and refrigerating machines for each operation developed with EES software. A collective residential building and an office building were selected in the comparative study, in order to evaluate the influence of the nature of the requirements on the performance of the HPS. Annual performance simulated by the co-solving method (EES-TRNSYS) of HPS is compared to a reference solution that combines a reversible air / water heat pump for heating, cooling and thermodynamic water heater for domestic hot water. The simulation results of the seasonal performance showed that the office building is interesting in the case of areas requiring a strong need for refreshment throughout the year

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Arvengas, Arnaud. "Cavitation acoustique dans l'eau et quelques liquides organiques : densité et limite de rupture". Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00710980.

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Abstract (sommario):

Cette thèse porte sur l'étude expérimentale de la cavitation acoustique dans l'eau et quelques autres liquides. Le 1er chapitre est consacré à une présentation des transitions de phase du premier ordre dans le régime métastable. Le 2e chapitre présente la théorie de nucléation classique, ainsi que le théorème de nucléation d'Oxtoby qui nous permet d'évaluer le volume de la bulle critique dans nos expériences. Puis un bilan expérimental de quelques méthodes pour étudier la cavitation est dressé. Nous présentons les singularités de l'eau par rapport aux autres liquides et montrons en quoi une étude de la limite de cavitation permettrait de les comprendre. Dans le 3e, nous présentons notre dispositif acoustique ainsi que la méthode de pression statique qui permet de déterminer la pression de cavitation. Nous présentons en détail l'hydrophone à fibre optique construit pour cette thèse sur le modèle de celui d'Eisenmenger, qui permet de mesurer la densité au seuil de cavitation. Les résultats et leur analyse sont présentés, pour l'eau, dans le 4e, pour le D2O, l'éthanol, l'heptane et le DMSO, dans le 5e chapitre. De l'étude de l'eau, il ressort que l'on est très loin de la théorie, et d'un type d'expérience. En revanche une modification par un facteur constant en température, de la tension de surface de l'eau permet de prédire nos résultats en pression, mais pas les volumes critiques de nucléation. Par ailleurs, l'étude dans les autres liquides montre que nous pouvons, par notre méthode, arriver à des résultats proches de la théorie, d'autant plus que la tension de surface du liquide étudié est faible.

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Daviau, Noëlie. "Études fines des échanges énergétiques entre les bâtiments et l'atmosphère urbaine". Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1005/document.

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Abstract (sommario):

Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse porte sur l'effet que les bâtiments exercent sur l'atmosphère urbaine et notamment sur les échanges énergétiques qui s'opèrent entre les deux systèmes. Afin de modéliser plus finement les effets thermiques du bâtiment sur les écoulements atmosphériques lors de simulations réalisées par le logiciel de CFD Code_Saturne, nous procédons au couplage de cet outil avec le modèle de bâtiment BuildSysPro. Cette bibliothèque fonctionne sous Dymola et peut calculer des matrices descriptives du bâtiment utilisables ensuite en dehors du logiciel. Ce sont donc ces matrices qui sont utilisées pour le couplage par l'intermédiaire d'un code assurant l'échange de données entre les calculs de thermique du bâtiment et ceux de CFD. Après une revue des phénomènes physiques en lien avec l'atmosphère urbaine et des modèles existants, nous nous intéressons aux interactions entre l'atmosphère et le milieu urbain, notamment les bâtiments. Ceux-ci peuvent avoir un impact sur les écoulements aussi bien dynamique, en tant qu'obstacles, que thermique, via leurs températures de parois. Parallèlement à la mise en place du couplage entre les deux logiciels, nous étudions les données de la campagne de mesures EM2PAU que nous utilisons pour notre validation. EM2PAU, réalisée en 2011 à Nantes, représente une rue canyon idéalisée par deux rangées de conteneurs. La campagne a pour spécificité de prendre simultanément les mesures de températures d'air et de parois ainsi que les vitesses du vent de référence et des écoulements dans le canyon par un anémomètre sonique placé à 10 m d'altitude et six autres positionnés en six emplacements dans le canyon. Nous cherchons donc à mettre en évidence les effets dynamiques et thermiques des bâtiments sur les écoulements à partir des résultats de cette campagne, pour ensuite les simuler. Puis la modélisation numérique des écoulements sur le domaine de EM2PAU est réalisée. L'objectif de ce travail est de mettre en évidence l'influence des effets thermiques des parois sur les flux atmosphériques. Nous comparons des simulations avec différentes méthodes pour donner les valeurs des températures de surface des conteneurs. La première méthode consiste à imposer ces températures d'après les mesures ; ainsi la température de chaque paroi sera fixée à la température de surface mesurée lors de l'instrumentation de EM2PAU. Quant à la deuxième méthode, on impose la température de l'air extérieur mesurée à l'instant simulé à toutes les parois des conteneurs, afin de créer un cas où l'on n'observe que peu ou pas d'échanges de chaleur. Enfin la troisième méthode est la simulation couplée de Code_Saturne et BuildSysPro. Les résultats des différentes simulations sont alors comparés afin de distinguer les effets thermiques des parois des bâtiments sur les écoulements d'air. Nous observons que les effets dynamiques sont primordiaux et peuvent engendrer des vitesses verticales de l'écoulement dans le canyon de l'ordre plusieurs mètres par seconde, tandis que des écarts de températures de surface de l'ordre de 15°C peuvent modifier les vitesses verticales du vent de moins de 0, 5 mètres par seconde. Si ces effets thermiques sont difficiles à isoler sur des mesures en raison des autres phénomènes susceptibles d'influencer les écoulements atmosphériques, les études numériques peuvent toutefois mieux quantifier ces différences
This thesis work is about the effect of buildings on the urban atmosphere and more precisely the energetic exchanges that take place between these two systems. In order to model more finely the thermal effects of buildings on the atmospheric flows in simulations run under the CFD software Code_Saturne, we proceed to couple this tool with the building model BuildSysPro. This library is run under Dymola and can generate matrices describing the building thermal properties that can be used outside this software. In order to carry out the coupling, we use these matrices in a code that allows the building thermal calculations and the CFD to exchange their results. After a review about the physical phenomena and the existing models, we explain the interactions between the atmosphere and the urban elements, especially buildings. The latter can impact the air flows dynamically, as they act as obstacles, and thermally, through their surface temperatures. At first, we analyse the data obtained from the measurement campaign EM2PAU that we use in order to validate the coupled model. EM2PAU was carried out in Nantes in 2011 and represents a canyon street with two rows of four containers. Its distinctive feature lies in the simultaneous measurements of the air and wall temperatures as well as the wind speeds with anemometers located on a 10 m-high mast for the reference wind and on six locations in the canyon. This aims for studying the thermal influence of buildings on the air flows. Then the numerical simulations of the air flows in EM2PAU is carried out with different methods that allow us to calculate or impose the surface temperature we use, for each of the container walls. The first method consists in imposing their temperatures from the measurements. For each wall, we set the temperature to the surface temperature that was measured during the EM2PAU campaign. The second method involves imposing the outdoor air temperature that was measured at a given time to all the surfaces, reducing every heat exchange to almost zero. The third method at last is the coupled simulation of Code_Saturne and BuildSysPro where BuildSysPro calculates the wall temperature from the Code_Saturne data. . The results of these different ways of modelling the wall temperatures are then compared in order to show the thermal effects of building wall heating on the air flows. We notice that the dynamic effects are dominant and can generate vertical wind speed that can pass several meters per second. On the other hand, differences of surface temperatures higher than 15°C can influence the vertical wind speed for less than 0.5 meters per second. These thermal effects are not easily highlighted with measured data because of the other phenomena that can impact the air flows. However they can be quantified with numerical studies

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Chaban, Levgeniia. "Investigation of thermal and mechanical behavior of ultra-thin liquids at GHz frequencies". Thesis, Le Mans, 2017. http://www.theses.fr/2017LEMA1039/document.

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Abstract (sommario):

La structuration des liquides près d'interfaces est liée aux forces d'interactions liquides/interface à des distances de quelques dimensions moléculaires. Cet effet universel joue un rôle primordial dans divers domaines tels que le transport de chaleur, le transport de particules à travers les membranes biologiques, la nanofluidique, la microbiologie et la nanorhéologie.Le but principal de cette thèse est de réaliser l'échographie par laser de liquides nanostructurés près d'une interface, afin de mieux comprendre les propriétés physiques de liquides confinés à des échelles moléculaires. La méthode utilisée est la technique d'acoustique picoseconde, qui est une technique tout optique impliquant des lasers impulsionnels pour la génération et la détection d'ultrasons picosecondes. Nous avons adapté la technique pour étudier les propriétés acoustiques longitudinales à haute fréquence des liquides ultra-minces. Les résultats de la diffusion de Brillouin dans le domaine temporel sont utilisés pour déterminer le profil de distribution de la température dans le volume de liquide étudié qui peut être extrapolé aux dimensions nanométriques. Les résultats sur le changement de la fréquence de Brillouin aussi bien que sur l’atténuation acoustique en fonction de la puissance du laser donnent un aperçu de la relation entre les propriétés thermiques et mécaniques des liquides. L'analyse de Fourier des résultats pour différentes épaisseurs de liquide donnent l'information sur la vitesse du son et de l’atténuation aux fréquences GHz. Ce nouveau schéma expérimental est une première étape vers la compréhension des liquides confinés mesuré par l'échographie d'ultrasons aux fréquences GHz
The phenomenon of liquid structuring near interfaces is related to the liquid/interface interaction forces at distances of some molecular dimensions. Despite the fact that this universal structuring effect plays a key role in various fields such as heat transport, particle transport through biological membranes, nanofluidics, microbiology and nanorheology, the experimental investigation of liquid structuring remainschallenging.The aim of this PhD thesis is the experimental study of the structuring/ordering of liquids at nanoscale distances from their interfaces with solids. In this context, we have adapted the experimental technique of picosecond laser ultrasonics to investigate high-frequency longitudinal acoustic properties of ultrathin liquids confined between solid surfaces of different types. At first, we will present results of time-domain Brillouin scattering (TDBS) used to determine the temperature distribution profile in the investigated liquid volume which can be extrapolated to nanometer dimensions. Results for the evolution of the extracted Brillouin scattering frequencies and attenuation rates recorded at different laser powers give insight to the intrinsic relationship between thermal and mechanical properties of liquids. Second, we will describe our results for the measurements of mechanical properties of ultrathin liquids with a nanometric resolution. Fourier analysis of the recorded TDBS signals for different liquid thicknesses yield the value of the longitudinal speed of sound and attenuation at GHz frequencies. This novel TDBS experimental scheme is a first step towards the understanding of confined liquids measured by GHz ultrasonic probing

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Malakhova-Ziablova, Irina. "Asymptotic and numerical methods for fluid-structure interaction problems and applications to the materials science and engineering". Thesis, Saint-Etienne, 2015. http://www.theses.fr/2015STET4003/document.

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Abstract (sommario):

Le but de cette thèse pluridisciplinaire est d’étudier le problème de l’interaction fluide-structure à partir du point de vue mathématique et physique. Des problèmes d’interaction d’un fluide visqueux avec une structure élastique décrivent, par exemple, des interactions entre le manteau terrestre et de la croûte terrestre, le sang et la paroi vasculaire dans un vaisseau sanguin, etc. En génie l’interaction fluide visqueux-structure apparaît lors de la formation de solution colloïdale quand un laser passe à travers le fluide influençant le substrat (ablation laser dans un liquide). Fusion sélective au laser (FSL) est utilisée pour étudier le comportement des contraintes résiduelles en dépendance des propriétés thermoélastiques et mécaniques du matériau et des formes variées des cordons rechargés. A partir du point de vue mathématique le système couplé “flux fluide visqueux – plaque mince élastique” en 3D lorsque l’épaisseur de la plaque, E, tend vers zéro, tandis que la densité et le module de Young du matériau élastique sont d’ordre 1 et E-3, respectivement, est considéré. Le solide est couché par le fluide qui occupe un domaine épais. La modélisation multi-échelle est effectuée pour la partie élastique. Le développement asymptotique complet est construit lorsque E tend vers zéro. L’existence, la régularité et l’unicité de la solution pour le problème initial sont étudiées au moyen de techniques variationnelles. La méthode de décomposition asymptotique partielle du domaine est appliquée pour le système couplé. L’erreur de la méthode est évaluée
The goal of this multi-disciplinary thesis is to study the fluid-structure interaction problem from mathematical and physical viewpoints. Viscous fluid-structure interaction problems describe, for example, interactions between the Earth mantle and the Earth crust, the blood and the vascular wall in a blood vessels, etc. In engineering viscous fluid-structure interaction appears during colloidal solution formation when a laser pierce through the fluid influencing the substrate (laser ablation in a liquid). Selective laser melting (SLM) is used to study the behavior of residual stresses depending on the thermoelastic and mechanical properties of the material and on various forms of reloaded beads. From mathematical point of view the coupled system “viscous fluid flow-thin elastic plate” in 3D when the thickness of the plate, E, tends to zero, while the density and the Young’s modulus of the plate material are of order 1 and E-3, respectively, is considered. The plate lies on the fluid which occupies a thick domain. The multi-scale modeling is performed for the elastic part. The complete asymptotic expansion is constructed when E tends to zero. The existence, the regularity and the uniqueness of the solution for the original problem are studied by means of variational techniques. The method of asymptotic partial domain decomposition is applied for the coupled system. The error of the method is evaluated

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Bykalyuk, Anna. "Contribution à l'étude des échanges convectifs à l'interface fluide paroi en présence de matériaux à changement de phase : Application au bâtiment". Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0132/document.

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Abstract (sommario):

De récentes études expérimentales ont montré que les valeurs usuelles du coefficient d’échange convectif sont différentes en présence de matériaux à changement de phase. Cette thèse de doctorat porte sur l'étude numérique des échanges convectifs fluide/paroi dans une cavité ouverte en régime dynamique. Plus précisément, les parois étudiées sont une paroi avec une capacité thermique et une paroi qui contient des matériaux à changement de phase. Trois modèles distincts ont été développés. Dans un premier temps un modèle (modèle 1) qui concerne l’interaction fluide-paroi à la surface d’une paroi résistive (temperature imposée) en régime laminaire stationnaire a été développé et validé. Les résultats ont été confrontés avec la littérature. Ensuite, les échanges convectifs à la surface d’une plaque capacitive (modèle 2) soumise à une rampe de température d’air ont été étudiés. Finalement, un troisième modèle (modèle 3) a été développé, à la suite du modèle 2. Ce dernier modèle concerne l’interaction fluide-paroi à la surface d’une paroi contenant des matériaux à changement de phase en régime dynamique. Les résultats obtenus révèlent des pics locaux du flux de chaleur au cours du temps. Ce fait témoigne du changement d’état à l’intérieur de la paroi qui contient le materiau à changement de phase. De plus, les courbes des coefficients d’échanges convectifs moyens révèlent la dépendance du coefficient d’echange convectif à la capacité thermique du materiau. Par conséquent, la présence des matériaux à changement de phase à l’intérieur d'une paroi influence l’évolution et la forme de la couche limite thermique
Recent experimental studies have shown that the usual values of the convective heat transfer coefficient h are no longer valid in the presence of phase change materials. Three separate models were developed. Initially a model 1 which treats the fluid-wall (constant temperature) interaction in steady laminar flow has been developed and validated. Then, the wall with heat capacity (model 2) subjected to an air temperature ramp were studied. Finally, a third model (3) has been developed which treats the interaction fluid-wall which contains a phase change material. The results show local peaks of heat flow over time. This fact reflects the phase change inside the wall. Moreover, the curves of the convective heat transfer coefficient indicate the dependence of the coefficient h to the wall’s energy storage capacity. Therefore, the presence of the phase change materials within a wall effect and changes the shape of the thermal boundary layer

Tesi sul tema "Fluides caloporteurs – Propriétés thermiques"

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