Добірка наукової літератури з теми "Simulations thermiques dynamiques"

Dans ce travail, nous présentons une étude numérique de la convection mixte d’un écoulement d’eau en régime laminaire, développée dans un cylindre chauffé par un flux de chaleur constant et uniforme. Une brève revue des travaux récents sur les écoulements et le transfert de chaleur en convection mixte est exposée. Une description du problème est présentée à travers les équations de conservation (masse, quantité de mouvement et énergie). Les caractéristiques dynamiques et thermiques des grandeurs physiques de cet écoulement sont déterminées numériquement en utilisant le code CFD ANSYS 17.0. Dans le cas stationnaire, les simulations ont été effectuées par la méthode des volumes finis en utilisant l’approximation de Boussinesq. Les résultats obtenus ont confirmé que les forces de gravité génèrent deux rouleaux thermo-convectifs le long de la conduite. Ainsi, l’augmentation du nombre de Grashof indique une augmentation des champs dynamique et thermique. Par contre, l’augmentation du nombre de Reynolds induit une diminution de la température.

Les échanges thermiques interviennent dans de nombreux secteurs d’activités humaines. Dans la plupart de ces activités, le transfert de chaleur doit s’effectuer sans altération des milieux intervenant dans le transfert thermique. Le souci technologique majeur des échangeurs de chaleur est l’amélioration de l’échange thermique entre les deux fluides tout en générant le moins de pertes de charges ou de leur réduire à leur plus bas niveau possible. Les objectifs principaux du présent article qui traite le comportement dynamique et thermique d’un écoulement en convection forcée pour deux fluides est l’amélioration des performances des échangeurs de chaleur.

Un grand nombre des maisons qui bordent le bassin méditerranéen sont organisées autour d’un patio. Cela est vrai pour l’Andalousie, la Grèce, le sud de l’Italie, les pays de la méditerranée, et particulièrement pour l’Afrique du Nord. Les origines de cette organisation spatiale sont très anciennes. A la suite de la maison grecque, la maison romaine disposait généralement de deux cours intérieures. Mais c’est avec l’arrivée de la civilisation arabo-musulmane en Afrique du nord, que la maison à patio a connu son apogée, répondant à la fois à des exigences sociologiques, culturelles, et thermiques [1]. Les valeurs d’intimité président à cette conception de l’habitat. Il s’agit de privilégier l’être, et non le paraître. Sur le plan thermique, la maison à patio est particulièrement bien adaptée au climat chaud et semi-aride. Le patio jouit d’un microclimat plus tempéré que le climat extérieur, et joue ainsi le rôle d’un espace tampon entre l’intérieur de l’habitation et l’ambiance extérieur. Particulièrement en saison chaude, elle propose des solutions thermique sans contradiction avec la vie des gens, leurs traditions, et leur système de croyance [2]. Mais les schémas de la modernité constituent une menace pour ce type de maison. En Egypte par exemple, elles n’existent pratiquement plus que sous forme de vestige d’une époque révolue. Dans ce travail, nous proposons une simulation numérique du comportement thermique d’une maison à patio en fonction du contexte climatique maghrébin, à l’aide du logiciel de simulation du comportement thermique en régime dynamique TRNSYS.

Le but de cet article, est l’étude comparative relative à l’efficacité énergétique de deux appartements résidentiels qui sont situés dans la ville de Béchar (Algérie). A ce propos, des simulations ont été effectuées à l’aide du logiciel de simulation du comportement thermique en régime dynamique ‘TRNSYS 16’ avec le modèle numérique type 56. Ce projet vise l’introduction des matériaux de construction isolants, afin d’améliorer le confort thermique et de réduire l’énergie consommée. Diverses variantes ont été proposées, qui permettent de faire un choix pertinent assurant un meilleur confort thermique tout en étant très peu énergivore.

L’assemblage par clouage de deux tôles d’acier est présenté au moyen d’une approche numérique et expérimentale. Un modèle de l’étape d’assemblage est réalisé et confronté aux données expérimentales pour différents paramétrages de la machine. La simulation est ensuite utilisée pour l’évaluation des phénomènes locaux observés au sein des tôles, tels que les modes de rupture et les élévations de température.

Un modèle décrivant la température d'équilibre des lagunes a été développé, tenant compte des différents flux de chaleur que celles-ci échangent avec l'air et le sol environnant. Six composantes différentes ont été inclues dans le calcul de ce bilan thermique: radiation solaire, évaporation, convection, rayonnement atmosphérique, rayonnement de la surface du plan d'eau, échange via les parois en contact avec le sol. Le modèle ainsi obtenu a été testé avec efficacité sur deux lagunes aérées et une lagune naturelle situées sous climat tempéré ; sa précision sur l'estimation des températures d'équilibre étant de l'ordre de 0.7 °C. Des simulations en continu ont également pu être effectuées au moyen d'une variante dynamique, tenant compte de l'inertie thermique qu'entraîne le volume des bassins. Quelle que soit la saison envisagée, la principale forme d'apport de chaleur est représentée par la radiation solaire tandis que la dissipation d'énergie se partage entre les flux d'évaporation et la balance des deux flux de rayonnement. Les bassins échangeraient en moyenne plus de 250 W/m2 ; le maximum de transfert de chaleur correspondant au printemps et à la période estivale. Enfin, l'analyse de sensibilité du modèle nous a permis de mettre en évidence la contribution de chacun des termes intervenant dans le calcul de ce bilan thermique et de révéler sa dépendance vis-à-vis principalement de la température d'entrée, du rayonnement solaire et de la température de l'air.

Dans ce travail, on présente un modèle du bilan énergétique d’une serre agricole basé sur un ensemble d’équations théoriques intégrant les processus d’échanges thermiques entre les différentes composantes de la serre en tenant compte du couvert végétal. Le modèle ainsi développé prend en considération les conditions météorologiques instantanées du lieu de plantation de la serre (température, humidité, radiations solaires, vitesse du vent). Le système d’équations non linéaires obtenu est résolu par la méthode itérative de Newton-Raphson. Elle permet de prédire les paramètres climatiques suivants: la température de la plante, l’humidité et la température de l’air intérieur de la serre et les flux de chaleur sensible et latente des plantes. Pour une température de consigne exigée par la plante et dans le but d’estimer instantanément les besoins énergétiques de la serre (chauffage/refroidissement), le modèle a été inversé numériquement. Afin d’obtenir une évaluation des besoins en chauffage des serres à l’échelle régionale de Marrakech, pour une base de temps adéquate (période hivernale), une simulation dynamique a été conduite pour mieux gérer les apports énergétiques et les calendriers culturaux de la zone. Dans le cadre de ce travail, une quantification des différentes composantes des pertes thermiques à travers la structure d’une serre en plastique pour un débit d’énergie de chauffage donné a été réalisée. Pour minimiser les dépenses énergétiques, des mesures doivent être prises comme l’utilisation d’une double couverture en plastique, l’amélioration de l’étanchéité de la serre et l’installation d’un système de stockage d’énergie diurne pour une éventuelle restitution nocturne.

L’analyse du comportement d’un système dynamique est proposée dans cette communication. L’objectif est d’amener aux étudiants un ensemble de techniques dont la mise en œuvre est toujours légitimée par un besoin spécifique. La contextualisation de l’apprentissage leur permet de mieux appréhender l’ensemble des compétences mises en jeu et d’acquérir le recul nécessaire à l’application de ces savoir-faire à d’autres thématiques scientifiques. Loin de la posture d’un apprenant passif soumis à une accumulation de compétences qui lui semblent indépendantes les unes des autres, l’étudiant se positionne naturellement dans un environnement pluridisciplinaire. Il nous semble crucial de décloisonner les matières abordées classiquement pendant une formation : ici, pour une même problématique, seront mises en œuvre des compétences en thermique, modélisation, mathématique appliquées, simulation, analyse de données…

L’impact du changement climatique est de plus en plus perceptible avec une augmentation des températures de l’air et, de manière conjointe, des températures de l’eau. En conséquence, la gestion de l’eau sur l’Ain (affluent du Rhône) est de plus en plus contrainte en période estivale, tout particulièrement à l’aval du barrage d’Allement, où les vagues de chaleur peuvent entraîner un stress piscicole. Le management de la ressource en eau de la vallée de l’Ain est un compromis entre différents enjeux et amène les différentes parties prenantes à se rencontrer régulièrement afin de décider des actions à mettre en œuvre. Parmi ces actions, des lâchers d’eau froide (grâce à la stratification) issue des eaux profondes de la retenue d’Allement permettent de refroidir temporairement l’eau sur la basse rivière de l’Ain. L’objectif de cette étude est de quantifier le gain thermique des lâchers d’eau « standard » réalisés pour abaisser la température de l’eau : 42 m3/s pendant 12 heures. Dans cet objectif, un modèle de température de l’eau à base d’équations physiques a été mis en place sur le tronçon Allement – Pont-de-Chazey et optimisé sur la période estivale. Un ensemble de simulations avec et sans lâcher d’eau a permis d’obtenir la dynamique du gain thermique sur l’échauffement de ce tronçon et de confirmer l’intérêt de ces lâchers. Ainsi, le gain thermique escomptable est compris entre –0,6 °C et –1,1 °C sur une plage d’une quinzaine d’heures. Si les lâchers d’eau ont permis de respecter le seuil d’alerte de 23 °C (sauf en 2003), le changement climatique pourrait complexifier le management de la ressource en eau dans le futur.

La modelisation mathematique des effets thermiques dans le caoutchouc constitue un apport important, pour la simulation du retrait thermique. Une formulation variationnelle a trois champs de type hu-washizu est appliquee et generalisee dans le cas de changement impose de volume du a une variation de la temperature. L'utilisation du composant caoutchouc pour l'isolation des vibrations et la suppression du bruit constitue un avantage pour la simulation du comportement dynamique de ce materiau lorsqu'il est soumis a des petites vibrations superposees a une grande deformation statique. L'analyse dynamique est necessaire lorsque les effets d'inertie sont importants. Une formulation variationnelle mixte a trois champs est appliquee pour la simulation de ce probleme dynamique, dans le cas d'un materiau quasi incompressible

Dans le contexte actuel, les efforts de réduction de la consommation d'énergie dans les bâtiments doivent prendre en compte de nombreux paramètres, le bâtiment, son environnement, ses équipements et surtout le comportement de ses utilisateurs. Les nudges, issus de l'économie comportementale et trouvant des applications dans divers domaines (financier, alimentation, santé, etc.), ont notamment été explorés dans le contexte environnemental en général, et spécifiquement dans celui de la consommation d'énergie dans les bâtiments.L'objectif de notre travail est de mettre en œuvre des comportements d'économie d'énergie par le biais de nudges dans un bâtiment et de mesurer leur impact à l'aide de compteurs intelligents. Notre approche implique des simulations thermiques dynamiques, l'utilisation de capteurs connectés et la création de profils d'occupants par le biais de questionnaires. Ces éléments sont généralement traités de manière individuelle et isolée dans la littérature.Nous évaluons d'abord de façon théorique les écogestes qui ont l'impact le plus significatif dans la réduction des consommations d'énergie dans un bâtiment tertiaire public situé en France. Nous créons un cadre basé sur des théories psychologiques et des travaux antérieurs afin de définir des concepts sur lesquels nous nous basons pour définir différents profils de consommateurs d'énergie. Nous menons une expérimentation afin de mesurer, à l'aide de compteurs intelligents, l'impact de l'utilisation de nudges sur le changement de comportement des occupants d'un immeuble de bureaux. Pour ce faire, nous mettons en place une plateforme permettant de délivrer différents types de nudges à différents profils que nous avons établis à partir d'une classification basée sur des théories du comportement. Nous avons ainsi combiné deux volets technologique et comportementale, souvent traités séparément et pour lesquels les travaux de recherche nécessite souvent une approche pluridisciplinaire.La simulation de différents types d'utilisation de l'énergie dans un même bâtiment est également intéressante pour étudier l'impact du comportement des occupants sur la consommation d'énergie et la manière dont l'utilisation d'incitations personnalisées pour sensibiliser et favoriser l'adoption d'économies d'énergie peut conduire à une réduction significative de la consommation d'énergie dans le bâtiment.Les résultats obtenus sont positifs en ce qui concerne les gains en énergie à condition qu'une connaissance préalable des occupants soit établie
In the current context, efforts to reduce energy consumption in buildings must take into consideration a wide range of parameters, the building, its environment, its equipment and, above all, the behavior of its users. Nudges, which emerged from behavioral economics and find applications in various fields (finance, food, health, etc.), have been explored in the environmental context in general, and specifically in that of energy consumption in buildings.The aim of our work is to implement energy-saving behaviors through nudges in a building and to measure their impact using smart meters. Our approach involves dynamic thermal simulations, the use of connected sensors, and the creation of occupant profiles through questionnaires. These elements are typically addressed individually and isolated in the literature.We start with a theoretical assessment of the energy-saving actions that have the most significant impact in reducing energy consumption in a public tertiary building located in France. We create a framework based on psychological theories and previous works to define concepts that we use to define different energy consumers profiles. We conduct an experimentation using smart meters to measure the impact of nudges on behavioral change among occupants of an office building. To do this, we implement a platform for delivering various types of nudges to different profiles that we have established from a classification based on behavioral theories. In this way, we have combined the technological and behavioral aspects, which are often dealt with separately, and for which research often requires a multidisciplinary approach.Simulating different types of energy use scenarios in the same building is also interesting for studying the impact of occupants' behavior on energy consumption, and how the use of tailored incentives to raise awareness and encourage the larger adoption of energy savings measures can lead to a significant reduction in energy consumption in the building.The results obtained are positive in terms of energy savings, provided that prior knowledge of occupants is established

Cette thèse contribue aux avancées dans la conception, la fabrication, la modélisation, l'expérimentation et l'optimisation des distributeurs multi-échelles. La fonction de tels distributeurs est de fournir une quantité contrôlée ou un débit de fluide à une série de canaux en parallèle. L'alimentation uniforme des canaux d'un échangeur thermique multitubulaire intensifie les transferts thermiques avec la plus faible perte de charge possible. Leurs structures internes multi-échelles sont optimisées en minimisant simultanément la dissipation visqueuse et le temps de passage selon "la théorie constructale". Des prototypes constructals en polymère et en métal sont fabriqués à l'aide de la méthode de stéréolithographie. Des prototypes de distributeurs ont été assemblés avec un mini échangeur thermique à courants croisés afin d'évaluer les effets de la distribution des fluides sur ses performances thermiques et hydrauliques, par la modélisation numérique (CFD) et par des expérimentations, Nous avons étudié l'intensification des transferts thermiques réalisée par la distribution uniforme et l'équilibre thermo-hydraulique. L'intégration du collecteur constructal à la sortie de l'échangeur thermique conduit à une distribution uniforme et par conséquent intensifie les transferts thermiques. C'est également la configuration la plus avantageuse, en considérant le compromis entre l'intensification des transferts thermiques et la dissipation de la puissance de pompage. Les résultats peuvent fournir des informations et des idées originales pour la conception et I' optimisation des échangeurs et des systèmes de distribution de fluides
This thesis contributes to the advances in the conception, fabrication, modeling, experiment, and optimization of multi-scale fluid distributors. The function of such fluid distributors is to deliver a controlled amount or rate of fluid to an array of distributing ports, in order for example to feed uniformly the channels of a multi-channel heat exchanger and consequently intensify the heat transfer with the least increase of pressure drop. Their multi-scale internal channel structures are optimized by minimizing the viscous dissipation and the residence time simultaneously according to the "constructal theory". Polymer and metallic prototypes of the constructal components were fabricated using Stereolithography. Constructal distributor prototypes were assembled with a mini crossflow heat- exchanger to evaluate the effects of flow distribution on its thermal and hydraulic performances by experiments and by Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations. The enhancement of heat transfer realized by flow uniform distribution and the thermal- hydraulic balance are discussed. The results indicate that the integration of one constructal collector at the outlet of the heat exchanger can approach the uniform flow distribution and consequently better intensify the heat transfer. It is also the most advantageous configuration based on a balanced consideration of heat transfer intensification and pump power consumption under the investigation conditions. The results may provide some original information and thoughts to the design and optimization of heat exchangers and flow distribution/collection systems

Avec les besoins actuels d’économie d’énergie et de maîtrise des impacts environnementaux du bâtiment, certains doutes se posent sur la définition du confort thermique et la façon de créer et maintenir les conditions de confort. En effet, les normes actuelles considèrent le confort thermique sous une approche analytique, réductrice de la complexité du réel. Les études in situ du confort thermique ont permis de constater une surestimation du niveau de l’inconfort perçu en réalité par rapport à celui prévu par ces normes surtout dans les bâtiments naturellement ventilés pendant les périodes chaudes. Ces études ont servi à mettre les bases de l’approche adaptative, qui caractérise le confort thermique à travers les interactions adaptatives entre l’occupant et son environnement. L’utilisation des normes peut conduire à un recours systémique à la climatisation alors que l’approche adaptative permet d’assurer le confort thermique avec des consommations d’énergie plus modestes. Nous nous intéressons dans ce travail à l’aspect adaptatif du confort thermique en complément à l’aspect analytique dont l’ensemble permet d’avoir une vision globale du confort thermique dans les bâtiments. En partant d’une étude bibliographique sur les approches existantes, nous avons conduit une étude expérimentale in situ dans huit bâtiments pour explorer de plus près le confort adaptatif et caractériser l’interaction entre l’occupant et le bâtiment. Ensuite en adoptant une démarche systémique, nous avons développé un modèle dynamique sur le confort thermique qui permet d’intégrer les différents mécanismes dynamiques identifiés dans la bibliographie et par l’expérimentation. Ce modèle, que nous avons appelé AdOCC, permet de déterminer l’état thermique de l'occupant à partir du modèle dynamique à deux noeuds de Gagge et d’en déduire le comportement de l’occupant et ses actions adaptatives selon les caractéristiques du bâtiment et la saison. Le modèle a été intégré dans l’outil de simulation dynamique TRNSYS. Cela nous a permis d’évaluer le modèle AdOCC en confrontant les simulations réalisées avec deux bureaux tirés de l’expérimentation vis à vis les résultats de mesures. L’application du modèle au cas des bâtiments de bureaux naturellement ventilés nous a permis de déterminer les conditions qui permettent d’établir le confort thermique avec des ressources énergétiques limitées, en utilisant un ventilateur local ou la ventilation nocturne, selon l’inertie du local, l’orientation, les protections solaires, et le climat L’utilisation du ventilateur correspond à une consommation de l’ordre de 10 Wh/m²/jour et la ventilation nocturne 30 Wh/m²/jour. Ces valeurs sont négligeables devant les consommations de climatisation qui peuvent être 10 fois plus importantes
N this work we focus on the adaptive approach of thermal comfort by combining features of both the static and adaptive theories. In the first step we have conducted a bibliographical study on the existing theories and approaches and which has led us to carry a field study on thermal comfort in eight office buildings. Afterwards we have adopted the systemic approach to develop a dynamic model on thermal comfort by integrating the dynamic mechanisms identified in the bibliography and the field study. This model, named AdOCC, determines the dynamic thermal state of the occupant from which the model can determine the adaptive behaviour of the occupant. AdOCC has been integrated in the dynamic simulation tool ‘TRNSYS’ and has been evaluated by comparing the results of the simulations with measurements. By applying this model to the case of a naturally ventilated office building we have found the conditions where thermal comfort can be achieved with limited energy consumptions

Les propriétés thermiques des nanomatériaux offrent une palette variée de comportements. Parfois, le transfert thermique est dégradé comparé à l'échelle macroscopique, produisant un échauffement dans les nanodispositifs électroniques et une augmentation de l'efficacité des modules thermoélectriques. D'autres fois, la conductivité thermique atteint des niveaux supérieurs à ceux des matériaux massifs. Cette thèse étudie le transport de chaleur dans des nanostructures de silicium par simulation à l'échelle atomique. La méthode de la dynamique moléculaire est utilisée dans un cadre original basé sur l'exploitation de transitoires de température, la dynamique moléculaire d'approche à l'équilibre (AEMD i.e. Approach-to-Equilibrium Molecular Dynamics). Après avoir présenté et illustré l'AEMD dans le cas du silicium massif, nous étudions la conductivité thermique de nanofils lisses en fonction de leur diamètre et de la longueur. Nous montrons que le profil de température est conforme à l'équation de la chaleur et que la conductivité thermique des nanofils sature à grande longueur. Nous étudions ensuite l'effet d'une nanostructuration par évidement et de la rugosité de surface. Nos résultats sont comparés à une approche de simulation alternative pour explorer le poids relatif des collisions phononiques internes et surfaciques. Enfin, nous nous intéressons à la conductivité thermique de membranes de silicium nanostructurées fabriquées au sein du laboratoire. Nous montrons que, pour réduire davantage la conductivité thermique et ainsi augmenter l'efficacité de conversion d'un dispositif thermoélectrique, il faudra davantage de nanostructuration que des évidements cylindriques
The thermal conductivity of nanostructures varies on a large scale compared to bulk materials. Sometimes the thermal transfer is worse due to the reduction of thermal conductivity, at the origin of self-heating in electronic devices, but valuable for thermoelectric devices. In other cases, the thermal conductivity reaches impressive levels compared to bulk materials. The origin of these behaviors is at the atomic level, and the in the propagation of the heat carriers, the phonons. In this thesis, we study heat transport in silicon nanostructures by atomic scale simulations. Molecular dynamics is used here in the framework of a methodology we recently developed, the approach-to-equilibrium molecular dynamics (AEMD). This methodology relies on the creation and exploitation of temperature transients. First we present the principles of AEMD in the case of bulk silicon. Then we determine the thermal conductivity of smooth nanowires versus diameter and length. We show that the temperature profiles do comply with the heat equation, and that the thermal conductivity saturates at long length. Afterwards we study nanostructuring effects by hollowing, and nanowires with rough surfaces. In this last case, we compare our results with an alternative simulation approach and investigate the relative importance of intrinsic and surface phonon scattering. Finally, we calculate the thermal conductivity of nanopatterned silicon membranes for thermoelectric devices. We show that to further decrease the thermal conductivity, it will be necessary to introduce other sources reduction than cylidrincal hole etching, and AEMD will be the appropriate tool for an optimisation

En géosciences, les points chauds, îles volcaniques intraplaques telles que Hawaii ou la Réunion, pourraient être l’expression en surface de panaches qui monteraient depuis la base du manteau, à 2900 km de profondeur. Les panaches, instabilités de la convection de Rayleigh-Bénard, se développeraient dans le manteau avec un nombre de Prandtl (Pr) de 1023 mais peuvent aussi être modéisés à partir d’un chauffage de petite taille, numériquement avec Pr infini, ou en laboratoire avec Pr ~103 - 106. Dans cette thèse nous étudions les caractéristiques d’un panache isolé dans un fluide visqueux, à viscosité constante. Nous utilisons des expériences de laboratoire et des modèles numériques. Les techniques de visualisation donnent accès aux champs de température et de vitesse pour une section 2-D de la cuve. Les simulations numériques utilisent une méthode d’éléments finis à symétrie cylindrique qui reproduisent les conditions de laboratoire avec les propriétés mesurées des fluides et du chauffage. On obtient un excellent accord entre ces deux approches indépendantes. Cela permet de proposer des lois d’échelles simples pour la dynamique de la tête et du conduit du panache et de les appliquer au cas de la Terre. Nous montrons notamment que pour des Pr supérieurs à 1000 l’effet de confinement l’emporte largement sur les effets inertiels et que la dynamique du panache est bien décrite par l’approximation Pr infini. Ceci est en particulier vrai pour les manteaux planétaires
In Earth Sciences, hot upwelling plumes are thought to develop from the base of the 2900 kmthick solid mantle of our planet and to generate hotspots, i. E. Intraplate volcanic islands such as Hawaii and La Reunion. Although generated through chaotic Rayleigh-B´enard instabilities at a Prandtl number (Pr) around 1023, they can be modelled with the simpler case of starting plumes out of a finite-size heater, either numerically for infinite Prandtl number, or in the laboratory with fluids with Pr ~ 103 - 106. Hence, the question is to find simple scaling laws for isolated rising plumes and apply them to the Earth’s mantle case. In this thesis we study the characteristics of an isolated plume growing in a viscous fluid with constant viscosity. We use both laboratory experiments and numerical models : the visualization techniques give us access to the growing plume temperature and velocity fields, on a 2-D section of the tank, whereas the numerical simulations are axisymmetric finite element simulations that attempt to reproduce the laboratory conditions as closely as possible. We find excellent quantitative agreement between the two fully independent approaches. This is used to derive scaling laws for the dynamics of the plume head and stem, and apply them to the Earth’s case. We further show that for Pr larger than 1000, confinement effects are more important than inertial effects and that plumes dynamics are well described by the approximation if infinite Prandlt number. This is especially true for planetary mantles

Cette thèse concerne la modélisation d'oxydes fortement désordonnés à l'aide de simulations numériques de type Monte Carlo et Dynamique Moléculaire, en relation avec des mesures d'ordre à courte distance par diffusion diffuse de rayons X et de neutrons. Les oxydes à base de zircone sont caractérisés par une cinétique de diffusion très lente pour les cations et rapide pour les anions. Comme ce sont des matériaux ioniques, les interactions dominantes sont des interactions électrostatiques à longue portée. Des mesures d'ordre local ont montré que les atomes ne sont pas disposés au hasard dans le système: il existe donc de fortes corrélations chimiques en plus des distorsions de réseau introduites par la présence de lacunes structurelles. La technique de Dynamique Moléculaire hors d'équilibre (NEMD) a été utilisée pour calculer la conductivité thermique à partir des configurations atomiques. Cependant, elle ne peut suivre les mouvements des atomes que durant quelques nanosecondes. C'est pourquoi, afin d'améliorer la description des propriétés microstructurales et d'analyser l'effet de l'ordre local sur la conductivité thermique, nous avons développé un code de calcul de type Monte Carlo traitant aussi bien des effets élastiques que des effets chimiques et adapté à des solides ioniques. La confrontation de l'ordre à courte distance reproduit dans les simulations numériques avec celui mesuré par diffusion diffuse a montré un très bon accord simulations-expériences ainsi que la nécessité d'utiliser des simulations Monte Carlo afin rendre compte de la mise en ordre locale des défauts notamment à forte concentration en dopant. D'autre part, les résultats des calculs de conductivité thermique se sont révélés en excellent accord avec les mesures, puisque que la différence entre valeurs calculées et valeurs mesurées est inférieure à 20%. Enfin, l'influence de l'ordre local sur le comportement de la conductivité a été analysée numériquement et expérimentalement
This thesis is devoted to the modelling of disordered oxides by Monte Carlo and Molecular Dynamics simulations, in relation with short-range order investigations by neutrons and X-rays diffuse scattering measurements. In zirconia based oxides the kinetics of cations is very slow, whereas it is very fast for anions. These materials are ionic systems. Thus, the largest contribution to the energy of the system is given by long-range electrostatic interactions (1/r). Local order measurements have shown that chemical species are not randomly placed in the crystal structure. Due to the presence of structural vacancies, created by a charge compensation mechanism, lattice distortions are also important. Thus, the chemical ordering is strongly correlated to the atomic displacements. The Non Equilibrium Molecular Dynamics technique has been used to compute the thermal conductivity from atomic configurations. However, this method can only reproduce the movement of particles during several nanoseconds. Therefore, in order to ameliorate the description of micro structural properties and to analyze the influence on the conductivity of the local order, we developed a code based on a Monte Carlo approach, which is adapted to ionic systems and which can describe the strong elastic effects as well as the chemical effects. The short-range order reproduced in the Monte Carlo simulations is very closed to the one measured. We also show that Molecular Dynamics simulations cannot reproduce the correct local order between defects, observed at high doping concentrations. Moreover, the thermal conductivity computations have shown a good agreement with the experimental data. Indeed, the error between simulations and measurements are below 20%. Finally, this study also discusses the influence of the short-range order on the conductivity behaviour using numerical results, diffuse scattering investigations and thermal conductivity measurements

Ce chapitre traite de la simulation numérique des écoulements turbulents anisothermes qui ont lieu au sein des récepteurs solaires. Plusieurs niveaux de modélisation et de simulation, qui vont des plus complexes aux plus simples, sont abordés. Les résultats essentiels de l’étude du couplage entre les champs turbulents dynamique et thermique sont présentés.