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Université Paris-Sud – Paris XI

1. Lemée, Thomas. Shear-flow instabilities in closed flow : Instabilités dans les écoulements de cisaillement dans un milieu confiné.

Degree: Docteur es, Physique, 2013, Université Paris-Sud – Paris XI

Cette étude se concentre sur la compréhension de la physique des instabilités dans différents écoulements de cisaillement, particulièrement la cavité entraînée et la cavité thermocapillaire, où l'écoulement d'un fluide incompressible est assuré soit par le mouvement d’une ou plusieurs parois, soit par des contraintes d’origine thermique.Un code spectral a été validé sur le cas très étudié de la cavité entrainée par une paroi mobile. Il est démontré dans ce cas que l'écoulement transit d'un régime stationnaire à un instationnaire au-delà d'une valeur critique du nombre de Reynolds. Ce travail est le premier à donner une interprétation physique de l'évolution non monotonique du nombre de Reynolds critique en fonction du facteur d'aspect. Lorsque le fluide est entraîné par deux parois mobiles, la cavité entraînée possède un plan de symétrie particulièrement sensible. Des solutions asymétriques peuvent être observés en plus de la solution symétrique au-dessus d'une certaine valeur du nombre de Reynolds. La transition oscillatoire entre la solution symétrique et les solutions asymétriques est expliquée physiquement par les forces en compétition. Dans le cas asymétrique, l'évolution de la topologie permet à l'écoulement de rester stationnaire avec l'augmentation du nombre de Reynolds. Lorsque l'équilibre est perdu une instabilité se manifeste par l'apparition d'un régime oscillatoire dans l'écoulement asymétrique.Dans une cavité thermocapillaire rectangulaire avec une surface libre, Smith et Davis prévoient deux types d'instabilités convectives thermiques: des rouleaux longitudinaux stationnaires et des ondes hydrothermales instationnaires. L'apparition de ses instabilités a été mis en évidence à plusieurs reprises expérimentalement et numériquement. Alors que les applications impliquent souvent plus d'une surface libre, il semble qu'il y ait peu de connaissances sur l'écoulement thermocapillaire entraînée avec deux surfaces libres. Un film liquide libre soumis à des contraintes thermocapillaires possède un plan de symétrie particulier comme dans le cas de la cavité entrainée par deux parois mobiles. Une étude de stabilité linéaire avec deux profils de vitesse pour le film liquide libre est présentée avec différents nombres de Prandtl. Au-delà d'un nombre de Marangoni critique, il est découvert que ces états de base sont sensibles à quatre types d'instabilités convectives thermiques qui peuvent conserver ou briser la symétrie du système. Les mécanismes qui permettent de prédire ces instabilités sont également découverts et interpréter en fonction de la valeur du nombre de Prandtl du fluide. La comparaison avec les travaux de Smith et Davis est faite. Une simulation numérique directe permet de valider les résultats obtenus avec l'étude de stabilité de linéaire.

This study focuses on the understanding of the physics of different instabilities in driven cavities, specifically the lid-driven cavity and the thermocapillarity driven cavity where flow in an incompressible fluid is driven either due to one or many moving walls…

Advisors/Committee Members: Dang Vu-Delcarte, Claudine (thesis director), Narayanan, Ranga (thesis director).

Subjects/Keywords: Écoulement de cisaillement; Cavité entraînée; Cavité thermocapillaire; Solutions multiples; Bifurcation de Hopf; Brisure de symétrie; Shear-flow; Lid-driven cavity; Thermocapillary driven cavity; Multiples solutions; Hopf bifurcation; Break of symmetry

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APA (6th Edition):

Lemée, T. (2013). Shear-flow instabilities in closed flow : Instabilités dans les écoulements de cisaillement dans un milieu confiné. (Doctoral Dissertation). Université Paris-Sud – Paris XI. Retrieved from http://www.theses.fr/2013PA112038

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Lemée, Thomas. “Shear-flow instabilities in closed flow : Instabilités dans les écoulements de cisaillement dans un milieu confiné.” 2013. Doctoral Dissertation, Université Paris-Sud – Paris XI. Accessed September 25, 2020. http://www.theses.fr/2013PA112038.

MLA Handbook (7th Edition):

Lemée, Thomas. “Shear-flow instabilities in closed flow : Instabilités dans les écoulements de cisaillement dans un milieu confiné.” 2013. Web. 25 Sep 2020.

Vancouver:

Lemée T. Shear-flow instabilities in closed flow : Instabilités dans les écoulements de cisaillement dans un milieu confiné. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université Paris-Sud – Paris XI; 2013. [cited 2020 Sep 25]. Available from: http://www.theses.fr/2013PA112038.

Council of Science Editors:

Lemée T. Shear-flow instabilities in closed flow : Instabilités dans les écoulements de cisaillement dans un milieu confiné. [Doctoral Dissertation]. Université Paris-Sud – Paris XI; 2013. Available from: http://www.theses.fr/2013PA112038

2. Grolet, Aurélien. Dynamique non-linéaire des structures mécaniques : application aux systèmes à symétrie cyclique : What is the navigation task ? : analysis of a piloting task in order to design a new flight management system.

Degree: Docteur es, Mécanique, 2013, Ecully, Ecole centrale de Lyon

D'un point de vue industriel, la mise en place de nouvelles architectures de systèmes mécaniques nécessite un long processus de conception permettant de définir et d'anticiper le comportement. Dans le cas particulier des systèmes aéronautiques tels que les moteurs d'avions, un certain nombre de pièces sont particulièrement sensibles car elles doivent répondre à des impératifs stricts en termes d'encombrement, de performance et de tenue mécanique. Dans ce contexte, la prévision du comportement vibratoire revêt une importance particulière puisqu'elle permet d'évaluer le niveau des sollicitations cycliques appliquées sur le système et guide ainsi la détection en amont d'éventuels problèmes de fatigue des matériaux. La plupart du temps, des modèles numériques sont utilisés pour représenter les structures, et le comportement est simulé en résolvant un ensemble d'équations. Pour atteindre un niveau de détail répondant au besoin industriel, ces modèles peuvent être particulièrement gros, et la résolution des équations associées demande des ressources et des temps de calcul considérables. De plus, pour rendre compte au mieux des comportements observés expérimentalement, il est souvent nécessaire de prendre en compte des phénomènes non-linéaires, ce qui augmente encore la difficulté. Les travaux présentés dans ce manuscrit concernent cette problématique du comportement vibratoire des structures non-linéaires et s'orientent autour de deux axes : la réduction de modèle et le calcul des solutions multiples. L'objectif du premier axe est de contribuer à la construction de modèles numériques non linéaires réduits utilisables en conception de systèmes industriels et de proposer des outils d'exploitation et d'interprétation de ces modèles. En particulier, on considère le cas des méthodes de projection de Galerkin et on montre qu'elles sont à même de construire des modèles réduits réalistes. Des méthodes complémentaires de réduction de modèles sont également présentées dans le cas particulier de la recherche de solutions par la méthode de la balance harmonique (HBM) : on s'intéressera en particulier à des méthodes de sélection d'harmoniques. Après avoir comparé les différentes méthodes proposées sur un exemple simple de poutre non-linéaire, elles sont appliquées à un modèle de structure industrielle représentant une aube d'hélice d'open rotor. Le second axe de ces travaux concerne le calcul de solutions multiples pour les systèmes dynamiques non-linéaires. Une particularité de ces systèmes est en effet de présenter plusieurs configurations stables pour un état de sollicitation donné. Il s'agira ici de proposer des méthodes de calcul permettant de dresser la liste exhaustive des solutions possibles. Le travail présenté se concentre sur la recherche de solutions périodiques par la méthode de la balance harmonique pour des systèmes possédant des non-linéarités polynomiales. Ces restrictions conduisent à la résolution de systèmes polynomiaux pour lesquels il existe des méthodes permettant de calculer l'ensemble des solutions. En… Advisors/Committee Members: Thouverez, Fabrice (thesis director).

Subjects/Keywords: Systèmes mécaniques; Vibrations; Dynamique non-linéaire; Réduction de modèle; Solutions multiples; Mechanical systems; Vibration; Nonlinear dynamics; Reduced order model; Multiple solutions

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APA (6th Edition):

Grolet, A. (2013). Dynamique non-linéaire des structures mécaniques : application aux systèmes à symétrie cyclique : What is the navigation task ? : analysis of a piloting task in order to design a new flight management system. (Doctoral Dissertation). Ecully, Ecole centrale de Lyon. Retrieved from http://www.theses.fr/2013ECDL0049

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Grolet, Aurélien. “Dynamique non-linéaire des structures mécaniques : application aux systèmes à symétrie cyclique : What is the navigation task ? : analysis of a piloting task in order to design a new flight management system.” 2013. Doctoral Dissertation, Ecully, Ecole centrale de Lyon. Accessed September 25, 2020. http://www.theses.fr/2013ECDL0049.

MLA Handbook (7th Edition):

Grolet, Aurélien. “Dynamique non-linéaire des structures mécaniques : application aux systèmes à symétrie cyclique : What is the navigation task ? : analysis of a piloting task in order to design a new flight management system.” 2013. Web. 25 Sep 2020.

Vancouver:

Grolet A. Dynamique non-linéaire des structures mécaniques : application aux systèmes à symétrie cyclique : What is the navigation task ? : analysis of a piloting task in order to design a new flight management system. [Internet] [Doctoral dissertation]. Ecully, Ecole centrale de Lyon; 2013. [cited 2020 Sep 25]. Available from: http://www.theses.fr/2013ECDL0049.

Council of Science Editors:

Grolet A. Dynamique non-linéaire des structures mécaniques : application aux systèmes à symétrie cyclique : What is the navigation task ? : analysis of a piloting task in order to design a new flight management system. [Doctoral Dissertation]. Ecully, Ecole centrale de Lyon; 2013. Available from: http://www.theses.fr/2013ECDL0049

3. Mouhtadi, Driss. Etude numérique de la convection naturelle thermique engendrée par des blocs générant de la chaleur dans un canal horizontal et dans une géométrie cubique : Numerical study of thermal natural convection induced by heating blocks in a horizontal channel and in a cubical geometry.

Degree: Docteur es, Génie civil, 2012, Cergy-Pontoise; Université Cadi Ayyad (Marrakech, Maroc)

L'objectif de ce travail est d'étudier les détails des écoulements et des transferts thermiques induits par convection naturelle au sein d'un canal (simulation bidimensionnelle) et au sein d'une cavité cubique (simulation tridimensionnelle) munis de blocs chauffants. La chaleur dégagée par les blocs résulte d'une génération volumique uniforme de la chaleur, d'une température chaude constante ou d'un flux surfacique uniforme. On utilise l'air (Pr=0.72) comme fluide. Les paramètres de l'étude sont le rapport des conductivités thermiques du bloc solide et du fluide (0.1≤k*≤200), le nombre de Rayleigh (〖10〗4≤Ra≤〖10〗7) et la hauteur relative des blocs (1/8≤B≤1/2). La détermination des conditions de validité du modèle à blocs isothermes et du modèle à blocs libérant un flux surfacique uniforme, en fonction du rapport des conductivités thermiques et des autres paramètres du problème, compte parmi les principaux objectifs de ce travail. Les résultats obtenus montrent que l'écoulement et le transfert thermique ainsi que les conditions de validité des modèles mentionnés sont fortement influencés par les paramètres de contrôle et par la multiplicité de solutions trouvée en régime convectif.

The object of this work is to study the details of the flow and heat transfer induced by natural convection in a channel (2D simulation) and in a cubic cavity (3D simulation) containing heating blocks. The heat released by the blocks results from a uniform volumetric heat generation, a constant hot temperature or a uniform surface flux. Air (Pr=0.72) is used as working fluid. The parameters of the study are the thermal conductivities ratio of solid blocks and fluid (0.1≤k*≤200), the Rayleigh number (〖10〗4≤Ra≤〖10〗7) and the relative height of the blocks (1/8≤B≤1/2). Among the main objects of this work is the determination of the conditions of validity of the model with isothermal blocks and the model with blocks releasing a uniform surface flux, as functions of the thermal conductivities ratio and the other parameters of the problem. The results obtained show that the flow and heat transfer and the conditions of validity of the models mentioned are strongly affected by the control parameters and the multiplicity of solutions found in the convective regime.

Advisors/Committee Members: Kadri, El-Hadj (thesis director), Amahmid, Abdelkhalk (thesis director), Hasnaoui, Mohammed (thesis director).

Subjects/Keywords: Etude numerique; Convection naturelle; Blocs chauffants; Canal horizontal; Cavité cubique; Solutions multiples; Numerical study; Natural convection; Heating blocks; Horizontal channel; Cubical cavity; Multiple solutions

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APA (6th Edition):

Mouhtadi, D. (2012). Etude numérique de la convection naturelle thermique engendrée par des blocs générant de la chaleur dans un canal horizontal et dans une géométrie cubique : Numerical study of thermal natural convection induced by heating blocks in a horizontal channel and in a cubical geometry. (Doctoral Dissertation). Cergy-Pontoise; Université Cadi Ayyad (Marrakech, Maroc). Retrieved from http://www.theses.fr/2012CERG0564

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Mouhtadi, Driss. “Etude numérique de la convection naturelle thermique engendrée par des blocs générant de la chaleur dans un canal horizontal et dans une géométrie cubique : Numerical study of thermal natural convection induced by heating blocks in a horizontal channel and in a cubical geometry.” 2012. Doctoral Dissertation, Cergy-Pontoise; Université Cadi Ayyad (Marrakech, Maroc). Accessed September 25, 2020. http://www.theses.fr/2012CERG0564.

MLA Handbook (7th Edition):

Mouhtadi, Driss. “Etude numérique de la convection naturelle thermique engendrée par des blocs générant de la chaleur dans un canal horizontal et dans une géométrie cubique : Numerical study of thermal natural convection induced by heating blocks in a horizontal channel and in a cubical geometry.” 2012. Web. 25 Sep 2020.

Vancouver:

Mouhtadi D. Etude numérique de la convection naturelle thermique engendrée par des blocs générant de la chaleur dans un canal horizontal et dans une géométrie cubique : Numerical study of thermal natural convection induced by heating blocks in a horizontal channel and in a cubical geometry. [Internet] [Doctoral dissertation]. Cergy-Pontoise; Université Cadi Ayyad (Marrakech, Maroc); 2012. [cited 2020 Sep 25]. Available from: http://www.theses.fr/2012CERG0564.

Council of Science Editors:

Mouhtadi D. Etude numérique de la convection naturelle thermique engendrée par des blocs générant de la chaleur dans un canal horizontal et dans une géométrie cubique : Numerical study of thermal natural convection induced by heating blocks in a horizontal channel and in a cubical geometry. [Doctoral Dissertation]. Cergy-Pontoise; Université Cadi Ayyad (Marrakech, Maroc); 2012. Available from: http://www.theses.fr/2012CERG0564

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