L'industrie de la microélectronique est en perpétuelle évolution, surtout concernant la diminution des dimensions des composants. Ainsi, pour les nouvelles générations de mémoires non volatiles Flash, le poly-silicium de la grille flottante pourrait être remplacé par des nanoplots discrets de silicium. L'élaboration de ces nanoplots par LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) à partir de silane SiH4 sur un substrat amorphe SiO2 demeure l'une des voies privilégiées par l'industrie. Le fonctionnement de ce type de mémoires est fortement dépendant des conditions de synthèse des nanoplots de silicium. Ce travail de cette thèse visait donc à améliorer la compréhension des mécanismes de nucléation et de croissance en jeu. Nous avons étudié les premiers instants de la nucléation en chimie quantique, grâce à l'utilisation de la théorie DFT, en considérant l'oxyde de silicium comme surface de dépôt. Des lois cinétiques intrinsèques ont été tirées de ces résultats DFT et elles ont été implémentées dans un modèle de simulation à l'échelle du procédé industriel, sur la base du code de CFD Fluent. Pour la nucléation, il est apparu que seul le silylène, SiH2, peut se chimisorber à la surface du substrat. De plus, sa faible concentration et la première désorption de H2, qui est très lente, expliquent le temps d'incubation. Pour la croissance, le caractère auto-catalytique des dépôts a été expliqué par la contribution très forte du silane au dépôt dès la seconde chimisorption. L'étape limitant la croissance est clairement la désorption de H2. La réalisation d'essais expérimentaux et la comparaison avec le modèle multi-échelles issu de notre travail a permis d'expliquer pourquoi les cinétiques classiques de la littérature surestiment la vitesse de dépôt des nanoplots. Il est aussi apparu que la vitesse de dépôt du silicium sur des nanoplots en croissance est plus forte que celle d'un film de silicium continu « épais ». La prise en compte des sites de chimisorption lors des premiers instants et la description détaillée de la désorption de H2 sont des paramètres clés pour rendre compte du comportement des dépôts de nanoplots de silicium. / The need of high integrated systems of the everyday life involves a permanent evolution of the microelectronic industry. Integrated circuits involving non volatile Flash memories are good examples of these trends. In this technology, the poly-silicon floating gate could be replaced by a discrete trap floating gate in which discrete traps are made up of silicon nanodots. The synthesis of nanodots by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) from silane SiH4 on SiO2 surfaces remains one of the most promising ways of industrial synthesis. Despite a huge experimental effort, fundamental understanding of the key mechanisms of nanodots nucleation and growth remains elusive. Here we find the main objectives of the thesis. For nucleation, our main results reveal that only silylene SiH2 is involved in the very first steps of nucleation. The incubation time experimentally observed can be explained by the low SiH2 concentration and the first slow H2 desorption process. For growth, silane is the main responsible for deposition, which explains the autocatalytic behaviour of silicon deposition. The growth limiting step is clearly the H2 desorption process. Comparisons between experimental and multiscale modelling allow to explain why classical kinetics of the literature overestimate nanodots deposition rate. We have found that the silicon deposition rate is higher on nanometer silicon dots than on a continuous silicon film. Key parameters to conveniently model nanodots deposition are good descriptions of the first chemisorption sites and of the H2 desorption process.

The use of a swirling flow can provide a more uniform velocity distribution and a calmer filling condition according to previous studies of both ingot and continuous casting processes of steel. However, the existing swirling flow generation methods developed in last decades all have some limitations. Recently, a new swirling flow generator, the TurboSwirl device, was proposed. In this work, the convergent nozzle was studied with different angles. The maximum wall shear stress can be reduced by changing the convergent angle between 40º and 60º to obtain a higher swirl intensity. Also, a lower maximum axial velocity can be obtained with a smaller convergent angle. Furthermore, the maximum axial velocity and wall shear stress can also be affected by moving the location of the vertical runner. A water model experiment was carried out to verify the simulation results of the effect of the convergent angle on the swirling flow pattern. The shape of the air-core vortex in the water model experiment could only be accurately simulated by using the Reynolds Stress Model (RSM). The simulation results were also validated by the measured radial velocity in the vertical runner by the ultrasonic velocity profiler (UVP). The TurboSwirl was reversed and connected to a traditional SEN to generate the swirling flow. The periodic characteristic of the swirling flow and asymmetry flow pattern were observed in both the simulated and measured results. The detached eddy simulation (DES) turbulence model was used to catch the time-dependent flow pattern and the predicted results agree well with measured axial and tangential velocities. This new design of the SEN with the reverse TurboSwirl could provide an almost equivalent strength of the swirling flow generated by an electromagnetic swirling flow generator. It can also reduce the downward axial velocities in the center of the SEN outlet and obtain a calmer meniscus and internal flow in the mold. / Tidigare studier visar att ett roterande flöde kan ge en mer likformig hastighetsfördelning och en lugnare fyllning i både göt- och stränggjutning av stål. De befintliga metoderna för att generera ett roterande flöde har vissa begränsningar. En ny metod för att generera det roterande flödet, en så kallad TurboSwirl, föreslogs nyligen. I detta arbete undersöktes ett konvergent munstycke med olika vinklar för att se hur detta påverkade det roterande flödet som genererades i anordningen. Resultaten visar att skjuvspänningen i systemet kan reduceras genom att ändra munstyckets vinkel mellan 40º till 60º. En lägre maximal axiell hastighet kan också uppnås med en mindre konvergent vinkel på munstycket. Det är även möjligt att påverka den maximala axiella hastigheten och skjuvspänningen i systemet genom att förflytta den vertikala kanalen i anordningen. Vattenmodellexperiment har utförts för att validera simuleringsresultaten. Det kraftigt roterande flödet kunde endast beskrivas väl av Reynolds Stress Model (RSM). Validering utfördes också genom att mäta den radiella hastigheten i den vertikala kanalen med en Ultrasonic Velocity Profiler (UVP). TurboSwirl-anordningen vändes och kopplades till gjutröret för att generera det roterande flödet. Detta studerades både med numeriska modeller och med vattenmodellering. Ett periodiskt asymmetriskt roterande flöde observerades både i numeriska modellerna och i vattenmodellerna. För att modellera detta periodiska flöde så användes detached eddy simulation (DES) modellen. Resultaten då denna modell användes stämmer väl med de experimentella mätningarna. Denna nya design med TurboSwirl kan uppnå liknande styrka på det roterande flödet som när elektromagnetisk omrörning användes. Det resulterande roterande flödet leder till en lägre axiell hastighet i gjutröret samt en lugnare yta och ett lugnare flöde i kokillen. / <p>QC 20161123</p>

When simulating air flows in an urban environment, for e.g. pollutant dispersion investigations, today's main tool is advanced computational fluid dynamics simulations. These simulations take a lot of time and resources to perform, even for small geometries. In some situations, one would like to be able to run approximate simulations, possibly with large geometries, without such a significant investment. The model described in this thesis is a graph network model which have streets and intersections of an urban environment modeled as connections and nodes in a graph. The model uses a pressured pipe model, based on the Darcy-Weisbach equation, to simulate air flow in the network. Such a model requires only rough measurements of the urban geometry and an estimated Darcy's friction factor, to be able to solve the system. Furthermore, using the same rough geometrical parameters, together with shear velocity, the model solves atmospheric exchange rates of the streets. Intersections play a major role when investigating urban dispersion. The way this model deals with dispersion in any complex intersections, represented by single nodes, is by using wind direction variance together with a distribution parameter based on computational fluid dynamics intersection simulations made in Comsol Multiphysics - also present in this paper. Using the simple model described above, I have simulated urban air flows in a complex urban geometry of a part of Paris. This specific geometry has already been investigated by computational fluid dynamics simulations as well as wind tunnel experiments. By comparing the computational fluid dynamics simulation with my model, I have validated its accuracy. 40% and 45% of all streets reach a relative and absolute error below 25% respectively. Directions of the street velocities have been simulated with approximately 90% accuracy - with distinct error indications. Atmospheric exchange rates of the streets are within an order of magnitude accurate, however, showing a systematic error by overestimating the vast majority of the exchange rates. The model could become even better by covering error sources discussed in the discussion section. Excess theory for simulating each of the above-described flows is presented, which might change the results. For example, slightly altering the modeling of the atmospheric exchange rate might fix the overestimation offset we have seen. Potential error sources could be the varying building heights and the streets angle relative the overlaying wind direction. The pressured pipe simulated flows have shown tendencies to be bad at picking up the effects of high/low buildings following low/high buildings, as well as accurately capture the behavior of streets close to perpendicular to the wind direction. Main streets with plenty of exits have been modeled with intersections at each exit, which results in strong flow variation along a street that should have a flow close to constant. Solving main streets like this separately could improve this behavior drastically.

La thèse s'intéresse aux deux écoulements présents en aviron, autour du bateau et de la palette, et aux interactions avec le système bateau-avirons-rameur. Le premier est inhabituel en hydrodynamique, à cause du cavalement important et des mouvements secondaires. La complexité du second provient de l'instationnarité et de la déformation de la surface libre. L'objectif consiste à mettre en oeuvre des méthodes numériques performantes et précises puis à les valider pour, à plus long terme, les réutiliser à des fins d'analyse et d’optimisation de la performance en aviron.Ces simulations instationnaires à surface libre sont coûteuses en ressources pour les codes RANS. Un algorithme de sub-cycling a été développé et validé sur plusieurs cas test, diminuant les temps CPU d'un facteur 3 à 4, sans perte de précision. Il est compatible avec la déformation et le raffinement automatique de maillage. Deux bases de données expérimentales sont exploitées pour chaque écoulement afin de valider le cadre de simulation. Pour celui autour de la palette, une campagne in situ et une autre en laboratoire sont utilisées. Dans les deux cas, les profils d'efforts sont bien capturés, compte tenu des incertitudes cumulées liées à la mesure indirecte de la cinématique de la palette par rapport à l'eau. Pour le skiff en configuration instationnaire, les efforts fluctuants sont bien capturés, en amplitude et en phase, pour des fréquences typiques. Des écarts inattendus (de l'ordre de 10%) sont constatés sur la valeur moyenne et restent pour le moment sans réponse probante. La structure d'une co-simulation entre les résolutions des écoulements et celle de la dynamique du système multicorps est initiée. / The thesis focuses on the two flows occurring in rowing,around the boat and the blade, and on interactions with theboat-oars-rower system. The first flow is unusual in hydrodynamics because of the large surge and secondary motions. The complexity of the second one comes from the unsteadiness and the free surface deformation. The goal is to set up efficient and accurate numerical methods to reproduce these flows and then to validate them for the purpose of analysis and optimisation of the performance in rowing.Those unsteady computations with free surface are cost lyin resources for RANS codes. A sub-cycling algorithm was developed and validated on several test cases, allowing to decrease the CPU time by a factor of 3 to 4, without loss of accuracy. It is compatible with mesh deformation and automatic grid refinement. Two experimental databases are exploited for each flow in order to validate the frame of simulation. For the flow around the blade, an in-situ campaign and a more controlled one conducted in laboratory, are used. In both cases, the profiles of the efforts are well captured, considering the cumulative uncertainties linked to the indirect measurement of the blade kinematics relative to the water. For the skiff in unsteady state, the fluctuating forces are well captured, in terms of amplitudes and phases, for typical frequencies. Unexpected errors (around10%) are observed for the mean value and remain unexplained for now. The structure of a co-simulation between the resolutions of the flows and the resolution of the dynamics of the multibody system is initiated.

Allmänna bad bidrar i hög grad till att främja allmänhetens hälsa och välbefinnande. De erbjuder möjlighet till motion och rekreation för människor i alla åldrar. För att badgäster ska trivas och må bra krävs det att vatten- och luftkvalitet håller hög nivå. I syfte att förhindra spridning av sjukdomsalstrande organismer mellan badgäster används klor som en central komponent för att desinficera vattnet. Kloret lämnar dock restprodukter efter sig, främst trikloramin som påverkar människors hälsa negativt. Trikloramin samlas över vattenytan och stannar kvar i andningszonen om inte föroreningarna transporteras bort via luftrörelser.I Nolhaga simhall sker fram till 2018 en ombyggnad av anläggningen. Rapporten berör den nya ventilationslösning som kommer att användas till motionsbassängen. För att studera hur denna lösning fungerar och hur god luftväxling den skapar över vattenytan har en modell av simhallen skapats i CAD-program. Luftflöden har sedan simulerats i en förenklad CFD modellen och jämförts med ett röktest i en liknande simhall. Utöver den lösning som är tänkt att byggas har ett alternativ med kompletterande frånluftsdon i golvnivå simulerats.Resultatet indikerar att lufthastigheter över vattenytan ligger inom de rekommendationer som finns angivna. Luften har en tendens att röra sig i lokalen med ett återcirkulerande beteende där tilluften följer taket in i hallen för att sedan gå ner vid bakre väggen och tillbaka över vattenytan. Luftrörelserna följer detta beteende oberoende om frånluftsdonet är placerat i golv- eller taknivå. Någon skillnad i mängd bortfört trikloramin kan inte säkerställas med de metoder som använts i rapporten. Röktestet gav inte ett tillräckligt tydligt resultat för att några kopplingar till simulering ska kunna göras.Brist på tid, förkunskaper och erfarenhet inom området gör att osäkerheten kring de resultat som nåtts är stor. Mer arbete inom CFD och badhusventilation krävs för att öka trovärdigheten. / Public baths contributes significantly to the promotion of public health and wellbeing. To be able to supply a pleasant experience for bathers, a high quality of water and air is required. To avoid spreading of pathogens between bathers, Chlorine is used as a central component for disinfecting the water. Chlorine residues such as Trichloramine affect human health and are concentrated above the water surface and will remain in the breathing zone unless the pollution is carried away by air movement.Nolhaga public bath is undergoing a renovation and this report is a study of the new ventilation system which has been installed. To investigate the air flow pattern in the hall a CAD model of the space was created. CFD software was used to simulate airflow in the model. Results have also been compared with a smoke test, performed in a similar building. In addition to the suggested solution a different approach, with additional exhaust air vents placed at floor level, has been tested.The results show that the air speeds over the water surface are within the given recommendations. The air has a tendency to move around in the room with a recirculating behaviour where the supply air follows the roof to the back wall and then returns over the surface of the water. This kind of behaviour might be beneficial for removing Trichloramines if exhaust air vents are placed near the air supply units. This method uses the air movement to remove pollutants where the concentration is highest and removes them from the building. Performed smoke test gave only vague indications that the simulation results can be linked to actual air movement due to the small amount of information it provided.Due to the lack of time, knowledge and experience in the field, the uncertainty of the achieved results is great. Additional work in CFD and ventilation of public baths is required to enhance credibility of results.

Toute surface naturelle est par essence non lisse, elle est constituée de rugosités plus ou moins régulières et / ou de structures mobiles d’échelles variées. D’un point de vue mécanique des fluides, ces surfaces naturelles proposent des meilleures performances aérodynamiques en terme de réduction de traînée, d’augmentation de la portance ou de contrôle du décollement lorsqu’elles couvrent des corps en mouvement. Cela a été notament prouvé pour des écoulements de couches limites ou de sillage, autour de corps épais. La simulation numérique d’écoulements aux échelles microscopiques autour des surfaces « naturelles » demeure de nos jours encore hors de portée. En conséquence, la thèse a pour objet d’étudier la modélisation du glissement apparent de l’écoulement sur ce genre de surface, modélisée comme un milieu poreux, appliquant la théorie de la moyenne-volumique de Whitaker. Ce modèle mathématique permet globalement de représenter en moyenne les détails de la micro-structure de ses surfaces, tout en conservant une description satisfaisante des phénomènes physiques induits par l’écoulement. Le premier chapitre de ce manuscrit dresse un panorama des efforts antérieurs portant sur la modélisation de ces surfaces en précisant les résultats les plus importants issus de la littérature. Le deuxième chapitre présente la dérivation mathématique des équations de Navier- Stokes en moyenne volumique (VANS en anglais) dans un milieu poreux. Dans le troisième chapitre est étudiée la stabilité de l’écoulement à l’interface entre un fluide libre et un milieu poreux, constitué d'une série de cylindres rigides. La présence de cette couche poreuse est traitée par un terme de traînée dans les équations du fluide. On montre que l'ajout de ce terme réduit les taux d’amplification de l’instabilité de Kelvin-Helmholtz sur toute la gamme des nombre d’onde et ainsi augmente la longueur d’onde du mode le plus amplifié. Dans ce même contexte a été calculée la différence entre un modèle isotrope et une approche tensorielle pour le terme de traînée, afin de déterminer l’approche la plus consistante pour une étude de stabilité de ce type d’écoulement. Cela a mené à la conclusion que le modèle le plus pertinent est celui utilisant le tenseur de perméabilité apparent. Dans le chapitre suivant le tenseur de perméabilité apparent est identifié sur la base d’une centaine de simulations numériques directes, pour un milieu poreux tridimensionnel constitué de cylindres rigides, où le problème de fermeture est abordé par la méthode VANS. Dans ces configurations ce tenseur varie en fonction de quatre paramètres : le nombre de Reynolds, la porosité et l’orientation du gradient moyen de pression définie par deux angles d’Euler. Cette paramétrisation permet de capturer les effets tridimensionnels locaux. Cette base de données ainsi constituée a permis de créer, une approche de type kriging, un métamodèle comportemental pour estimer toutes les composantes du tenseur de perméabilité apparente. Dans le cinquième chapitre sont menées des simulations des équations VANS à l’échelle macroscopique après implémentation du méta-modèle qui autorise des temps de calcul raisonnables. La validation de l’approche à l’échelle macroscopique est effectuée sur un écoulement dans une cavité fermé couverte d’une couche poreuse et une comparaison avec les résultats d’un DNS très précise, homogénéisés a posteriori montre un très bon accord et démontre la pertinence de la démarche. L’étape suivante a consisté en l’étude du contrôle du décollement pour un écoulement autour d’une bosse poreuse par cette même approche VANS macroscopique. Enfin des conclusions générales et des directions de recherche possibles sont présentées dans le dernier chapitre. / Any natural surface is in essence non-smooth, consisting of more or less regular roughness and/or mobile structures of different scales. From a fluid mechanics point of view, these natural surfaces offer better aerodynamic performances when they cover moving bodies, in terms of drag reduction, lift enhancement or control of boundary layer separation; this has been shown for boundary layer or wake flows around thick bodies. The numerical simulation of microscopic flows around "natural" surfaces is still out of reach today. Therefore, the goal of this thesis is to study the modeling of the apparent flow slip occurring on this kind of surfaces, modeled as a porous medium, applying Whitaker's volume averaging theory. This mathematical model makes it possible to capture details of the microstructure while preserving a satisfactory description of the physical phenomena which occur. The first chapter of this manuscript provides an overview of previous efforts to model these surfaces, detailing the most important results from the literature. The second chapter presents the mathematical derivation of the volume-averaged Navier-Stokes equations (VANS) in a porous medium. In the third chapter the flow stability at the interface between a free fluid and a porous medium, formed by a series of rigid cylinders, is studied. The presence of this porous layer is treated by including a drag term in the fluid equations. It is shown that the presence of this term reduces the rates of amplification of the Kelvin-Helmholtz instability over the whole range of wavenumbers, thus leading to an increase of the wavelength of the most amplified mode. In this same context, the difference between the isotropic model and a tensorial approach for the drag term has been evaluated, to determine the most consistent approach to study these flow instabilities. This has led to the conclusion that the model that uses the apparent permeability tensor is the most relevant one. In the following chapter, based on this last result, the apparent permeability tensor, based on over one hundred direct numerical simulations carried out over microscopic unit cells, has been identified for a three-dimensional porous medium consisting of rigid cylinders. In these configurations the tensor varies according to four parameters: the Reynolds number, the porosity and the direction of the average pressure gradient, defined by two Euler angles. This parameterization makes it possible to capture local three-dimensional effects. This database has been set up to create, based on a kriging-type approach, a behavioral metamodel for estimating all the components of the apparent permeability tensor. In the fifth chapter, simulations of the VANS equations are carried out on a macroscopic scale after the implementation of the metamodel, to get reasonable computing times. The validation of the macroscopic approach is performed on a closed cavity flow covered with a porous layer and a comparison with the results of a very accurate DNS, homogenized a posteriori, has shown a very good agreement and has demonstrated the relevance of the approach. The next step has been the study of the passive control of the separation of the flow past a hump which is placed on a porous wall, by the same macroscopic VANS approach. Finally, general conclusions and possible directions of research in the field are presented in the last chapter.

Dans certaines conditions de température et de débit, l’eau naturellement présente dans le kérosène va givrer l’intérieur des conduites du système carburant avion. Ces dépôts peuvent libérer des particules de glace qui sont entrainées par l’écoulement, et provoquent le colmatage des équipements hydrauliques situés en aval. Ce phénomène fut mis en évidence suite à l’accident d’un Boeing 777 en 2008, aussi sa compréhension est un enjeu important pour les acteurs de l’industrie aéronautique. Un dispositif a été spécialement conçu pour reproduire cette menace de façon quantifiée. De l’eau est atomisée dans un écoulement à basse température, puis cristallise pour former une suspension qui vient colmater différentes cibles perforées. Les températures, débits et pertes de charge sont mesurées, et le phénomène est filmé par une caméra haute fréquence. Un modèle a été réalisé à partir de cesobservations, complétées par des données issues de la littérature et de retoursd’expérience. Pour la phase fluide, les équations de Navier-Stokes incompressibles sont résolues par une approche volumes finis. Le couplage pression-vitesse est obtenu par l’algorithme SIMPLE et l’ordre élevé au moyen de la méthode MLS. La phase solide est simulée par éléments discrets. L’interaction fluide-particules repose sur une approche de type milieu poreux. Un code CFD-DEM parallèle a été développé, et les premières simulations d’écoulement en milieu granulaire sont en bon agrément avec des résultats expérimentaux. / Water, which exists naturally in jet-engine fuel, may freeze within theaircraft fuel pipes under certain temperatures and flow rates. The ice particles released by these deposits are entrained by the flow, and clog the hydraulics downstream. The understanding of this phenomenon, highlighted by the crash of a Boeing 777 in 2008, is an important issue for the aviation industry. Therefore a device has been designed to reproduce this threat in a controlled and quantified way. Water is atomized in low temperature jet-engine fuel and the droplets crystallize. The resulting slurry clogs different kinds of perforated targets. Temperatures, flow rates and pressure drops are monitored, and the phenomenon is filmed by a high frequency camera. A model was constructed based on these observations and data from literature and feedbacks. For the fluid phase, the incompressible Navier-Stokes equations are solved within a finite volume framework. The pressure-velocity coupling is achieved using the SIMPLE algorithm and high order of accuracy thanks to the MLS method. The solid phase is simulated using discrete elements. The fluid-particle interaction is based on a porous medium approach. A CFD-DEM parallel code has been developed to run the model. The first simulations of flow through granular media are in good agreement with experimental results.

Les joints sans contact sont des solutions d’étanchéité optimales pour les systèmes mécaniques fonctionnant à des vitesses relativement élevées. Ils ont une durée de vie importante et ont été proposés pour une utilisation dans les moteurs spatiaux. Une type de joints d'étanchéité sans contact, le joint visqueux, est étudié en détail dans ce travail de thèse au moyen d'une analyse numérique et expérimentale. Ce travail présente un modèle numérique développé pour prédire le comportement du joint visqueux en régime laminaire et turbulent. L’interface liquide-air dans le joint est également étudiée en utilisant une approche CFD basée sur la méthode VOF. La conception et la réalisation d’un dispositif expérimental a permis de confronter les résultats numériques et expérimentaux, l’écart entre les deux approches n’excède pas 10% dans 95% des cas étudiés. / Contactless seals are optimal sealing solution for mechanical systems operating with relatively high speeds. They have an important operation life time, and they were proposed for use in space engines. One sub-category of non-contact seals, the viscoseal, is studied in detail in this work through a numerical and experimental analysis. This work presents a numerical model developed to predict the viscoseal performance in laminar and turbulent regime. Furthermore the sealing performance of the viscoseal is investigated for different geometrical characteristics of the seal. The interface liquid-air in the seal is also studied using a CFD approach based on VOF method. The design and installation of an experimental device allowed the comparison of the numerical and experimental results, the difference between the two does not exceed 10% for 95% of studied cases.

Ces travaux ont pour contexte de participer à l’optimisation les cycles de décontamination des salles propres en utilisant un nouveau système de décontamination. Le principe de ce système est de décontaminer un volume par condensation de vapeur de peroxyde d’hydrogène sur toutes les parois intérieures du volume. Différents modèles de condensation et d’évaporation pariétaux ont été étudiés, développés et implémentés dans un code CFD, en incluant des modèles simples ainsi que des modèles plus complexes prenant en compte la forme de la phase liquide pariétale. En parallèle, afin de valider les modèles, un dispositif expérimental d’isolateur pour la décontamination a été utilisé afin de créer une base de données expérimentale de condensation de vapeur. Enfin, la validation de ce modèle numérique a été réalisée en comparant les résultats numériques fournis par le modèle développé dans une reproduction numérique de l’isolateur expérimental avec les résultats des expérimentations. / The context of this work is to contribute to the optimization of clean room decontamination cycles by using a new decontamination system. The concept of this system is to decontaminate a volume by condensing hydrogen peroxide vapour on all the inner walls of the volume. Different models of wall condensation and evaporation have been studied, developed and implemented in a CFD code, including simple models as well as more complex models taking into account the shape of the liquid phase at the wall. In parallel, in order to validate the models, an experimental isolator device for decontamination was used to create an experimental steam condensation database. Finally, the validation of this numerical model was carried out by comparing the numerical results provided by the model developed in a digital reproduction of the experimental isolator with the results of the experiments.

O processo de flotação por ar dissolvido antecedendo a filtração, constitui hoje técnica já consolidada para clarificação de água para abastecimento. Apesar de apresentar elevada eficiência de remoção de partículas em suspensão e das diversas vantagens associadas a sua utilização, ainda existem particularidades deste processo pouco conhecidas. Visando compreender melhor a flotação por ar dissolvido e contribuir para a otimização das unidades existentes e também nos projetos de novas unidades, foram utilizadas técnicas de fluidodinâmica computacional para estudar as condições de escoamento entre água e ar observadas numa unidade piloto de flotação. A flotação foi investigada através de simulações em ambiente de CFD, acoplado a experimentos laboratoriais em instalação piloto de flotação por ar dissolvido. Estes últimos compreenderam a execução de ensaios com traçador para obtenção das curvas de distribuição de tempo de residência na unidade em questão e também por testes com sonda do tipo Micro ADV para levantamento do perfil de velocidades de escoamento no interior da unidade piloto. Os resultados das análises experimentais com sonda Micro ADV indicaram a presença de escoamento estratificado na região superior da zona de separação da unidade piloto. As curvas de distribuição do tempo de residência apontaram para escoamento do tipo pistonado. O tempo de detenção observado nos ensaios foi de 19,29 e 18,66 minutos respectivamente para escoamento somente de água e sem recirculação e escoamento entre água e ar. As simulações em CFD confirmaram a presença de escoamento estratificado na zona de separação e também a presença de uma manta de microbolhas de ar na mesma. Os resultados foram sensíveis ao diâmetro de microbolhas testado, com maior concentração de ar na zona de separação quando testados diâmetros de microbolhas menores que 60 &#181;m. As curvas de distribuição de tempo de residência obtidas nas simulações em CFD foram capazes de representar o escoamento entre água e ar. O tempo de detenção hidráulico simulado foi de 14,24 e 18,90 minutos respectivamente para as mesmas condições experimentais testadas. De uma maneira geral, as simulações em CFD foram capazes de reproduzir as condições de escoamento entre ar e água observadas na unidade piloto de flotação, os resultados computacionais são condizentes com aqueles obtidos nos ensaios experimentais. / The dissolved air flotation process preceding filtration, consist in established technique for clarification of water supply. Despite presenting high suspended particle removal efficiency and the various advantages associated with their use, there are still a few particularities of this process slightly unknown. To better understand the dissolved air flotation and contribute to the optimization of the existing units and also in projects of new units, computational fluid dynamics techniques were used to study the flow conditions between water and air observed in a flotation pilot plant. The flotation process was investigated in CFD environment, coupled to laboratory experiments in dissolved air flotation scale pilot plant. The latter comprised running tests with tracer to obtain the residence time distribution curves in the pilot plant, tests with micro ADV probe were also conducted for raising the flow velocity profile within the unit. The results of micro ADV experimental analyzes indicated the presence of stratified flow in the upper region of the separation zone of the pilot plant. The residence time distribution curves pointed to plug flow. The retention time observed in the experiments were 19,29 and 18,66 minutes, respectively for the flow of water only and without recirculation and flow of water and air. The CFD simulations confirmed the presence of stratified flow in the separation zone and also the presence of a microbubble air blanket therein. The results were sensitive to the diameter of microbubbles tested, with bigger air concentration in the separation zone when tested with microbubbles diameters smaller than 60 micrometers. The residence time distribution curves obtained in CFD simulations were able to represent the water and air flow. The simulated hydraulic retention times obtained were 14,24 and 18,90 minutes, respectively, for the same experimental conditions. In general, the CFD simulations were able to reproduce the flow conditions observed between air and water in the flotation pilot plant, the computational results were consistent to those obtained in the experiments.