La betterave sucrière est la deuxième plante en termes de production de sucre avec 19,6% du sucre produit dans le monde entre 2015 et 2016, derrière la canne à sucre. Cultivée dans les zones tempérées comme le nord de la France et la Belgique, elle est sensible au stress thermique modéré. En effet, une augmentation de 1°C de la température moyenne entraîne une perte de rendement de 29%. Dans le cadre du réchauffement climatique et afin de fournir aux agriculteurs des variétés ayant une meilleure résistance à la chaleur, la compréhension des réponses de la betterave sucrière au stress hyperthermique est nécessaire. Pour cela, une étude des réponses physiologiques et métaboliques a été effectuée avec trois hybrides : un hybride de type sucré avec 18% de sucre dans sa racine, un hybride de type lourd avec un meilleur rendement que la moyenne mais avec seulement 17% de sucre dans sa racine, et un hybride dit « résistant » au stress hyperthermique, ayant le meilleur rendement aux champs avec des températures plus élevées. Alors que la photosynthèse nette n’était pas modifiée en condition de stress, une croissance plus rapide de la rosette a été observée aux stades jeunes pour les trois hybrides. Une approche de modélisation suggère qu’une croissance de la rosette plus rapide contrecarre les effets du stress hyperthermique sur la production racinaire. Cette hypothèse est confirmée par le fait que l’hybride le plus performant a la croissance foliaire la plus rapide. Le stress hyperthermique provoque une forte diminution du stockage transitoire du carbone dans les feuilles matures. Dans les feuilles en cours de développement, le stockage transitoire du carbone, dont la moitié sous forme d’amidon, était seulement maintenu chez l’hybride le plus performant. Un calcul intégrant les besoins en carbone de la croissance foliaire suggère que ce maintien contribue significativement au maintien du rendement chez cet hybride. Par ailleurs, un marqueur putatif de la sensibilité au stress hyperthermique a été identifié lors de cette étude. Au final ce travail a permis de mieux comprendre comment la betterave sucrière répond à l’élévation de la température et ainsi proposer de nouvelles stratégies pour l’amélioration de cette espèce. / Sugar beet is the second largest sugar-producing crop, with 19.6% of the sugar produced in the world between 2015 and 2016, behind sugarcane. Cultivated in temperate zones like the north of France and Belgium, it is sensitive to moderate thermal stress. Indeed, an increase of 1°C in the average temperature leads to a loss of efficiency of 29%. In the context of global warming and in order to provide farmers with varieties with better resistance to heat, an understanding of sugar beet responses to hyperthermic stress is necessary. For this, a study of physiological and metabolic responses was carried out with three hybrids: a sweet-type hybrid with 18% sugar in the root, a heavy-type hybrid with a better yield than average but with only 17% sugar in the root, and a so-called "resistant" hybrid, which has the best yield at higher temperatures. While net photosynthesis was not altered in stress conditions, more rapid growth of the rosette was observed at the young stages for all three hybrids. A modeling approach suggests that faster rosette growth counteracts the effects of hyperthermic stress on root production. This hypothesis was confirmed by the fact that the best performing hybrid had the fastest shoot growth. Hyperthermic stress caused a significant decrease in transient carbon storage in mature leaves. In developing leaves, transient storage of carbon, half as starch, was only maintained in the best performing hybrid. A calculation incorporating the carbon requirement of foliar growth suggests that this maintenance contributes significantly to the maintenance of yield in this hybrid. In addition, a putative marker of hyperthermic stress sensitivity was identified in this study. In the end, this work provides a better understanding of how sugar beet responds to the rise in temperature, thus proposing new strategies for the improvement of this species.

La maîtrise de la température des composants à forte dissipation, notamment dans les systèmes électroniques nomades, constitue un verrou à leurs développements. Que ce soit pour l'électronique de puissance ou les calculateurs, les densités de puissance requièrent l'utilisation de systèmes de refroidissement de plus en plus performants, en particulier dans le cas des microprocesseurs qui associent miniaturisation et augmentation des fréquences d'horloge. Les conséquences sont multiples, limitation des performances, augmentation de la consommation et du taux de défaillance. C'est dans ce contexte que le projet CANOPEE, réunissant un consortium de partenaire industriel et académique, propose de développer et démontrer les avantages d'une solution technologique active récemment brevetée et appelée OnduloTrans. Elle consiste en un dispositif échangeur-pompe, permettant à la fois d'obtenir un excellent transfert thermique et d'assurer le pompage du fluide caloporteur. OnduloTrans est une solution active de refroidissement basée sur la déformation dynamique d'une paroi d'un canal. Le dispositif est fixé directement à l'aplomb du composant à refroidir. Le canal est déformé suivant une onde progressive pour créer un pompage péristaltique. L'intensification des transferts est obtenue lorsque les variations dynamiques des dimensions du canal viennent perturber la couche limite à l'interface conduction/convection. Le travail de la thèse consiste à concevoir et développer une solution d'actionnement intégrée permettant de mouvoir la paroi souple. Il s'accompagnera d'essais concrets témoignant des performances thermiques de cette solution. L'actionnement mis en oeuvre doit respecter les contraintes hydrauliques et thermiques de l'application embarquée visée, tout particulièrement le faible encombrement et une consommation électrique minimale. La difficulté réside dans les critères antagonistes que sont la production d'une onde progressive de grande amplitude dans un milieu aux dimensions centimétriques. Le manuscrit s'articule en trois parties. Dans un premier temps les solutions d'actionnement envisageables seront explorées. Pour ce faire, la solution OnduloTrans est d'abord décrite. Un état de l'art des solutions de conversion électromécanique, puis des micropompes péristaltiques est entrepris. Les phénomènes hydrauliques propres au micropompage péristaltique sont abordés pour cerner la problématique du développement de l'actionnement. Ensuite les deux chapitres suivants détaillent l'étude de deux solutions piézoélectriques distinctes. Une première solution piézoélectrique à onde discrète est développée dans le second chapitre. Elle consiste en une répartition d'actionneurs flextensionnels le long de la paroi souple. Une méthodologie de prédimensionnement basée sur des modèles mécaniques simples est présentée. L'onde progressive créée étant très particulière, une méthode analytique de calcul du débit, validée par simulations numériques, permet d'étudier l'influence de la commande des actionneurs. Un prototype est finalement réalisé avec l'aide des partenaires. De nombreux essais sont ensuite réalisés afin de valider les différentes hypothèses et déterminer les premières performances hydrauliques et thermiques du dispositif. Le troisième chapitre aborde une solution à onde progressive continue et actionnement intégré à la membrane. Le but est ici de prouver le concept de pompage péristaltique par flexion contrôlée d'une plaque intégrant une couche piézoélectrique. Un modèle de dimensionnement 1D constitué de tronçons piézoélectriques répartis à la surface est tout d'abord présenté. La répartition des segments piézoélectriques fait ensuite l'objet d'une étude paramétrique afin de définir judicieusement leur disposition, ceci en vue de maximiser le débit théorique. Cette étude paramétrique est finalement couplée à une optimisation des commandes électriques, évaluée par les résultats d'un prototype.

L'étude porte sur les écoulements et les transferts en convection naturelle au sein d'empilements de produits alimentaires et plus particulièrement dans des réfrigérateurs ménagers. L'approche est à la fois expérimentale et numérique. Une première étude a été effectuée dans un empilement ordonné de sphères soumis à une convection à faible vitesse d'air (u<0.2 ms-1). L'intensité des échanges convectifs entre les objets et l'air ainsi qu'entre la paroi de la cavité et l'air a été caractérisée en fonction de la position et de la vitesse. Par ailleurs, les résultats ont montré que les autres modes de transfert (conduction et rayonnement entre les objets et avec les parois) sont du même ordre de grandeur que la convection. Des mesures de vitesse d'air (par vélocimétrie par images de particules) et de température ont été effectuées dans une enceinte fermée représentant une maquette d'un réfrigérateur ménager (à l'échelle 1) dans différentes configurations (maquette vide, maquette chargée d'empilement de produits inertes thermiquement et de produits échangeant de la chaleur). Des instationnarités dans le bas de l'enceinte vide ont été mis en évidence (Ra" 3´108). La présence d'empilements d'objets (même inerte thermiquement) modifie de façon importante les écoulements et les transferts. Les simulations numériques effectuées avec un logiciel de mécanique de fluide pour les différentes configurations étudiées sur la maquette et dans le cas d'un réfrigérateur réel ont donné des prédictions satisfaisantes en comparaison avec les mesures expérimentales. Mots clés: milieu macro-poreux, convection naturelle, coefficient de transfert convectif, conduction, rayonnement, réfrigérateur ménager, simulations numérique (CFD).

Le refroidissement par film froid consiste à refroidir une paroi en injectant un écoulement froid pour protéger celle-ci. Un banc d'essai simplifié d'une configuration d'étude de " film cooling " a été réalisé pour caractériser l'influence d'un écoulement chauffé et pulsé provenant d'un trou cylindrique incliné à 30° dans un écoulement principal thermiquement uniforme. Les taux de soufflage (M ) étudiés sont égaux à 0,65, 1 et 1,25. Les pulsations ont été générées par un hautparleur à des fréquences de pulsation adimensionnalisées ( St ) de 0, 0,2, 0,3 et 0,5. Les aspects aérodynamiques et thermiques de l'écoulement ont été étudiés, en utilisant des techniques de mesure avancées incluant la P.I.V. résolue en temps, la thermographie infrarouge, la vélocimétrie filchaud et la thermométrie fil-froid. Pour M = 0,65, sans pulsation, l'écoulement injecté couvre une partie importante de la paroi. Dans le cas pulsé, cette distribution optimale est considérablement dégradée quelque soit la fréquence de pulsation. Pour M =1 et 1,25, sans pulsation, on observe un décollement de l'écoulement qui dégrade la protection film de la paroi. Dans ces cas, la pulsation induit de grandes variations spatiales à la fois de la trajectoire, de l'éclatement du jet et du passage des structures turbulentes dans le sillage de jet à cause de la variation périodique du débit de jet. On a constaté que la pulsation améliore la protection de la paroi pour des excitations de basse fréquence pour des taux de soufflage important (M = 1 et 1,25).

Dans un souci d'un air ambiant sain, les nouvelles constructions sont dotées d'échangeurs d'air qui permettent de remplacer l'air vicié intérieur par l'air sain extérieur. Cependant, ce changement d'air entraîne une perte d'énergie si l'on doit chauffer l'air extérieur froid ou refroidir l'air extérieur chaud qui entre dans la maison. C'est pourquoi il est important d'avoir un échangeur d'air qui réussit à récupérer l'énergie de l'air qui sort ou dissiper celle de l'air qui entre. Dans le but d'optimiser les performances des membranes des échangeurs d'air, une compréhension des interactions moléculaires est nécessaire. Donc, l'objectif de ma maîtrise est d'établir un modèle moléculaire du transfert d'humidité et de chaleur à travers une membrane de cellulose qui est une composante importante des membranes des échangeurs d'air. Premièrement, à l'aide de la microscopie électronique, nous étudierons la structure de la cellulose, ceci nous dévoilera l'allure de la modélisation à effectuer afin de mimer le plus fidèlement possible la réalité telle qu'observée expérimentalement. Nous devons augmenter le contraste entre les chaînes polymériques pour les observer par microscopie électronique. Nous avons augmenté le contraste en associant des complexes de cuivre à la cellulose, ces complexes sont réduits en cuivre métallique avec différents réducteurs. Nous avons aussi utilisé une autre technique qui consiste à oxyder les alcools primaires en surface de la cellulose en acide carboxylique. Ensuite, avec une bonne agitation on peut défaire les fibres en nanofibres dû aux forces de répulsion entre les carboxylates et on peut observer les nanofibres par microscopie électronique à transmission en augmentant le contraste entre les nanofibres à l'aide d'acétate d'uranyle. Ensuite, à l'aide de la suite de logiciel de modélisation moléculaire Material Studio (AcceIrys), nous pouvons simuler et modéliser l'échange d'humidité dans le matériau. La suite de Material Studio permet de faire de la modélisation de type mésoscale, c'est-à-dire entre l'échelle de la mécanique moléculaire et les modèles de continuum. Nous avons développé la méthode pour pouvoir l'appliquer à nos modèles et les résultats obtenus sont très prometteurs pour permettre une application au développement futur d'études portant sur les nanomatériaux. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : DPD, Modélisation moléculaire mésoscale, Diffusion, Caractérisation, Cellulose amorphe, Cellulose cristalline.

Dans une première partie, on introduit des estimateurs d'erreur a posteriori pour l'équation de la chaleur<br />dans R^d, d=2,3 via une méthode d'éléments finis non conformes en espace et un schéma d'Euler implicite en temps. Pour cette discrétisation, on élabore un indicateur d'erreur résiduel spatial basé sur les sauts des dérivées normales et tangentielles de notre approximation, ainsi qu'un indicateur résiduel temporel basé sur le saut du gradient à chaque pas de temps. Les bornes inférieures et supérieures de la norme de l'erreur forment les résultats principaux de cette étude. En outre, on montre que ces estimateurs sont fiables et efficaces. Dans une seconde partie, on traite le problème de Stokes dynamique. L'élaboration des estimateurs a posteriori est également basée sur des estimateurs spatiaux et temporels. Une preuve de leur fiabilité et de leur efficacité est donnée. Finalement, les tests numériques et un algorithme adaptatif confirment les prévisions théoriques et le bon comportement de ces estimateurs.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Mécanique et Energétique : Reims : 2004. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p. 173-175.

Thèse de doctorat : sciences. Mécanique : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2004. / 82 réf.

Thèse de doctorat : sciences. Mécanique : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre. 82 réf.

Reproduction de : Thèse de doctorat : cScience et génie des matériaux : Toulouse, INPT : 2005. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. 240 réf.