Les contraintes environnementales de plus en plus fortes ainsi que les problèmes grandissants de la disponibilité des ressources énergétiques obligent le secteur de l'énergie non seulement à une évolution importante de ses technologies mais aussi à leurs utilisations plus rationnelles. Ce mémoire présente la synthèse de mes initiatives de recherches menées sur le stockage et le transport de l'énergie par chaleur latente essentiellement dans le domaine du froid. Les Matériaux à Changement de Phase solide-liquide sont utilisés afin de stocker l'énergie de manière efficace en bénéficiant de la chaleur latente de changement d'état. Après la caractérisation thermophysique des matériaux utilisés et l'étude de la maîtrise de la surfusion, un procédé utilisant l'encapsulation du MCP est analysé montrant son intérêt. Quelques études complémentaires plus fondamentales ont permis de mieux comprendre les phénomènes couplés de thermique et d'hydrodynamique rencontrés avec les MCP. Le changement d'état est aussi utilisé pour transporter l'énergie. Les fluides frigoporteurs diphasiques sont utilisés dans les systèmes à refroidissement indirect. Des études sur les parties génération, stockage et transport ont été menées sur des coulis de glace constitués d'un mélange de cristaux de glace dans une solution aqueuse. Ces fluides frigoporteurs secondaires offrent des avantages intéressants pour le transport d'énergie et l'amélioration des transferts dans des échangeurs de chaleur, en particulier grâce à la chaleur latente de fusion de la glace. Une meilleure gestion de l'utilisation de ces technologies est indispensable. Des analyses thermodynamiques basées non seulement sur les notions énergétiques mais aussi exergétiques permettent une optimisation intéressante du fonctionnement des procédés.

Dans cette thèse, nous analysons l'écoulement et les transferts thermiques convectifs dans des modèles géométriques d'échangeurs de chaleur multi-rangs de tubes à ailettes planes continues. Dans un premier temps, les phénomènes Aérauliques qui s'y développent sont mis en évidence par des mesures PIV et LDA. Une étude locale de la génération, du développement, de l'évolution spatiale etde la dissipation des enroulements tourbillonnaires produits dans l'échangeur est effectuée. Dans un second temps, des simulations numériques U-RANS sont réalisées et validées par comparaison de la structuration de l'écoulement et de la dynamique tourbillonnaire aux mesures expérimentales. Dansun troisième temps, l'influence de ces tourbillons sur le transfert thermique est mise en exergue. Les performances d'échange sont caractérisées selon une analyse de synergie entre le champ de vitesse, les gradients de vitesse et de température ainsi qu'en évaluant les irréversibilités thermoaérauliques produites dans l'écoulement. Dans un quatrième temps, une analyse de l'influence de la forme du tube sur les performances thermoaérauliques locales et globales de l'échangeur est effectuée selon le premier et le second principe de la Thermodynamique. Les transferts thermiques, les pertes visqueuses ainsique les taux de production d'entropie thermique et visqueuse dans le fluide sont évalués. Enfin une méthode d'optimisation géométrique globale basée sur l'analyse factorielle de TAGUCHI est utilisée pour sélectionner les paramètres les plus influents sur les performances thermoaérauliques globales dans l'optique d'une conception optimisée des surfaces d'échange pour une application à la climatisationferroviaire.

La connaissance du flux d'eau que le sol peut transmettre entre une nappe peu profonde et la surface est d'importance pour la gestion de la ressource en eau et la pérennité des périmètres irrigués. En régime permanent, on estime classiquement ce flux en résolvant la loi de Darcy ; on admet donc que le processus de remontée capillaire s'effectue sous la forme d'un écoulement liquide isotherme. La solution de l'équation présente une asymptote : pour un sol et une profondeur de nappe donnés, il existe un flux limite indépendant des conditions à la surface du sol. A partir de mesures sur une colonne de sol et de calculs basés sur un modèle de transferts d'eau et de chaleur dans le sol et l'atmosphère, nous étudions l'effet de la diffusion vapeur et du couplage entre le sol et l'atmosphère sur le flux dans la zone non saturée. Nous montrons que la loi de Darcy est bien adaptée à l'estimation de ce flux d'autant que les variations climatiques diurnes sont sans conséquence sur le flux moyen.

Ce travail de thèse a été consacré à la simulation numérique des transferts par convection forcée dans des écoulements turbulents pleinement développés. Deux configurations ont été considérées : la conduite cylindrique et l'espace annulaire. Les champs turbulents sont analysés statistiquement en moyennant dans le temps et dans l'espace les champs instantanés de vitesse et de température afin d'en déduire les profils moyens, les écart-types, les flux de chaleur turbulents ainsi que des statistiques d'ordres plus élevés telles que les coefficients de dissymétrie et d'aplatissement. Une approche plus poussée dans l'analyse des écoulements turbulents est aussi utilisée : les fonctions de densité de probabilité (pdf) et les fonctions de densité de probabilité jointes (jpdf). On s'intéressera à l'influence de la diffusivité thermique du fluide sur les transferts thermo-convectifs dans les deux géométries. On étudiera l'effet de la rotation de la paroi sur le transfert de chaleur dans la conduite cylindrique. Dans la géométrie annulaire, l'influence du rapport des flux de chaleur imposés sur les parois est analysée

A l'heure où chacun débat sur la protection de l'environnement et les diminutions de la consommation énergétique, de nouveaux matériaux apparaissent sur le marché. Les matériaux à changement de phase (MCP) présentent un avantage et une technologie qui serait avantageuse tant sur le plan écologique qu'économique. Ils peuvent apporter des avantages compétitifs (baisse de la consommation d'énergie, gain du confort dans la vie sociale, refroidissement de packaging électronique….etc). Les enjeux écologiques mondiaux donnent plus de légitimité et intérêt à l'utilisation des matériaux à changement de phase (MCP) dans plusieurs domaines (les biomatériaux, le bâtiment, les semi-conducteurs, composites…). Ce travail vise à mettre au point l'intégration de Matériaux à Changement de Phase (MCP) encapsulés/ou non encapsulés dans une matrice de polymère renforcée par des charges conductrices/ou non conductrices. La matrice peut être un thermoplastique ou un thermodurcissable. Le but est d'augmenter la conductivité effective et la vitesse de stockage/restitution de l'énergie sous forme de chaleur latente. La maîtrise du comportement thermique de ces matériaux passe par l'analyse fine de leurs propriétés thermophysiques. Il est donc indispensable de disposer d'outils expérimentaux adaptés pour caractériser ces matériaux. Nous avons donc fabriqué des échantillons « MCP » et conçu une plaque chaude gardée transitoire (PCGT), instrumentée de capteurs de température et de flux placés sur les deux faces de l'échantillon pour qu'ils soient sensibles aux variations des conditions aux limites thermiques contrôlées. La réponse thermique de ces échantillons à un cycle thermique de stockage-déstockage est présentée puis analysée. Les paramètres mesurés sont les conductivités thermiques et les chaleurs massiques dans les états solides et liquides, la température et la chaleur latente de changement de phase. Ces mesures fluxmétriques sont une source de données expérimentales très intéressante qui viennent compléter nos mesures calorimétriques de DSC / Pas de résumé en anglais

Les chondrites carbonées (CCs) sont des objets primitifs accrétés lors de la formation du Système Solaire. Composées en grande partie de chondres, de matrice et d’inclusions réfractaires, elles ont enregistré les hétérogénéités chimiques, isotopiques et minéralogiques de la nébuleuse solaire. Contrairement aux autres classes de chondrites, la grande majorité des CCs sont primitives (types pétrologiques 1 à 3). Elles n’ont donc pas subi de métamorphisme important sur leur corps parent. Toutefois, un groupe de CCs, les CKs, montre un métamorphisme thermique intense (types pétrologiques 4 à 6). Ces chondrites sont caractérisées par des matrices recristallisées, des olivines équilibrées à ∼Fa31, un degré d’oxydation important (olivines riches en NiO, rapport métal/magnétite proche de zéro), des teneurs en éléments réfractaires lithophiles intermédiaires aux CVs et aux COs, ou encore des compositions isotopiques en oxygène se situant dans le champ défini par les CVs et les COs. Les CKs ont été peu étudiées jusqu’au début des années 90, car peu nombreuses (seulement 210 classifiées au 6 décembre 2011) et de petite taille (masse médiane ∼33,5g). Leurs compositions isotopiques et chimiques laissent supposer l’existence d’un lien génétique avec les CV3. Les découvertes récentes de nouvelles CKs depuis 1990, et notamment de CK3 par le biais de collectes systématiques au Sahara et en Antarctique, permettent l’étude détaillée de l’évolution métamorphique des CKs, notamment à la transition 3–4. Ce travail a pour but de caractériser les conditions dans lesquelles s’est déroulé cet épisode métamorphique, et grâce à l’observation de plusieurs CK3–4, d’étudier la relation CV-CK. La caractérisation détaillée de l’évolution métamorphique de 19 CKs dont 5 CK3 a permis de confirmer que les différences observées entre les divers composants chondritiques (abondance, minéralogie, texture) des CVs et des CKs peuvent être expliquées par un épisode thermique secondaire de HT-BP (∼300–650°C) en conditions oxydantes (∼NNO). De plus, l’analyse de profils de diffusions dans les chondres des CKs indique des durées de métamorphisme intermédiaires à celles communément invoquées pour du choc (de quelques secondes à quelques jours) et pour la désintégration d’éléments à courte durée de vie (plusieurs millions d’années). Une série d’expériences réalisées en four 1 atmosphère avec contrôle de la fugacité d’oxygène nous a permis de reproduire les textures caractéristiques des CKs et d’obtenir une teneur en fer d’équilibre des olivines des CVs, valeur proche de celle mesurée dans les CKs. Cela semble donc confirmer que les CKs sont des CVs rééquilibrées. Par conséquent, la classification actuelle de ces chondrites en deux groupes distincts devrait être modifiée afin de rendre compte de l’existence de cette série métamorphique CV-CK continue. Nous proposons de considérer le chauffage radiatif comme cause possible du métamorphisme des CKs. Un modèle numérique nous a permis de confirmer que des météoroïdes carbonés avec des périhélies situés entre 0,07 et 0,15 UA peuvent être chauffés à des températures pouvant aller jusqu’à 780°C. Les tailles pré-atmosphériques estimées pour les CV-CK (de quelques centimètres à 2,5 mètres) sont compatibles avec ce type de processus. La fragmentation d’un corps parent homogène de type CV (possiblement l’astéroïde à l’origine de la famille d’Eos) pourrait former des météoroïdes qui, sous l’effet de phénomènes de résonances, seraient redirigés vers l’intérieur du Système Solaire et pourraient ainsi être métamorphisés par chauffage radiatif. Ce type de processus thermique secondaire n’étant efficace que pour de petits fragments d’astéroïdes, il ne doit pas être considéré comme un processus corps-parent stricto sensu. / Carbonaceous chondrites (CCs) are primitive objects accreted during the earliest stage of the Solar System formation. Mainly composed of chondrules, matrix and refractory inclusions, CCs recorded chemical, isotopic and mineralogical heterogeneities of the solar nebula. Unlike other chondrite classes, most CCs are primitive (petrologic types 1 to 3), i.e., they have not been affected by thermal parent-body processes. However, CK chondrites suffered an intense metamorphism (petrologic types 4 to 6). The CK group is characterized by recrystallized matrices, equilibrated olivines (∼Fa31), a high level of oxidation (Ni-rich olivines, metal/magnetite ratio close to zero), low contents of refractory inclusions, refractory lithophile abundances intermediate between CV and CO groups, and oxygen isotope compositions overlapping the CV and CO groups. CKs have been poorly studied until the 1990’s, in part due to the small number of classified samples (210 as of December 6th, 2011), and their small masses (median mass∼33.5g). Isotopic and major element compositions support a genetic link with CV3s. Since1990, recent discoveries of CKs, in particular of CK3s recovered by systematic Antarctic and Saharan collects, allow a detailed study of the CK metamorphic evolution, especially at the 3–4 transition. The objective of this study is the characterization of the conditions of metamorphism of CKs, and through analyses of several CK3–4 samples, the study of the CV-CK relationship. The detailed characterization of the metamorphic evolution of 19 CKs, including 5 CK3, confirms that observed differences between chondritic components in CVs and CKs (abundance, mineralogy, texture) can be explained by a secondary HT-BP thermal process (∼300–650°C) under oxidizing conditions (∼NNO). Moreover, durations of metamorphism obtained by the analysis of diffusion profiles in CK chondrules are intermediate between those commonly admitted for shock (few seconds to several days) and for short-lived radionuclides decay (several million years). An experimental study, using a 1-atmosphere furnace with controlled oxygen fugacity, provides additional arguments for the CV-CK relationship. We reproduced characteristic CK textures and obtained olivine iron contents of equilibrated CVs close to those measured in CKs. These experiments confirm that CKs can be considered as reequilibrated CVs. Thus, the current classification of CVs and CKs in two distinct groups should be modified in order to account for the existence of the CV-CK continuous metamorphic series from type 3 to 6. We propose to consider radiative heating as a possible cause of metamorphism for CKs. Numerical thermal modeling indicates that carbonaceous meteoroids with low perihelia (between 0.07 and 0.15 AU) can be heated at temperatures up to 780°C. Pre-atmospheric sizes estimated for CVs and CKs (from a few centimeters to 2.5 meters) support this thermal process. Fragmentation of an homogeneous CV-type parent body (possibly the parent asteroid at the origin of the Eos family) could be the source of meteoroids which, due to resonances, move toward the Sun and thus be metamorphosed by radiative heating. This secondary thermal process, affecting only small asteroid fragments, should not be considered as a parent-body process in the sense that it did not occur on the asteroid before its disruption.

Ce travail s'inscrit dans l'effort d'optimiser l'utilisation des ressources énergétiques en valorisant des rejets thermiques industriels à basse température tels que ceux trouvés dans les alumineries québécoises. Deux systèmes de valorisation de chaleur sont détaillés et analysés. Le premier système est constitué de deux échangeurs de chaleur, l'un situé à la source de chaleur et l'autre à la charge, et d'une boucle intermédiaire dans laquelle circule un fluide caloporteur chargé de transférer la chaleur d'un site à l'autre. Le deuxième système est constitué d'un cycle de Rankine organique (ORC), qui produit de l'électricité, et d'une pompe à chaleur (PAC), qui consomme de l'électricité et produit de la chaleur. La question fondamentale à laquelle ce travail essaie de répondre est: Quel est le meilleur système ? Quatre critères ont été utilisés pour répondre à cette question: 1) le rendement énergétique, 2) le rendement exergétique, 3) l'attrait économique et 4) l'impact sur l'environnement. Concernant le rendement énergétique, le système 1 est plus attrayant avec un rendement de 70% contre 21% pour le système 2. Concernant le rendement exergétique, le système 1 est également plus attrayant avec 30% contre 9% pour le système 2. Le système 1 semble légèrement plus intéressant que le système 2 pour l'attrait économique avec un coût d'investissement plus faible se traduisant pour un taux de rendement interne (TRI) sur 15 ans de 10.9% contre 7.5%. L'analyse économique est toutefois sensible aux hypothèses émises, qui peuvent varier grandement d'un site à l'autre. L'analyse du cycle de vie démontre de manière non équivoque que le système 1 est plus dommageable pour l'environnement, notamment en raison de la quantité de béton nécessaire à sa construction. Ce travail contient deux articles de conférence et un article de journal (soumis, mais non accepté à la date de dépôt de ce mémoire). L'analyse à l'aide de nombres sans dimension du système 1 permet d'identifier les variables non-dimensionnelles qui ont le plus d'influence sur les indices de performance de ce système. La méthode des moindres carrés est utilisée pour développer des corrélations entre chacun des indicateurs de performance et les variables non-dimensionnelles, et l'application de ces corrélations pour la conception d'un tel système est démontrée par un exemple qui utilise un algorithme génétique qui détermine les conditions maximisant l'efficacité exergétique.

L’objectif de mon travail de thèse est de contribuer à la compréhension des rôles joués par les interactions sol-atmosphère et par la circulation à grande-échelle dans la formation d’aanomalies de températures estivales en Europe. Cela constitue un double défi du fait de la rareté des observations d’une part et des incertitudes liées aux paramétrages des modèles atmosphériques d’autre part. Je me concentre sur 4 sujets principaux : 1) Comment les interactions sol-atmosphère influencent-elles les projections climatiques et leurs incertitudes ? 2) Comment les paramétrisations atmosphériques influencent les simulations des vagues de chaleur extrêmes ? 3) Quelle importance jouent l’humidité du sol et les circulations atmosphériques sur les anomalies de température estivales? Et 4) Quels sont les impacts des sécheresses et de la chaleur sur la végétation ?Concernant la première question j’ai montré que les différences de partitionnement des flux de chaleur conduisent à un réchauffement spatialement hétérogène et incertain en Europe dans l'avenir. En particulier en Europe centrale, les modèles prédisent une grande gamme de réchauffements en été, alors qu’un relatif accord est obtenu en Europe du Sud. J’ai montré que l'utilisation d’une contrainte sur l’ensemble de projections par des observations des flux de chaleur sensible permet de réduire cette incertitude future au niveau régional jusqu’à 40% dans cette région.En outre, en testant des physiques atmosphériques pour des conditions caniculaires, j’ai constaté une grande variabilité des températures entres toutes les configurations physiques. La température est principalement sous-estimée par rapport aux observations. Le rayonnement à ondes courtes et les précipitations sont généralement surestimées. J’ai sélectionné un sous-ensemble réduit de configurations pour simuler une hausse futures des températures estivales en Europe.Avec la meilleure configuration trouvée j’ai quantifié la contribution de l’humidité du sol au début d’été et les ‘drivers’ à grandes échelle sur les températures estivales. J’ai montré que la contribution de l’humidité du sol peut monter jusqu’à 1°C au maximum pendant les vagues de chaleurs de 2003 et de2010. La contribution des ‘drivers’ à grande échelle est la plus importante, jusqu’à 3°C en 2003 et jusqu’à 6°C en 2010. Toutefois, la contribution de l’humidité du sol en début d’été a augmenté au cours des dernières décennies en Europe centrale et en Russie, correspondant aux régions avec une tendance négative significative de l’humidité du sol. Les ‘drivers’ a grands échelles ont joué un plus grand rôle en Europe de l’Est.Enfin, j’ai étudié les effets des sécheresses et de la chaleur sur la végétation. J’ai trouvé une surestimation de la GPP simulée à l'échelle locale sur un site méditerranéen pendant l’été. Cela indique que le modèle de végétation ne peut pas actuellement reproduire les conséquences complexes du stress hydrique. Pour simuler l'avenir, avec des impacts possiblement plus importants des sécheresses, le modèle doit être adapté avec des processus spécifiques liés aux sécheresses et leurs effets différés. / Through this work I aimed to improve the understanding of the role of land-atmosphere feedbacks and large-scale circulation that lead to warm summer temperatures in Europe. This is challenging due to the scarcity of observations and the uncertainties of parameterized atmospheric processes. I focused on four main issues: 1) How do land-atmosphere feedbacks affect climate projections and their uncertainties? 2) How do different physical parameterizations affect the simulation of extreme heatwaves? 3) How large are the roles of soil moisture and atmospheric circulation in the development of European summer temperature anomalies? And 4) What are the impacts of heat and drought stress on vegetation?Regarding the first question I found that the different partitioning of land heat fluxes between models leads to spatially different warming over Europe in the future. The uncertainty of future climate change was especially high in central Europe, largely due to the uncertainty in heat flux partitioning, while in Southern Europe the models mostly agreed. The use of observation-based sensible heat fluxes allowed to reduce this climate change uncertainty regionally up to 40%.While studying different atmospheric parameterizations for the extreme heatwaves of 2003 and 2010, I found a large temperature spread between the simulations. Compared to observations, temperature was mostly underestimated. Shortwave radiation and precipitation were generally overestimated. I selected a reduced model ensemble of well performing configurations compared to observations, to perform future studies on warm summer temperatures over Europe.The best physics configuration was consequently used to quantify the role of early summer soil moisture and large-scale drivers on summer temperature anomalies. The contribution of soil moisture was up to maximum 1°C during the heatwaves of 2003 and 2010. The contribution of large-scale drivers was larger, reaching up to 3°C in 2003 and up to 6°C in 2010. However, the contribution of early summer soil moisture to the temperature anomalies has been increasing over the last decades over parts of central Europe and Russia, corresponding to the regions with a significant negative trend of soil moisture. Large-scale drivers showed an increasing importance in the Eastern European region.Lastly, I studied the impacts of drought and heat stress on several European forest tree species. I found an overestimation of modeled GPP at a local scale in the Mediterranean region during summer with ORCHIDEE. This indicates that the vegetation model does not well reproduce the complicated consequences of drought stress. To model future, possibly more severe impacts of drought, the model may need to be adapted with drought-specific processes and lagged effects.

Les constructeurs se préoccupent de plus en plus du bruit généré par leurs produits, que ce soit dans le domaine de l’automobile, de l’aéronautique ou récemment de l’électroménager, à cause des réglementations beaucoup plus strictes en termes de niveau sonore. Mais au-delà du bruit, la demande des utilisateurs ou de la population, concerne encore davantage la qualité sonore.Dans l’équipement électroménager, la chaudière hybride innovante développée par e.l.m. leblanc est un produit très intéressant sur le plan énergétique, puisqu’à la chaudière à gaz à condensation est associée une pompe à chaleur dans un encombrement réduit. Cette dernière a un coefficient de performance de 3,7 (3,7 kW/h fourni pour une consommation d’1kW/h électrique), elle permet ainsi une grande économie sur la facture de l’utilisateur.Cependant, son niveau sonore élevé empêche son installation dans des pièces de vie, comme la cuisine, limitant ainsi la conquête d’un plus vaste marché. Il faudrait que son bruit soit environ 40 fois moins fort pour répondre au niveau réglementaire. La conception d’une nouvelle génération de chaudière hybride a été l’occasion de lancer cette étude visant non seulement à réduire le niveau sonore, mais également à sculpter le son, afin de le rendre moins gênant.Une nouvelle approche, appelée Acoustique Prévisionnelle des SYstèmes Dynamiques (APSYD), a été utilisée et a servi de fil conducteur à notre étude. Elle permet de prendre en compte les critères acoustiques, vibratoires et également ceux de la qualité sonore, très en amont dans la conception d’un produit, ce qui évite de coûteuses modifications, ou même le rejet du produit fini, s’il est jugé trop bruyant.Dans ce travail de thèse, des mesures acoustiques et vibratoires sur les chaudières hybrides existantes ont été réalisées et analysées pour identifier les modifications optimales susceptibles de diminuer le bruit. Des solutions ont été proposées et leurs effets ont été évalués par des mesures. Le niveau sonore réglementaire a été atteint avec les dispositions que nous avons proposées.Pour intégrer la composante qualité sonore dans la conception, des tests d’écoute ont été réalisés pour identifier la cible sonore de la nouvelle chaudière hybride. Des analyses statistiques (ACP, AFC, ANOVA) ont permis de faire ressortir les paramètres qui interviennent, parfois de manière très fine, sur le ressenti sonore. Nous avons également testé l’effet de l’insertion d’une sonorité musicale et nous avons trouvé une corrélation entre l’agrément du bruit de l’appareil et ce paramètre.Ce constat a orienté la thèse vers le développement d’une méthode originale permettant de définir les paramètres physiques d’un ventilateur pour qu’il génère une sonorité musicale donnée. Pour cela, nous avons proposé une nouvelle démarche semi-expérimentale permettant de prédire le spectre de raies d’une roue, et employé un algorithme d’optimisation, afin de rechercher les paramètres géométriques optimaux de la roue. Elle a été validée sur deux bancs d’expérimentation. Cette nouvelle méthode permet de sculpter le son tonal d’un ventilateur, d’une turbomachine, ou plus largement d’une machine tournante. / Manufacturers increasingly care about noise made by their products, whether it is in car, in aeronautics, or recently in home appliances industry, because of much more restricting regulations regarding noise level. But beyond noise, users and population’s demand concerns more about sound quality.Among domestic equipment, the innovate hybrid boiler developed by e.l.m. leblanc is an interesting product energetically speaking as the condensing gas boiler is combined with a heat pump in a limited space. The performance coefficient of the heat pump is 3.7 (3.7 kW/h provided for an electric consumption of 1 kW/h), resulting in large savings on users’ bills.However, its high noise level prevents its installation in living spaces, such as kitchen, restricting the conquest of a larger market. His noise should be 40 times lower to meet regulatory level. The design of a new generation of hybrid boiler has been the opportunity to start this study aiming not only to reduce noise level, but also to carve sound in order to make it less annoying.A new approach, called Projected Acoustics of Dynamic Systems (PADS), has been used and has acted as a thread for our study. It takes into account acoustic, vibrating criteria and also those from sound quality well upstream from product design stage, thus avoiding expensive modifications or even rejection of the finished product if the latter is considered noisy.Acoustic and vibration measurements have been carried out on existing hybrid boilers and they have been analyzed in order to identify optimal modifications that may reduce noise. Solutions have been suggested and their effects have been evaluated by measurements. The regulatory noise level is reached with suggested measures.To integrate sound quality component into design, listening tests have been carried out to identify the sound target of the new hybrid boiler. Statistical analysis (PCA, FCA, Variance Analysis) brought out parameters impacting on noise perception, sometimes very subtly. We have tested the effect of the integration of musical tone and a correlation between noise pleasantness and this parameter was observed.This observation has concentrated this thesis on the development of an original method that can define the physical parameters of a fan so it makes a given musical tone. To do so, we have suggested a new semi-experimental approach that can predict line spectrum of a fan and we have used an optimization algorithm in order to find the optimum geometrical parameters. This new method has been validated with two test benches. It can be used to curve tonal noise of a fan, a turbomachine, or more generally a rotating machine.

Cette étude présente une analyse thermomécanique du comportement en fatigue oligocyclique du polyamide 6.6 vierge et renforcé de fibres de verre courtes. Des bilans d'énergie sont réalisés en utilisant, de façon combinée, des techniques d'imagerie quantitative visible et infrarouge. Les champs de température sont obtenus par thermographie et les champs de déformation par corrélation d'images. Sur un cycle de chargement, on montre comment il est possible d'estimer séparément les sources de chaleurs moyennes par cycle, sources associées aux mécanismes dissipatifs et induites par les effets de couplage thermomécanique. On montre ensuite, pour différentes fréquences de chargement, l'évolution du bilan de puissance moyen par cycle sur une zone matérielle correspondant à la partie utile de l'éprouvette. Ce bilan prend en compte le taux de l'énergie de déformation, les chaleurs mises en jeu et les variations d'énergie interne. On observe que la forme du bilan de puissance est très fortement dépendante, pour un rapport de charge donné, à la fréquence de sollicitation, à la teneur en eau, à l'orientation des fibres de verre mais aussi aux niveaux de contrainte appliqués. / This study presents a thermomechanical analysis of fatigue behavior of pure and short glass- fiber reinforced polyamide 6.6. The energy balances are drew up using the combined application of visible and infrared quantitative imaging techniques. Temperature fields are obtained by thermography and strain fields by image correlation. Over one complete cycle, we show how it is possible to separately estimate the heat sources averaged over the cycle, associated with dissipative mechanisms and induced by thermomechanical coupling source effets. Then we show, for different loading rates, the time courses of the energy rate balance for a physical area corresponding to the gage part of the specimen. This balance takes into account the deformation energy rate, the heat sources and the internal energy variations. It is observed that the shape of the energy rate balance is highly dependent, for a given load ratio, to the load rate, the water content, the orientation of the glass fibers and the applied stress levels.