Dans une première partie, on donne une condition nécessaire et suffisante à ce qu'un opérateur de Schrödinger sur une variété complète non-compacte ait un nombre fini de valeurs propres négatives. Dans une deuxième partie, on s'intéresse à la transformée de Riesz sur une classe de variétés complètes non-compactes vérifiant une inégalité de Sobolev. On montre d'abord une estimée gaussienne pour le noyau de la chaleur d'opérateurs de Schrödinger généralisés, comme par exemple le Laplacien de Hodge agissant sur les formes différentielles, puis on utilise ceci pour montrer que la transformée de Riesz est bornée sur les espaces $L^p$ si $p$ est compris entre $1$ et la dimension de Sobolev. Enfin, on montre un résultat de perturbation pour la transformée de Riesz.

Ce travail aborde la problématique des systèmes de refroidissement ou de contrôle thermique industriels. Nous avons particulièrement mis l'accent sur le refroidissement des serveurs informatiques. Une première partie consiste en l'étude des moyens d'amélioration des techniques de refroidissement existantes, tandis que la deuxième partie est une réflexion sur des techniques de refroidissement alternatives potentiellement plus efficaces et répondant aux demandes actuelles du contrôle thermique industriel. Dans le premier chapitre, nous analysons la bibliographie et la théorie relatives aux phénomènes physiques derrière les techniques de refroidissement étudiées. Ensuite, une classification des techniques de refroidissement est proposée en fin de chapitre. Ce chapitre a servi de base pour l'amélioration des technologies de refroidissement existantes et à la réflexion sur de nouvelles techniques plus efficaces. Le second chapitre porte sur l'optimisation d'une plaque froide, destinée au refroidissement des serveurs informatiques, en s'aidant d'un outil numérique et d'essais expérimentaux. Nous avons noté une augmentation des transferts de chaleur dans la plaque froide en utilisant des inserts, notamment ceux en forme de losange disposés en quinconce. A l'inverse, l'utilisation de certains nanofluides en tant que fluides caloporteurs ne semble pas apporter de gain significatif. Dans le troisième chapitre nous détaillons la démarche suivie pour la conception d'un dissipateur de chaleur basé sur une technologie caloducs, destiné au refroidissement des cartes électroniques. En premier lieu, nous présentons le modèle thermohydraulique de dimensionnement d'un caloduc cylindrique ; une étude paramétrique (géométrique, type de fluide,...) nous a permis d'identifier le jeu de paramètres donnant la meilleure performance du caloduc. En second lieu, nous évoquons les tests réalisés sur le dissipateur de chaleur à caloduc qui nous amènent à valider en partie le modèle thermohydraulique développé. Le dernier chapitre porte sur la réalisation et l'étude d'un démonstrateur pour le refroidissement des cartes électroniques par immersion dans un liquide à basse température de saturation. On commence par la mise en place et l'utilisation d'un modèle numérique pour la conception du démonstrateur, puis des tests expérimentaux sont réalisés. Les premiers résultats obtenus en utilisant le SES-36 comme fluide de travail sont assez prometteurs.Mots clés : modélisation, transfert de chaleur, refroidissement, datacenter, liquid-cooling, caloducs, échangeurs, nanofluides, ébullition en vase, simulation numérique

Les pompes à chaleur thermoélectriques (PACTE) présentent différents avantages par rapport aux pompes à chaleur thermodynamiques classiques. Plus particulièrement, les performances des PACTE sont intéressantes lorsque les écarts de température entre sources sont modestes, ce qui est par exemple le cas du chauffage aéraulique des bâtiments basse consommation (BBC) à partir d'une Ventilation Mécanique Double Flux (VMC DF). L'objectif de l'étude est donc de développer un démonstrateur de pompe à chaleur thermoélectrique réversible capable d'assurer la puissance de chauffage/refroidissement nécessaire à un logement de type BBC. Ce travail repose sur différents modèles analytiques et numériques validés expérimentalement. Cette étude vise à concevoir un système de pompe à chaleur thermoélectrique performant, l'objectif étant l'amélioration du coefficient de performance (COP) de la PACTE. Les transferts de chaleur à la surface des éléments thermoélectriques sont intensifiés par la technique du jet impactant, et le dimensionnement du système est optimisé en fonction des conditions d'utilisation. Avec le démonstrateur de résultats précédents de la PACTE, le COP saisonnier a été déterminé. Après couplage au bâtiment, cela a permis de montrer une nette amélioration des performances du système.

La réduction des dimensionnalités de systèmes physiques implique des modifications substantielles des propriétés thermiques. Avec l'engouement pour les nanosciences et en particulier pour la nanophysique, les physiciens et chimistes ont cherché à savoir si la matière possédait les mêmes propriétés à petite échelle que dans les échantillons massifs. Depuis vingt ans de belles illustrations expérimentales de variations de propriétés électriques (magnétiques) ont été obtenues en physique mésoscopique, en matériau ou en magnétisme. En revanche les propriétés thermiques et thermodynamiques restent relativement mal comprises et ce pour plusieurs raisons: il est très difficile de contrôler les flux de chaleur à très petite échelle, les énergies mises en jeu pour des systèmes peu massiques sont très faibles et donc délicates à mesurer, et enfin la manipulation et la fragilité de ces petits systèmes transforme leur mesure en un défi expérimental. C'est ce que nous cherchons à faire dans ce travail.

Les contextes énergétique et environnemental actuels rendent nécessaire la réduction de la consommation en énergie primaire des secteurs énergivores tels que le secteur du bâtiment. Pour y parvenir, plusieurs études se sont penchées sur la réduction des besoins de chauffage et de climatisation. Mais un autre potentiel d'amélioration réside dans l'étude de la qualité de l'énergie employée pour répondre à ces besoins. En effet, le contenu exergétique des besoins du bâtiment étant faible, il est possible de réduire le contenu exergétique de l'énergie consommée par les systèmes assurant ces besoins. Cette réduction permet de baisser la consommation en énergie primaire.Dans cette optique, une étude des interactions thermiques possibles entre un capteur PV et une pompe à chaleur a été menée. Elle vise la valorisation de l'énergie thermique à faible contenu exergétique dissipée par les panneaux photovoltaïques. Des modèles aérothermique coté PV et semi-physique du système thermodynamique de la pompe à chaleur on été développés. Cette modélisation a permis la conception d'un système global composé d'un capteur PV-T hybride, d'une pompe à chaleur et d'un ballon de stockage. Son interaction est gérée en dynamique avec un modèle de bâtiment basse consommation via un outil de simulation thermique du bâtiment. Une étude énergétique et exergétique a permis d'évaluer le potentiel de ce système en le comparant avec des systèmes classiques. Un banc d'essai dédié à la validation du modèle de la pompe à chaleur a été réalisé. Une maison basse consommation a été construite. Le système conçu y a été installé et instrumentalisé. Les données recueillies ont permis une validation expérimentale du modèle global.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 75-80. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Mémoire (M.Eng.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1998. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (M.Eng) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2004. / Bibliogr.: f. 125-138. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Dans cette thèse, nous étudions le transport diffusif de la charge, du spin et de la chaleur dans les structures métalliques incluant des métaux ferromagnétiques. En particulier, nous nous sommes intéressés à la partie de ce transport dont la polarisation n'est pas colinéaire à l'aimantation ambiante.Par exemple un courant polarisé en spin arrivant sur une couche magnétique dont l'aimantation pointe dans une autre direction verra sa partie transverse (i.e. non colinéaire à l'aimantation) précesser et être absorbée par l'aimantation sur une distance de quelques nanomètres au plus. Nous présentons un état de l'art sur ces deux distances caractéristiques, de précession et d'absorption transverse. Nous montrons aussi que ce comportement a un impact majeur sur la dynamique, notamment des murs de domaines magnétiques "longs" (plus de dix nanomètres).Nous étudions aussi le torque de transfert de spin dans ces structures magnétiques. Cette étude a porté sur deux aspects majeurs. Tout d'abord l'amplitude du torque, pour savoir s'il est capable de démarrer une des dynamiques magnétiques connues : l'inversion magnétique, ou la précession en état stationnaire. Ensuite, la dépendance du torque avec l'angle relatif des aimantations : dans certains cas, une configuration non-colinéaire peut-être stabilisée. Deux sources d'énergies ont été considérées, une différence de potentiel, ou une différence de température (en incluant les effets thermoélectriques dépendant du spin).Toute cette étude est réalisée dans le cadre de notre théorie, la Continuous Random Matrix Theory, que nous présentons dans son intégralité, de son origine avec la théorie de scattering, jusqu'aux équations différentielles de diffusion, résultat majeur de cette thèse.Nous présentons aussi l'outil numérique basé sur cette théorie, grâce auquel nous avons effectué toutes nos simulations. Cet outil permet d'évaluer le transport diffusif dans les structures métalliques tridimensionnelles, en utilisant des paramètres matériaux facilement disponibles dans la littérature pour la plupart. / In this thesis we study the diffusive transport of the charge, spin and heat in metallic structures involving ferromagnets. In particular, we focused on the part of the transport which polarization is not collinear to the surrounding magnetization.For example, a spin-polarized current arriving on a magnetic layer with a magnetization pointing in another direction will have its transverse part (i.e. non-collinear to the magnetization) precess and be absorbed by the magnetization, over a distance of up to a few nanometers. We present a state-of-the-art collection of values for those two characteristic lengths, of precession and transverse absorption. We also show that this behavior as a tremendous impact over the dynamics, notably that of "long" magnetic domain walls (over ten nanometers).We also study the spin-transfer torque in those magnetic structures, and focus on two major aspects. First the amplitude of the torque, to know if it is strong enough to start one of the known dynamics: magnetic switching or steady-state precession. Second, the dependence of the torque with the relative angle between the magnetizations: in some cases, a non-collinear configuration may be stabilized. Two driving forces have been considered, a voltage bias or a temperature difference (by including spin-dependent thermoelectric effects).This whole study is performed within the framework of our theory, the Continuous Random Matrix Theory, that we present in its entirety, from its origin with the scattering theory, to the diffusion differential equations, one of the main results of this thesis.We also present the numerical tool we developed, based on this theory, which we used to perform all of our simulations. This tool allows for the evaluation of the diffusive transport in three-dimensional metallic structures, using (mostly) readily available material parameters.

Le but de l'étude présentée dans ce mémoire de thèse est de caractériser localement l'intensification des transferts thermiques observée le long d'une plaque chauffante lorsqu'elle est soumise à des ultrasons. Ces derniers induisent des effets hydrodynamique dans les fluides qu'ils traversent. Premièrement, la cavitation acoustique, qui permet de produire de forts effets mécaniques dans les liquides. Viens ensuite le courant acoustique qui génère une écoulement convectif sous l'action d'une dissipation visqueuse de l’énergie acoustique. Ce travaille à permis de mettre en évidence la relation existant entre ces effets hydrodynamiques et l'intensification des transferts thermiques observée. Ces résultats ont permis de définir quelles conditions expérimentales sont favorables à l'intégration d'ultrasons dans un échangeur de chaleur. / The aim of the study presented in this thesis is to characterize heat transfer enhancement by ultrasound observed along a hot plate in forced convection. These induced hydrodynamic effects in the fluids they cross. The first one is the acoustic cavitation, which can produce strong mechanical effects in liquids. The second one is the acoustic streaming which generates convective flows thanks to viscous dissipation of the acoustic energy. This work helped to highlight the relationship between ultrasound hydrodynamic effects and heat transfer enhancement. Thanks to those results, experimental conditions which allowed ultrasound integration in a heat exchangers, could be determined.