Les composites à matrice céramique (CMC) SiCf/SiC sont des matériaux envisagés pour le gainage du combustible des futurs réacteurs à neutrons rapides. Une des problématiques de mise en oeuvre concerne leur assemblage et notamment la fermeture de ces gaines contenant le combustible. A l'heure actuelle, aucune composition de joint d'assemblage suffisamment réfractaire n'est mentionnée dans la littérature. Les objectifs de cette étude sont : (1) la recherche d'un matériau d'assemblage et du procédé associé répondant aux contraintes de mise en oeuvre et de fonctionnement, (2) la validation d'un procédé "nucléarisable" de chauffage localisé et rapide afin de ne pas dégrader le composite lors de l'assemblage et (3) la définition de tests mécaniques pour caractériser ces assemblages. Après une étude bibliographique approfondie des systèmes d'assemblage potentiels et la sélection d'une composition à travers des travaux expérimentaux exploratoires par frittage flash, la solution proposée est de réaliser un brasage à partir d'une composition mixte de disiliciure métallique (MSi2) et de carbure de silicium (SiC). Le choix du brasage a nécessité une étude de mouillabilité et de cinétique d'étalement de la brasure en prenant en compte les aspects réactifs de celle-ci sur le carbure de silicium. Différents procédés de chauffage localisé de la brasure tels que le laser CO2, les micro-ondes ou le chauffage inductif haute fréquence ont été testés. La faisabilité de différents procédés d'élaboration du joint a été montrée, notamment par dépôt physique en phase vapeur (PVD), par projection plasma et par enduction de suspensions de poudres. Un essai de flexion 4-points a également été défini afin d'évaluer la résistance mécanique des assemblage. / The present work is part of the Fourth Generation Fast Reactors program. One of the key issues is the joining of the SiCf/SiC ceramic matrix composites (CMC) to seal the combustible cladding. At the present time, no chemical composition as a joint is refractive enough to face the expected operating temperatures. The aimes of this study are the following : (1) the identification of a joining composition and its associated elaboration process answering the specifications, (2) the validation of a local and fast heating process and (3) the definition of mechanical tests to caracterise these joinings. We describe the methodology and the results for joining SiC and SiCf/SiC substrates at solid and liquid state using metallic silicides. Joint integrity and joint strength can be improved by adding small SiC particles to the silicides powders. Chemical reactivity, wettability tests and thermo-mechanical properties analysis have been carried out on the joints. Cross sections of the assembly were prepared to study the joint/substrate chemical bonding, the cracking and the crack deflection in the vicinity of the interface. Also, one of the challenge consists in using a local heating at a high temperature (around 1800°C) for a short time to avoid the degradation of the composite structure. The assemblies have been then performed in an inductive furnace but in order to prepare the joining technology, trials of local heating have also been investigated with a CO2 laser beam and a microwave generator. Finally, descriptions of the 4-points bending mechanical test used and the associated results are presented.

Ce travail consiste en l’étude de la faisabilité de l’application du chauffage ohmique aux opérations de fermentation et de cuisson de la pâte à pain, dans l’objectif d’une production de pain de mie sans croûte. Les caractéristiques de la pâte ont été étudiées, et principalement l’évolution de sa conductivité électrique – moteur de la génération de chaleur en chauffage ohmique. La conductivité électrique est très fortement dépendante des teneurs en sel et en eau de la pâte. Elle augmente également avec la température, mais diminue avec la porosité de la pâte et lors de la gélatinisation de l’amidon. Des équations simples ont pu être déterminées pour son calcul. Un premier modèle thermique a été développé afin de mieux comprendre la formation de gradients de température au sein du produit.Un prototype de four ohmique a été construit, permettant de réaliser à la fois la fermentation et la cuisson de pain de mie sans croûte. L’utilisation du chauffage ohmique permet une réduction significative de la phase de latence et donc du temps de fermentation. Une analyse d’images par tomographie rayons X a montré une porosité plusdéveloppée dans le produit fini, de même qu’une croissance des pores plus importante dans la partie supérieure du pain, contrairement à une cuisson conventionnelle.L’utilisation du chauffage ohmique en panification peut mener à des gains énergétiques potentiels d’un facteur 10. Les rendements énergétiques du procédé ont été évaluéssur gel de tylose, et sont comparables aux valeurs observées par de précédents auteurs. Enfin, un modèle numérique simplifié de transfert de chaleur et de matière a été développé, dans le but d’être employé comme outil prédictif lors d’une cuisson de pain par chauffage ohmique. / This work aims at studying the feasibility of applying ohmic heating to the proofing and baking steps of bread dough, for an objective of crustless bread production. The characteristics of the dough were studied, and mainly the evolution of its electrical conductivity – keyvariable of the heat generation in ohmic heating. The electrical conductivity is highly dependent on the salt and water contents of the dough. It also increases with the temperature, but decreases with the porosity of the dough and during the starch gelatinization step. Simple equations were used to calculate its evolution. A first thermal model was developed to understand better the formation of temperature gradients in the product.An ohmic oven prototype was built in order to realize proofing and baking of crustless bread in the same apparatus. The use of ohmic heating leads to a significant decrease of the lag time and therefore of the proofing time. An X-ray tomography image analysis showed a higher development of the porosity in the final product when using ohmic heating, as well as a more developed network in the upper part of the bread, contrary to a conventional baking.The use of ohmic heating may lead to potential energy savings of a factor of 10. The energy rates of the process were calculated using a gel of tylose, and were in the range of what could be observed by previous authors. Finally, a simplified numerical model of heat and mass transfer was developed, to be used as a predictive tool during the baking of bread by ohmic heating

La fenêtre pariéto-dynamique est un système « passif » de récupération de chaleur. Son principe de fonctionnement consiste à faire circuler l’air neuf de ventilation entre les lames de verre avant son introduction dans le volume habitable. Une partie de la chaleur traversant les vitrages est alors récupérée par l’écoulement d’air. La fenêtre Paziaud® est une fenêtre pariéto-dynamique particulière, composée de trois vitrages séparés par des lames d’air ventilées qui forment un conduit en U. Alors que la mise en place d’un système de ventilation double flux est complexe dans un contexte de réhabilitation, ce type de fenêtre présente une alternative intéressante moyennant un surcoût d’environ 20% par rapport à une fenêtre double vitrage classique mais permettant une récupération de chaleur non négligeable.Afin de caractériser les performances de la fenêtre Paziaud®, des études numériques et expérimentales ont été entreprises et ont confirmé le potentiel du dispositif. Par ailleurs, la prise en compte de ce genre de système dans les codes de simulation thermique des bâtiments n’est pas satisfaisante. Pour répondre à ce besoin, ont été développés plusieurs modèles simplifiés basés sur un bilan thermique représentable par analogie électrique. Une attention particulière a été portée sur le traitement des échanges convectifs dans les lames d’air. Les résultats ont permis de valider un modèle simplifié, qui pourra être utilisé par la suite dans un code de thermique de l’habitat. / The ventilated window is a passive system of heat recovery. It draws fresh air circulating between window’s glasses from the outside to the inside. A part of the heat which crosses the glasses is then recovered by the air flow. The Paziaud® window is composed of three glasses separated by ventilated air spaces in U-shape. While the implementation of a double-flow ventilation system for the housing retrofitting is complex, this Paziaud® window costs only 20% more than a conventional double-glazed window but improves significantly the heat recovery.In order to study the performance of the Paziaud® window, numerical and experimental works have been undertaken and have confirmed the potentiality of such windows. However, a thermal code able to take into account the heat exchange is not available for such system. Considering this lack of simulations, several simplified models based on electrical analogy have been developed. Particular attention is paid to the convective exchange process in the ventilated air spaces. The numerical results could validate a simplified thermal model which can be integrated to the building codes.

A partir des données écrites et des objets de collection, l'auteur a décrit et montré l'évolution du chauffage de la maison au Canada depuis la période des premiers contacts entre les Européens et les Amérindiens du XVIe siècle jusqu'à l'industrialisation du pays, choisissant comme date limite 1867. Cet ensemble de traits culturels si importants dans un climat rigoureux comme le Canada a été d'abord regroupé en six points couvrant tout le champ du chauffage domestique: combustibles, production du feu, conservation et transport du feu, appareils de chauffage, accessoires des appareils de chauffage, et chauffage et milieu humain. Cette classification générale a servi de base aux trois premières parties de l'ouvrage auxquelles est venue s'ajouter une quatrième partie plus descriptive. La première partie porte sur le chauffage domestique chez les Amérindiens de l'est du Canada, i.e., ceux qui ont été le plus en contact avec les nouveaux venus français dans la vallée du Saint-Laurent. Pour le moment, â cause des données incomplètes sur le sujet, l'étude néglige les données archéologiques se rapportant à ces populations au moment des premiers contacts et se limite â l'interprétation des données écrites. La deuxième partie porte sur le chauffage domestique en Nouvelle-France. On essaie d'y démontrer comment les Français, abordant cette nouvelle terre d’Amérique, cet environnement physique et biologique, y ont adapté et transformé les traits culturels se rapportant au chauffage. Avec l'arrivée des Britanniques â la Conquête, nous assistons à l'infusion d'idées et de traits culturels nouveaux et surtout â une confrontation d'idées différentes avec la population autochtone qui vont faire que tout ce complexe culturel que constitue le chauffage domestique s'en trouvera profondément modifié au XIXe siècle. Ceci constitue la troisième partie. Enfin, dans le but de faire de cette thèse un véritable ouvrage de références utile aux chercheurs dans le domaine et même aux amateurs, antiquaires et autres personnes intéressées, on a inclu, dans une quatrième partie, toutes les données accumulées au long de la recherche sur les fabricants d'appareils de chauffage du Québec, de l'Ontario et même sur les appareils importés. Ces répertoires, organisés par ordre alphabétique de fabricants ou de manufacturiers, comprennent aussi des index de modèles d'appareils et de noms de personnes et de manufactures. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2012

Ce mémoire de maîtrise introduit une nouvelle méthodologie de conception et d’optimisation techno-économique de systèmes géothermiques qui tient compte des écoulements souterrains. Une revue de littérature est complétée et la problématique est définie en s’appuyant sur les manques à combler au niveau des procédures de dimensionnement actuelles. La nouvelle procédure de dimensionnement inclut, entre autre, les données hydrogéologiques, les charges thermiques du bâtiment et les coûts du système géothermique. De plus, elle améliore les méthodologies actuelles en incluant une approche analytique pour la modélisation des écoulements souterrains lors de la simulation du champ de puits géothermiques. La méthodologie de recherche est présentée, y compris la stratégie d'optimisation, les fonctions G utilisées lors de la simulation énergétique et les défis rencontrés au cours de cette maîtrise. Les fonctions G sont calculées avec deux modèles analytiques: source cylindrique infinie et source linéique finie mobile. Une nouvelle simplification mathématique pour l'intégration des fonctions G dans la routine d'optimisation est démontrée, ce qui permet de réduire considérablement le temps de calcul (jusqu'à 25%), en plus de constituer un nouvel ajout aux méthodologies actuelles utilisant des fonctions G. Les procédures de test et l'analyse de la convergence sont également discutées. La nouvelle méthode de dimensionnement comprend le calcul des coûts initiaux et opérationnels. Des variables de conception optimales (profondeur de forage, distance entre les trous de forage consécutifs, etc.) et des aménagements de champ de puits (nombre de puits dans la direction x) sont présentés pour différentes valeurs de conductivité thermique du sol et de vitesse d’écoulement des eaux souterraines. En outre, une étude paramétrique est réalisée pour mesurer l’impact de l’écoulement des eaux souterraines par rapport au champ de puits sur l'aspect économique du projet. Une comparaison simultanée des coûts initiaux et opérationnels est également effectuée, ce qui permet de fournir des notions intéressantes pour les processus de conception à critères multiples. Enfin, les conceptions optimisées sont testées en dehors des conditions d’opération nominales. / This master’s thesis introduces a new sizing methodology for ground coupled heat pump (GCHP) systems which takes into account groundwater flow in order to achieve a technoeconomic optimization of the total cost of the project. A literature review is presented and the problem is defined in order to show missing elements from current GCHP sizing procedures. The new sizing procedure includes hydrogeological data, building thermal loads, and GCHP system costs, while improving actual design methodologies by including an analytical approach for groundwater flow in the heat transfer simulation of the borefield. The research methodology is presented, including the optimization strategy, the G-functions used during energy simulations, and the challenges encountered during this master’s degree. The G-functions are calculated with two analytical models: infinite cylinder source (ICS) and moving finite line source (MFLS). A new mathematical simplification for the integration of G-functions in the optimization routine is derived, which considerably reduces computational time (by up to 25%) and is a new addition to current methodologies using G-functions. Testing procedures and a convergence analysis are also discussed. The new sizing methodology includes the calculation of the initial and the annual operational costs. Optimal design variables (borehole depths, distance between consecutive boreholes, etc.) and borefield layouts (number of boreholes in the x -direction) are presented for different values of ground thermal conductivity and groundwater velocity. In addition, a parametric study is done to measure the impact of the groundwater flow velocity and angle with respect to the borefield on the economics of the project. A simultaneous comparison of the initial and operational costs is also completed, as it can provide interesting insights for multi-criterion design processes. Finally, optimized designs are tested under off-design operating conditions.

La construction de bâtiments dans les régions nordiques isolées est confrontée à des défis importants tels qu'une logistique de transport complexe en raison d'un accès limité au site de construction, des conditions climatiques sévères, le manque de travailleurs qualifiés, ainsi qu'un approvisionnement en énergie et en matériaux coûteux et limité. Les différentes communautés du nord du Canada sont souvent qualifiées « d'isolées », justement en raison de leur éloignement géographique. Par exemple, la plupart ne sont pas reliées au réseau électrique principal ni au réseau routier du reste du pays. Le manque criant d'unités de logement disponibles a entraîné le surpeuplement des logements en place et a récemment poussé les gouvernements à augmenter le financement pour aider ces communautés à construire et à rénover davantage d'unités [1]. Parallèlement, l'utilisation de la main-d'œuvre locale est fortement encouragée, car le secteur de la construction est une source importante d'emplois et d'autonomisation [2]. Bien que la construction modulaire (ou préfabrication) puisse être considérée comme une solution facilitant la viabilité de la construction de bâtiments dans ces communautés isolées, la préfabrication de composants peut avoir des répercussions négatives sur les emplois locaux. Par conséquent, les solutions de préfabrication peuvent être écartées à certains moments. Ce projet vise donc à acquérir une meilleure compréhension des éléments à considérer dans la conception de systèmes de chauffage préfabriqués et durables dans le contexte de ces régions. En particulier, le territoire du Nunavik au nord de la province de Québec (Canada) a été choisi en tant que région type pour cette étude. Dans le même ordre d'idées, et considérant la pertinence de ce type de logement, la thèse se concentre spécifiquement sur les bâtiments sociaux. Le terme « social » fait référence au fait que les gouvernements subventionnent la construction et l'exploitation de ces bâtiments et que ceux-ci sont dédiés aux familles à faibles revenus. Dans un premier temps, le projet a proposé un cadre conceptuel pour identifier les facteurs affectant la création de valeur au sein de la chaîne d'approvisionnement de la construction de logements sociaux dans cette région. La recherche s'est appuyée sur une revue de la littérature et sur les informations recueillies lors d'entrevues semi-dirigés avec les principales parties prenantes pour identifier les caractéristiques souhaitées de l'amélioration ou des solutions (par exemple, la préfabrication) en ce qui concerne la création de valeur. Une analyse des forces, faiblesses, opportunités et menaces (FFOM), une carte d'influence et de dépendance et un diagramme de boucle causale ont été élaborés pour représenter la chaîne d'approvisionnement. La création d'emplois locaux et le nombre de bâtiments à construire ont été identifiés comme les principaux facteurs pouvant représenter la performance de la création de valeur. Par ailleurs, les ressources énergétiques, le temps de construction, le type et la quantité de main-d'œuvre, les contraintes d'expédition, le nombre de pièces de rechange et l'élimination des déchets ont été identifiés comme les principaux facteurs limitant l'éventail des solutions de construction à mettre en œuvre. Dans un deuxième temps, le projet a proposé un cadre computationnel pour identifier la modularité optimale des tuyauteries à assembler dans les bâtiments résidentiels situés au Nunavik. Initialement, les algorithmes ont été testés en utilisant une étude de cas avec 40 composants du réseau de distribution du glycol. Pour ce cas, l'algorithme cherchait simultanément à minimiser le coût d'installation du système et à maximiser la création d'emplois locaux en considérant deux sites possibles de préfabrication et des contraintes de poids, de dimensions et de collision. Des modèles de logique floue et l'algorithme NSGA-II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II) ont été utilisés pour évaluer les configurations et identifier les solutions non dominées. Par la suite, afin de prendre en compte une autre facette importante du développement durable, un troisième objectif relatif à la minimisation des émissions de CO₂ liées au transport des modules par bateau a été ajouté aux algorithmes. En particulier, pour l'étude de cas analysée, le cadre computationnel a trouvé des solutions réduisant les coûts d'installation jusqu'à 81,9%, générant jusqu'à 23,4 heures d'emplois locaux, mais augmentant les émissions de CO₂ jusqu'à 36,7%. Finalement, le projet a adapté le cadre de calcul pour modulariser l'ensemble du réseau de distribution du fluide caloporteur. Au total, 627 composants ont été pris en compte. Quelques heuristiques supplémentaires ont été incluses pour réduire l'espace de recherche, afin de prendre en compte les contraintes particulières du système et les résultats précédemment trouvés dans l'étude de cas avec 40 composants. Le cadre computationnel développé prend donc en compte la minimisation des coûts d'installation, la maximisation de l'emploi local ainsi que l'impact de la modularisation sur les émissions de gaz à effet de serre (CO₂). L'éventail des solutions trouvées permet de générer entre 225 heures et 536,8 heures d'emplois locaux liés à la plomberie et à la menuiserie par logement à construire, tout en réduisant le coût d'installation actuel de 79 % et 58 %, respectivement. Cependant, les émissions de CO₂ peuvent être multipliées par plus de 2,8. / Building construction in isolated northern regions faces important challenges such as a complex transportation logistics due to a limited access to the construction site, severe climatic conditions, a lack of skilled workers, as well as expensive and limited energy and material supply. The different communities of the northern part of Canada are often qualified as isolated due to their remoteness. For example, most are not connected to the main power grid nor to the road network of the rest of the country. The stringent lack of available housing units has resulted in dwelling overcrowding and has recently pushed governments to increase funding to help these communities to build and refurbish more units [1]. At the same time, the use of local labor is highly promoted as the construction industry is an important source of employment and empowerment [2]. Therefore, while modular construction (or prefabrication) can be seen as a solution that facilitates the sustainability of building construction in these remote communities, the prefabrication of components can generate negative impacts on local jobs. As a result, prefabrication solutions can be discarded at certain times. Hence, this project aims to gain a better understanding of the elements to consider in the development of sustainable prefabricated heating systems in the context of these regions. In particular, the Nunavik territory in the northern part of the province of Quebec (Canada) was chosen as a typical region for this study. In the same vein, and considering the relevance of this type of housing, the thesis focuses specifically on social buildings. The term "social" refers to the fact that governments subsidize the construction and operation of these buildings which are intended for low-income families. As a first step, the project proposed a conceptual framework to identify the factors affecting value creation within the supply chain of social housing construction in that region. The research used a literature review and information collected from semi-structured interviews with key stakeholders to identify the desired features of improvement or solutions (e.g., prefabrication) with respect to value creation. A strengths, weaknesses, opportunities, and threats analysis (SWOT), an influence/dependence map, and a causal loop diagram were developed to represent the supply chain. Local job creation and the number of buildings to build were identified as the key factors that can better represent the performance of the value creation. On the other hand, energy resources, the construction time, the type and amount of labour force, shipping constraints, the number of replacement parts, and waste disposal were identified as the main factors constraining the range of construction solutions to implement. Secondly, this project proposed a computational framework to identify the optimal modularity of piping to be assembled in residential buildings located in Nunavik. Initially, the algorithms were tested using a case study with 40 components of the glycol distribution network. For this case, the algorithm simultaneously minimizes the system installation cost and maximizes the local job creation by considering two possible prefabrication sites and constraints on weight, size, and collision. Fuzzy logic models and the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II (NSGA-II) were used to evaluate configurations and identify non-dominated solutions. Subsequently, in order to consider another important facet of sustainable development, a third objective based on the minimization of CO₂ emissions related to the transportation of the modules by ships was added to the algorithms. In particular, for the case studied, the computational framework found solutions that reduce installation costs by up to 81.9%, generate up to 23.4 hours of local employment, but increase CO₂ emissions by up to 36.7%. Finally, the project adopted the computational framework to modularize the whole heat transfer fluid distribution network. In total, 627 components were considered. Some additional heuristics were included to reduce the search space, in order to consider particular constraints of the system and results previously found in the case study with 40 components. The computational framework developed contemplates, therefore, minimizing installation costs, maximizing local employment as well as the impact of modularization on greenhouse gas (CO₂) emissions. The range of solutions found generates between 225 hours and 536.8 hours of local employment related to plumbing and carpentry per unit to be built while reducing the current installation cost by 79% and 58%, respectively. However, CO₂ emissions can be increased by more than 2.8 times.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette thèse concerne l'étude du diagramme de phase du fer en conditions extrêmes de pression et température. La Terre possède un noyau interne solide et un noyau externe liquide, qui sont principalement composés de fer. Une détermination fiable de la température de fusion du fer à 330 GPa, pression au-delà de laquelle le noyau terrestre est solide, permet de contraindre la température du noyau, ce qui est essentiel pour comprendre la dynamique terrestre. Le diagramme de phase du fer a été étudié jusqu'à 200 GPa en cellule à enclumes de diamant chauffée par laser utilisant la diffraction par rayon X comme diagnostic de l¿apparition de la fusion. Les températures obtenues sont en accord avec celles mesurées par compression dynamique, aux incertitudes expérimentales près, et sont plus élevées que celles obtenues lors de précédentes expériences statiques utilisant un critère de fusion différent. L'appareil, les méthodes et la métrologie utilisés pour les expériences en cellule à enclume de diamant chauffée par laser sont présentées ainsi que les problèmes rencontrés dans les expériences statiques à de telles conditions extrêmes. La possibilité d'utiliser le signal de diffraction des rayons X du joint en Re à des fins d'étalonnage de la pression pour l'expérimentation dans le domaine du multi-Mbar est aussi abordée. Dans ce but, l'équation d¿état du Re a été mesurée à 144 GPa. En fin, un test préliminaire a été effectué pour vérifier la possibilité d'utiliser la spectroscopie d'absorption des rayons X en dispersion d'énergie comme une technique complémentaire à la diffraction des rayons X pour la détermination de la courbe de fusion du fer. / This thesis concerns the study of the phase diagram of iron at extreme conditions of pressure and temperature. Iron is the main constituent of the terrestrial planetary cores. In particular, the Earth has a solid inner core and a liquid outer core which are mainly composed of iron. The accurate determination of the melting temperature of iron at the inner core boundary pressure, 330 GPa, would provide an important constraint on the temperature of the core, which is essential to understand how the dynamic Earth works. The phase diagram of iron has been investigated in laser-heated diamond anvil cell experiments up to 200 GPa using synchrotron-based fast X-ray Diffraction as a primary melting diagnostic. The obtained melting temperatures agree within the experimental uncertainties with the ones obtained from shock wave experiments and are higher than those reported by previous static experiments, where a different melting criterion was used. The apparatus, methods and metrology used in the static laser heated diamond anvil cell are discussed together with the issues encountered in static experiments at such extreme conditions. The possibility of using the X-ray diffraction signal of Re gasket for pressure calibration purpose for experiment in the multi-Mbar range is also discussed. For this purpose, Re equation of state has been measured up to 144 GPa. Finally, a preliminary test has been performed to check the possibility of using energy dispersive X-ray absorption spectroscopy as a technique complementary to fast X-ray diffraction in the investigation of the melting curve of iron.

On s’intéresse dans ce travail à la convection thermique en présence de champ magnétique, en lien avec les essais Vulcano du CEA de Cadarache. Ces essais ont pour but de reproduire en laboratoire les écoulements générés par un chauffage volumique dues aux matières radioactives issues d’accidents nucléaires. Le chauffage par induction électromagnétique de ces fluides permet de simuler en laboratoire la puissance volumique des désintégrations nucléaires en évitant l’utilisation de matériaux radioactifs. Néanmoins, ce forçage électromagnétique génère un couplage entre l’écoulement fluide et le champ magnétique, par la force de Lorentz d’une part, et d’autre part le chauffage volumique par effet Joule se concentre dans l’épaisseur de peau. De plus, il peut y avoir dans ces essais présence d’une phase dispersée métallique qui risque de perturber le chauffage inductif de la phase continue (oxyde). Il est nécessaire d’étudier comment ces effets d’origine électromagnétique modifient l’écoulement. À plus petite échelle, les phénomènes magnétiques en jeu peuvent être reproduits grâce à des métaux liquides à température ambiante. Lorsqu’un champ magnétique harmonique est appliqué à la frontière d’un métal liquide, l’effet stabilisant de la force de Lorentz sera prépondérant devant l’effet Joule à basses fréquences, alors que l’effet Joule devient significatif à hautes fréquences. On considère alors plusieurs situations canoniques permettant d’analyser l’effet d’un champ magnétique constant DC et alternatif AC sur un écoulement de convection naturelle monophasique, ou en présence d’une phase dispersée très conductrice. Une première partie est consacrée à l’étude expérimentale d’une méthode de vélocimétrie acoustique sur une cellule de convection naturelle en eau. Par comparaison avec des mesures de vitesse par imagerie de particules (PIV) et des simulations numériques directes (DNS), cela a permis de valider la méthode acoustique en vue de futures expériences en métal liquide. Une seconde étude est dédiée à l’analyse numérique de l’instabilité de Rayleigh-Bénard en présence d’un champ magnétique DC vertical. Les taux de croissance sont déterminés par analyse de stabilité linéaire pour des nombres de Hartmann 0 _ Ha _ 100 et des nombres de Rayleigh 103 _ Ra _ 1.5 × 105. Ces prédictions sont confirmées par DNS. En régime stationnaire, l’analyse des DNS a permis de mettre en évidence un effet marqué de la force de Lorentz sur les structures, à travers leur nombre d’onde et leur orientation. La troisième configuration étudiée est le chauffage inductif d’une couche de métal liquide en imposant un champ magnétique harmonique au niveau de la paroi basse pour des nombres de Rayleigh proportionnels à la puissance déposée 1.1×104 _ Ra _ 1.2×105 et pour des épaisseurs de peau inférieures à la moitié de l’épaisseur de liquide. Dans ce cas, les courants induits sont dissipés par effet Joule sur l’épaisseur de peau. La prédiction des taux de croissance requiert l’utilisation de méthodes adaptées car ici le développement de l’instabilité est concomitant à la conduction instationnaire de la chaleur. Malgré la perte de symétrie des équations introduite par le terme source d’effet Joule, l’écoulement présente une symétrie de réflexion apparente, que ce soit en régimes transitoire ou stationnaire. Cela est lié au brassage conséquent par convection naturelle. Enfin une situation modèle de particules métalliques immergées dans un liquide transparent au champ magnétique est étudiée. Ici, l’énergie magnétique est dissipée sous forme thermique dans les particules, qui transmettent toute leur chaleur au fluide. Des mouvements convectifs se mettent alors en place. La convection est décrite par la concentration relative en particules. Selon les valeurs des paramètres, on observe la formation d’amas de particules en réponse au panache qu’elles génèrent. / In this work, we study thermal convection in the presence of magnetic field in connection with the Vulcano tests at CEA Cadarache. These tests aim at reproducing in the laboratory the behavior of fluids that result from a severe nuclear accident, while avoiding the use of radioactive materials. Induction heating is used to mimic in the laboratory the volume power of nuclear disintegrations. However, there is a parasitic coupling between the flow and the magnetic field (Lorentz force) on the one hand, and on the other hand the concentration of Joule dissipation in the skin layer, while it is homogeneous in a real case. Moreover, the presence of a dispersed metallic phase may interfere with the induction heating of the continuous phase (oxide). At smaller scales, the magnetic phenomena at play can be simulated with liquid metals at room temperature. When a magnetic field is applied at the boundary of a liquid metal, the stabilizing role of the Lorentz force will dominate at very low frequencies, whereas the Joule effect will be significant at high frequencies. Here, we consider several generic configurations that allow to analyze the action of DC or AC magnetic fields on natural convection, for a single phase flow or in the presence of a dispersed phase. The first part is devoted to the experimental study of an acoustic velocimetry method in the case of natural convection in water. The comparison of particle imaging velocimetry (PIV) data along with direct numerical simulations (DNS) allowed the validation of the acoustic method. In the future, experiment in liquid metal will be performed. A second part is dedicated to the numerical analysis of the Rayleigh-Bénard instability in the presence of vertical DC magnetic field. Growth-rates are determined by linear stability analysis for Hartmann numbers 0 _ Ha _ 100 et Rayleigh numbers 103 _ Ra _ 1.5×105. These predictions are confirmed by DNS. In the steady regime, DNS showed a strong effect of the Lorentz force on flow structures, through the modulation of the wavenumber and the structures orientation. The third configuration is the induction heating of a liquid metal layer by impressing an AC magnetic field at the bottom, for power Rayleigh numbers 1.1×104 _ Ra _ 1.2×105 and for skin depths lower than half of the liquid thickness. The prediction of the growth-rates requires to use an adapted method to account for the simultaneous development of the transient heat conduction. Although the Joule dissipation source term breaks the mirror symmetry of the governing equations, the flow exhibits an apparent reflectional symmetry, both in the transient and in the stationary regimes. This is a consequence of the mixing induced by the natural convection. Finally, a model situation of metallic particles immersed in a fluid transparent to the magnetic field is studied. Here the magnetic energy is dissipated in thermal form in the particles, which then transfer their heat to the fluid. As a result, buoyant motion then sets in. Depending on the parameters values, we observe the formation of clusters in response to the thermal plume that they generate.