La modélisation numérique via la méthode des éléments finis utilise classiquement des fonctions de forme polynomiale qui de par leur régularité représentent difficilement des évolutions singulières telles que celles observées dans les phénomènes de localisation en mécanique. Pour pallier cette difficulté, ces travaux de thèse ont eu pour objectif de proposer un nouveau support d'approximation adaptatif couplant la méthode de représentation par ondelettes à la méthode des éléments finis classique. Dans le domaine du traitement du signal, la méthode des ondelettes montre un réel potentiel pour traiter les phénomènes singuliers. L'étude porte sur la création d'un support de discrétisation hybride, associant une interpolation polynomiale et une interpolation en ondelettes exprimée via la fonction d'échelle de l'ondelette de Daubechies. Ce couplage permet de représenter la partie régulière de la réponse via le support polynomial et les éventuelles singularités à l'aide du support en ondelettes. L'adaptation du support hybride est effectuée via l'apport multirésolution, qui ajuste le support en fonction de l'importance des singularités observées. Une méthodologie de détection et d'enrichissement automatique est réalisée ayant pour objectif d'obtenir le support optimum. L'ondelette de Daubechies n'étant connue qu'en des points discrets, une méthode d'intégration particulière est proposée. Une modification de l'interpolation naturellement non nodale de l'ondelette est également introduite, de manière à pouvoir imposer des conditions limites classiques nodales. Une illustration de la méthode et de son implémentation informatique est présentée via une étude académique 1D. / The numerical modelling with the finite element method conventionally uses functions of polynomial form which, by their regularity, hardly represent singular evolutions such as those observed in the phenomena of localization in mechanics. To solve the issue, the aim of this thesis was to propose a new adaptive approximation support coupling the wavelet representation with the classical finite element method. In the field of signal processing, the wavelet method shows a real capacity to treat singular phenomena. This research study deals with the creation of a hybrid discretisation support, including a polynomial interpolation and a wavelet interpolation formulated with the scaling function of the Daubechies wavelet. The regular part of the solution is represented with the polynomial support and the singularities are visualised with the wavelet support. The adaptation of the hybrid support is carried out with the multiresolution contribution, which adjusts the support according to the importance of observed singularities. An automatic detection and enrichment method is carried out in order to obtain the optimum support. The Daubechies wavelet being known only in discrete points, a particular integration method is proposed. A modification of the not nodal naturally interpolated wavelet interpolation is also introduced, in order to impose classical nodal boundary conditions. An illustration of the method and its computer implementation is presented via a 1D academic study.

L'objet de l'étude menée vise la récupération de micro-énergie renouvelable au moyen des matériaux piézoélectriques, pyroélectriques et thermoélectriques. Cette étude porte sur l'optimisation de trois aspects de la récupération de micro-énergie : (i) le couplage entre le générateur et l'environnement, (ii) l'efficacité de conversion d'énergie par le choix adéquat de matériaux et (iii) l'extraction de l'énergie électrique. Des études expérimentales et théoriques ont été menées en premier lieu dans des conditions de laboratoire pour une meilleure compréhension des phénomènes de récupération de micro-énergie, puis dans des conditions réelles pour vérifier les performances effectives des dispositifs réalisés. Concernant l'effet thermoélectrique, une nouvelle méthode de récupération de micro-énergie ambiante et solaire est présentée. Cette méthode utilise les générateurs thermoélectriques et les effets des chaleurs sensibles et latentes des matériaux à changement de phase pour produire des micro-énergies aussi bien de jour que de nuit. Une puissance maximale de 1Wm-2 avec un matériau thermoélectrique (Bi2Te3) a été obtenue. Concernant l'effet pyroélectrique, l'effet des variations des vitesses du vent au cours du temps est exploité. Une variation temporelle maximale de la température de 16°C/mn est disponible, ce qui a conduit à une puissance moyenne récupérée de 0.6mWm-2. Concernant l'effet piézo-électrique, une structure mécanique de type harmonica a été développée ainsi qu'une estimation des efforts d'interaction fluide-structure. Le prototype développé fonctionne à partir des vitesses du vent de 2ms-1 et génère une production d'énergie électrique de 8.9mWm-2. A titre d'illustration, une application typique a été présenté (refroidissement de panneau photovoltaïque). Elle montre une augmentation de la production d'électricité autour de 10%. L'application met en évidence l'utilisation des micro-énergies renouvelables au service de la production de macro-énergie. / The aim of this study is to investigate ambient energy harvesting with coupling effect of piezoelectric, pyroelectric and thermoelectric materials. Three basic problems lie in an energy harvesting process with these coupling effects: (i) design and optimize a structure which is able to accumulate the micro-power from the energy source and transform it into the favorable loading on the active material, (ii) improve the energy conversion efficiency according to the suitable choice of material properties and (iii) develop an energy harvesting circuit which is able to improve the energy conversion efficiency. The developed approach was experimental and numerical studies at first in laboratory conditions for deep understanding of energy harvesting process and then in outside conditions for verifying actual performance of the realized devices. On the thermoelectric coupling effect, a new method of harvesting solar and ambient energy is presented. The method is based on thermoelectric and both sensitive and latent heat effects for energy harvesting day and night. A maximum power generation of 1Wm-2 is achieved with thermoelectric material (Bi2Te3). On the pyroelectric effect, the inherent fluctuation with time of the natural wind speed was used. A maximum time variation of temperature of 16°C/minute was achieved which corresponds to an average power of 0.6mWm-2. On the piezoelectric effect, a mechanical structure which is enlightened from harmonica was developed and dynamic fluid-structure problems were addressed. The developed prototype begins to work for wind speed around 2ms-1 and a maximum power generation of 8.9mWm-2 was achieved. Ultimately, a typical building application (automatic control of water cooling photovoltaic panel) with the harvested solar thermal energy is introduced. The proposed application highlights an example of using harvested micro-energy to improve macro-energy production (around 10%).

La modélisation du comportement hydromécanique chimique des milieux poreux saturés et non saturés est abordée au niveau microscopique et mésoscopique. Au niveau microscopique la modélisation des écoulements diphasiques est basée sur une représentation du réseau poral comme un ensemble de tubes dont les orientations et les rayons sont choisis sur un principe d’équivalence avec les pores. L’algorithme régissant la génération des conduits et les écoulements d'eau et de gaz est développé en utilisant un langage propre au code 3FLO. En utilisant cette approche directe on étudie ensuite le problème de l’impact de l’endommagement sur les propriétés effectives hydriques en milieu saturé et non saturé. Sans expliciter l’origine et les mécanismes de la naissance et de la propagation des fissures, on simule le développement d’une fissuration au cours d’un essai de compression triaxiale en générant numériquement une fissuration orientée préférentiellement dans la direction de la contrainte maximale en compression. Les simulations réalisées en milieu saturé et non saturé mettent en évidence l’impact de la fissuration sur la conductivité hydraulique, la courbe de rétention et la perméabilité relative.Une dernière partie de la thèse est consacrée à la modélisation mésoscopique des couplages hydro-chimio-mécaniques par une approche de couplage indirecte ou dite de communication-passerelle. Selon cette méthodologie plusieurs codes spécialisés dans un domaine donné communiquent entre eux et sont capables de réaliser des calculs paramétrés par des champs externes. Un exemple est décrit ici par le couplage d’un code hydro-géochimie (HP1) et d'un code de calculs mécaniques développé sous Matlab. En utilisant cette méthodologie on traite d’abord le problème d’évolution du potentiel de gonflement d’une argile gonflante au cours d’une infiltration par une plume alcaline. Les simulations numériques mettent en évidence que pour la période étudiée la variation de la composition chimique est le mécanisme dominant en comparaison avec la dissolution des minéraux argileux. L’adaptation du modèle ELASGONF pour réaliser des calculs mécaniques paramétrés par des champs de concentration a permis de simuler la diminution de la pression de gonflement lors d’infiltration. En utilisant cette même approche, l’hypothèse de formation du gypse dans le tuffeau blanc par voie aérienne a été étudiée dans le cadre de la problématique de préservation des monuments historiques tels que les châteaux de la Loire. Dans les conditions de nos simulations, la formation du gypse par cette voie n’a pas été vérifiée. / Modelling of the behavior and the couplings HMC of the porous circles

Cette travail de thèse est lié au besoin de modélisation des écoulements diphasiques en générateurs de vapeur (entrée liquide et sortie vapeur). La démarche proposée consiste à faire le choix d'une modélisation hybride de l'écoulement, en scindant la phase gaz en deux champs, modélisés de manières différentes. Ainsi, les petites bulles sphériques sont modélisées avec une approche dispersée classique avec le modèle eulérien à deux fluides, et les bulles déformées sont simulées à l'aide d'une méthode de localisation d'interface.Le travail effectué porte sur la mise en place, la vérification et la validation du modèle dédié aux larges bulles déformées, ainsi que le couplage entre les deux approches pour le gaz gaz, permettant des premiers calculs de démonstration utilisant l'approche hybride complète. / The present study is related to the need of modeling the two-phase flows occuring in a steam generator (liquid at inlet and vapour at outlet). The choice is made to investigate a hybrid modeling of the flow, considering the gas phase as two separated fields, each one being modeled with different closure laws. In so doing, the small and spherical bubbles are modeled through a dispersed approach within the two-fluid model, and the distorted bubbles are simulated with an interface locating method.The main outcome is about the implementation, the verification and the validation of the model dedicated to the large and distorted bubbles, as well as the coupling of the two approaches for the gas, allowing the presentation of demonstration calculations using the so-called hybrid approach.

Ces travaux centrés essentiellement sur la fonction thiohydroximate s’articulent selon trois thèmes : (1) les acides thiohydroxamiques, (2) la synthèse et (3) l’étude de réactivité des N-oxydes de thioimidate (TINOs), avec pour objectif l’étude d’une enzyme : la S-glucosyltransférase (S-UGT). La S-UGT est une enzyme clé dans la formation des glucosinolates. Les travaux menés ont tout d’abord été axés sur la synthèse d’acides thiohydroxamiques, substrats de la S-UGT, pour l’étude cinétique de l’enzyme. Dans ce but, nous avons envisagé différentes méthodes et avons pu obtenir les molécules ciblées, permettant ainsi d’obtenir des résultats préliminaires quant à la cinétique de l’enzyme. D’autre part, la synthèse d’iminosucres, inhibiteurs potentiels de l’enzyme, a été envisagée par une double fonctionnalisation d’un N-oxyde de thioimidate (TINO) sur charpente pyranose. Nous avons donc développé une méthode robuste d’accès aux TINOs à partir de différents pyranoses. Le couplage de Liebeskind-Srogl a permis d’accéder aux nitrones. Des additions-éliminations sur les TINOs nous ont donné accès à des N-oxydes d’amidine et à de nouveaux TINOs. Les réactions de réduction et de débenzylation des TINOs ont également été explorées. Des tentatives de cycloaddition 1,3-dipolaire sur une nitrone ont été effectués en vue d’obtenir à des isoxazolidines, précurseurs d’iminosucres Alpha, Alpha-disubstitués. Les résultats concernant la synthèse d’inhibiteurs de la S-UGT restent préliminaires. Toutefois, après déprotection, les différentes molécules synthétisées durant cette thèse pourront être envisagées comme inhibiteurs de glycosidases. / This thesis is articulating into three topics: (1) synthesis of thiohydroxamic acids, (2) the synthesis and (3) the study of the reactivity of thioimidate N-oxides (TINOs). The purpose of these works is the study of the enzyme: S-glycosyltransferase (S-UGT). The enzyme S-UGT is an essential enzyme for the glucosinolate formation.The starting point of these works was focused on the synthesis of thiohydroxamic acids. These products are the substrates of the enzyme S-UGT and could be used for the study of the enzyme kinetic. The second point is to use TINOs anchored on pyranose backbones as precursors of iminosugars which are potential inhibitors of the enzyme S-UGT. An efficient methodology was developed to access a large panel of TINOs from different pyranoses. Liebeskind Srogl coupling allowed us to obtain nitrones. Addition-elimination on TINOs gave us amidine N-oxides and new TINOs. Reduction and debenzylation reactions on TINOs were also explored. 1,3-Dipolar cycloaddition attempts on a nitrone were performed to obtain isoxazolidines which are precursors Alpha, Alpha-disubstituted iminosugars. The results recording the synthesis of S-UGT inhibitors remain preliminary. However, after deprotection, the different molecules, synthesised during this thesis, will be tested as glycosidase inhibitors.

Les turbines à gaz modernes deviennent de plus en plus compactes, ce qui augmente les interactions entre leurs différents composants. Les interactions chambre de combustion-turbine sont particulièrement critiques car elles peuvent changer le champ aérothermique dans la turbine et réduire la durée de vie du moteur. Aujourd’hui, ces deux composants sont traités de façon indépendante, ce qui ne permet pas de prendre en compte leurs interactions. Cette thèse propose une approche couplée, basée sur les Simulations aux Grandes Échelles (SGE), une technique qui permet de prendre en compte toutes les interactions chambre de combustion-turbine. Dans la première partie de cette thèse, une méthode, compatible avec le code SGE AVBP, est proposée pour traiter les configurations rotor/stator de manière rigoureuse. Une série de cas test académiques vient prouver que l’interface respecte les propriétés des schémas numériques du code. Cette étude est suivie par une validation de l’approche dans le cas d'une turbine haute-pression mono-étage. Les résultats sont comparés avec des mesures expérimentales et l’influence des différents paramètres et modèles est établi. La deuxième partie de cette travail est dédiée à la prédiction des interactions chambre de combustion-turbine en utilisant les méthodes précédemment décrites et validées. Le premier type d’interaction étudié est la génération du bruit de combustion indirect dans une turbine haute pression. Ce bruit est créé lorsque des hétérogénéités de température, générées dans la chambre de combustion, sont accélérées dans la turbine. Pour simplifier les calculs, les hétérogénéités sont modélisées par des fluctuations de température sinusoïdales, injectées dans la turbine par les conditions limites. Les mécanismes de génération de bruit sont mis en évidence et le bruit de combustion indirect est mesuré et comparé avec une théorie analytique et des prédictions 2D. La deuxième application est un calcul couplé chambre de combustion-turbine qui analyse les interactions entre ces deux composants d’un point de vue aérothermique. Les caractéristiques instationnaires de l’écoulement à l’entrée de la turbine et la migration des hétérogénéités de température dans la turbine sont étudiées. Un calcul de la turbine seule est aussi effectué pour comparaison avec le calcul couplé. / Modern gas turbines are characterized by compact designs that enhance the interactions between its different components. Combustion chamber-turbine interactions, in particular, are critical as they may alter the aerothermal flow field of the turbine which can drastically impact the engine life duration. Current state-of-the-art treats these two components in a decoupled way and does not take into account their interactions. This dissertation proposes a coupled approach based on the high-fidelity Large Eddy Simulation (LES) formalism that can take into account all the potential paths of interactions between components. In the first part of this work, an overset grid method is proposed to treat rotor/stator configurations in a rigorous fashion that is compatible with the LES solver AVBP. This interface treatment is shown not to impact the characteristics of the numerical schemes on a series of academic test cases of varying complexity. The approach is then validated on a realistic high-pressure turbine stage. The results are compared against experimental measurements and the influence of different modeling and simulation parameters is evaluated. The second part of this work is dedicated to the prediction of combustion chamber-turbine interactions using the developed methodologies. The first type of interactions evaluated is the indirect combustion noise generation across a high-pressure turbine stage. This noise arises when combustor-generated temperature heterogeneities are accelerated in the turbine. To simplify the simulations the heterogeneities are modeled by sinusoidal temperature fluctuations injected in the turbine through the boundary conditions. The noise generation mechanisms are revealed by such LES and the indirect combustion noise is measured and compared to an analytical theory and 2D predictions. The second application is a fully-coupled combustor-turbine simulation that investigates the interactions between the two components from an aerothermal point of view. The rich flow characteristics at the turbine inlet, issued by the unsteady combustion in the chamber, are analyzed along with the migration of the temperature heterogeneities. A standalone turbine simulation serves as a benchmark to compare the impact of the fully coupled approach.

La conception des moteurs aéronautiques est soumise à de nombreuses contraintes telles que les gains de performance ou les normes environnementales de plus en plus exigeantes. Face à ces objectifs souvent contradictoires, les nouvelles technologies de moteur tendent vers une augmentation de la température locale et globale dans les étages chauds. En conséquence, les parties solides comme les parois du brûleur sont soumises à des niveaux de température élevés ainsi que d’importants gradients de température, tous deux critiques pour la durée de vie du moteur. Il est donc essentiel pour les concepteurs de caractériser précisément la thermique locale de ces systèmes. Aujourd’hui, la température de paroi est évaluée par des essais de coloration. Pour limiter ces essais relativement chers et complexes, des outils numériques haute fidélité capables de prédire la température de paroi des chambres de combustion sont actuellement développés. Cet exercice nécessite de considérer tous les modes de transfert de chaleur (convection, conduction et rayonnement) ainsi que la combustion au sein du brûleur. Ce problème multi-physique peut être résolu numériquement à l’aide de différentes approches numériques. La méthode utilisée dans ce travail repose sur une approche partitionnée qui inclut la résolution de l’écoulement turbulent réactif par un code de simulation aux grandes échelles (LES), un solveur radiatif basé sur la méthode aux ordonnées discrètes ainsi qu’ un code de conduction solide.Les diverses questions et difficultés liées à la répartition des ressources informatiques ainsi qu’à la méthodologie de couplage employée pour traiter les disparités d’échelles de temps et d’ espace présentes dans chacun des modes de transfert de chaleur sont discutées. La performance informatique des applications couplées est étudiée à travers un modèle très simplifié ainsi que sur une application industrielle. Les paramètres importants sont identifiés et des pistes potentielles d’amélioration sont proposées. La méthodologie de couplage thermique est ensuite étudiée du point de vue physique sur deux configurations distinctes. Pour commencer, l’équilibre thermique entre un fluide réactif et un solide est étudié pour une configuration académique d’accroche flamme. L’influence de la température de paroi de l’accroche flamme sur la stabilisation de flamme est mise en évidence sur des simulations fluideseul. Ces résultats indiquent trois états d’équilibre théorique différents. La pertinence physique de ces trois états est ensuite évaluée à l’aide de diverses simulations de transfert de chaleur conjugué réalisées pour différentes solutions initiales et conductivités solides. Les résultats indiquent que seulement deux états d’équilibre ont un sens physique et que la bifurcation entre les deux états possibles dépend à la fois de la condition initiale et de la conductivité solide. De plus, pour la gamme de paramètres testés, la méthodologie de couplage n’a pas d’effet sur les solutions obtenues. Une méthodologie similaire est ensuite appliquée à une chambre de combustion d’hélicoptère pour laquelle le rayonnement est de plus pris en compte. Diverses simulations sont présentées afin d’évaluer l’impact de chacun des processus de transfert de chaleur sur le champ de température : une simulation fluide-seul adiabatique de référence, de transfert de chaleur conjugué, d’interaction thermique fluide-rayonnement ainsi qu’une simulation incluant toutes les physiques. Ces calculs montrent la faisabilité d’un couplage LES/conduction solide dans un contexte industriel et fournissent de bonnes tendances de distribution de température. Pour finir, pour cette géométrie de brûleur et la condition d’opération simulée, les divers résultats montrent que le rayonnement joue un rôle important dans la distribution des températures de paroi. De ce fait, les comparaisons aux essais de coloration sont globalement en meilleur accord quand les trois modes de transfert sont pris en compte / The design of aeronautical engines is subject to many constraints that cover performance gain as well as increasingly sensitive environmental issues. These often contradicting objectives are currently being answered through an increase in the local and global temperature in the hot stages of the engine. As a result, the solid parts encounter very high temperature levels and gradients that are critical for the engine lifespan. Combustion chamber walls in particular are subject to large thermal constraints. It is thus essential for designers to characterize accurately the local thermal state of such devices. Today, wall temperature evaluation is obtained experimentally by complex thermocolor tests. To limit such expensive experiments, efforts are currently performed to provide high fidelity numerical tools able to predict the combustion chamber wall temperature. This specific thermal field however requires the consideration of all the modes of heat transfer (convection, conduction and radiation) and the heat production (through the chemical reaction) within the burner. The resolution of such a multi-physic problem can be done numerically through the use of several dedicated numerical and algorithmic approaches. In this manuscript, the methodology relies on a partitioned coupling approach, based on a Large Eddy Simulation (LES) solver to resolve the flow motion and the chemical reactions, a Discrete Ordinate Method (DOM) radiation solver and an unsteady solid conduction code. The various issues related to computer resources distribution as well as the coupling methodology employed to deal with disparity of time and space scales present in each mode of heat transfer are addressed in this manuscript. Coupled application high performance studies, carried out both on a toy model and an industrial burner configuration evidence parameters of importance as well as potential path of improvements. The thermal coupling approach is then considered from a physical point of view on two distinct configurations. First, one addresses the impact of the methodology and the thermal equilibrium state between a reacting fluid and a solid for a simple flame holder academic case. The effect of the flame holder wall temperature on the flame stabilization pattern is addressed through fluid-only predictions. These simulations highlight interestingly three different theoretical equilibrium states. The physical relevance of these three states is then assessed through the computation of several CHT simulations for different initial solutions and solid conductivities. It is shown that only two equilibrium states are physical and that bifurcation between the two possible physical states depends both on solid conductivity and initial condition.Furthermore, the coupling methodology is shown to have no impact on the solutions within the range of parameters tested. A similar methodology is then applied to a helicopter combustor for which radiative heat transfer is additionally considered. Different computations are presented to assess the role of each heat transfer process on the temperature field: a reference adiabatic fluid-only simulation, Conjugate Heat Transfer, RadiationFluid Thermal Interaction and fully coupled simulations are performed. It is shown that coupling LES with conduction in walls is feasible in an industrial context with acceptable CPU costs and gives good trends of temperature repartition. Then, for the combustor geometry and operating point studied, computations illustrate that radiation plays an important role in the wall temperature distribution. Comparisons with thermocolor tests are globally in a better agreement when the three solvers are coupled.

Les travaux présentés dans ce mémoire proposent une méthodologie d'étude des interférences électromagnétiques dans les systèmes intégrés RF. Cette thèse se focalise sur les problèmes de couplage rayonné en champ proche entre différentes parties d'une puce électronique ou entre circuits intégrés d'une carte.Ensuite cette méthodologie est appliquée sur deux cas d'études à différentes échelles, dans le premier cas l'étude du couplage entre un amplificateur de puissance 3G et un transceiver est présentée puis un modèle de couplage est réalisé reproduisant les effets parasites observés lors des mesures. Puis une étude pour extraire et évaluer les couplages entre blocs, ici inductance d'un VCO et structures proches, d'une puce électronique. Ensuite un modèle d'émission champ proche de ce circuit est proposé.Ces travaux mettent en évidence l'intérêt de réaliser des études CEM à chaque phase de conception d'un circuit ou d'un système ainsi que l'intérêt des mesures champ proche qui permettent de réaliser de l'investigation et du diagnostic CEM / The work presented in this PhD suggest a methodology for the study of electromagnetic interference in RF integrated systems. This thesis focuses on the problems of near-field radiated coupling between different parts of a chip or between ICs.Then this methodology is applied to two case studies on different scales, in the first case study the coupling between a 3G power amplifier and a transceiver is presented then a model of the coupling is made reproducing parasitic effects observed in measurements. Then a study to extract and evaluate the coupling between blocks, between a VCO inductor and nearby structures of a microchip. Then a near-field emission model of this circuit is proposed.These works demonstrate the interest of EMC studies in all phases of designing a circuit or system and the interest of near-field measurements that allow the realization of the investigation and diagnosis of EMC

Le chauffage par induction est un procédé qui consiste à plonger un matériau conducteur d'électricité dans un champ magnétique variable, ayant ainsi pour effet, la création de FEM donc de courants de Foucault dont la circulation élève la température du matériau par effet Joule. Ce mode de chauffage est déjà implanté industriellement dans de nombreux secteurs parmi lesquels des fonderies et s'intègre bien dans les processus de traitement des matériaux en raison de ses divers avantages. Il permet notamment, l'atteinte de densités de puissances très élevées dont la distribution peut être contrôlée. Il est ainsi possible d'obtenir des chauffages localisés ou de l'ensemble du matériau suivant le traitement désiré. Cette souplesse du contrôle des profils de chauffe et une forte puissance de chauffe requièrent traditionnellement l'usage de systèmes comportant plusieurs bobines. Leur caractérisation aussi précise que possible et le contrôle des courants des inducteurs sont nécessaires. L'étude présentée ici recense dans un premier temps, les quelques solutions existantes dont la puissance est réglée en déplaçant des culasses et/ou des écrans magnétiques, permettant de mieux répartir les champs magnétiques produits, afin de disposer du profil de chauffe souhaité mais pour une faible gamme de tôles. Les rares solutions qui s'intéressent au contrôle électrique sont orientés vers du chauffage monophasé. La transposition directe de ces commandes aux cas multi-bobines ne suffit pas à résoudre le problème dans son intégralité car les inducteurs se perturbent mutuellement. Nous nous sommes donc orientés vers une solution ambitieuse qui permet de s'affranchir de pièces mobiles et rend le système plus fiable, plus précis et lui confère plus de souplesse pour s'adapter à différents profils de chauffe et différentes largeurs de matériaux. Cette solution se base sur une méthode qui consiste à contrôler les profils de chauffe par la seule action sur les courants d'alimentation des inducteurs tout en maitrisant les échanges d'énergie entre les inducteurs fortement couplés. Cette solution est appliquée sur un prototype construit par EDF. Dans un premier temps, nous avons modélisé le système dans son ensemble tant du point de vue électrique et magnétique que thermique, afin de disposer d'un modèle global simplifié qui permet de mieux en étudier le comportement. Une procédure d'optimisation permet de générer les amplitudes et les phases des courants inducteurs pour différents profils de chauffe. Après une étape d'identification paramétrique, nous avons défini et implanté un modèle simplifié dans le logiciel PSim, qui nous fournit des délais de simulation relativement courts. Les résultats obtenus ont été ensuite comparés à des expérimentations en boucle ouverte tout d'abord, qui nous ont conduits à une étude de sensibilité des grandeurs du système aux variations paramétriques. Il nous a été possible de commander le système grâce à un FPGA dans lequel nous avons implanté une commande numérique pour le contrôle des courants des inducteurs en vue du chauffage en statique d'un disque de tôle pour différents profils de consigne. Nous avons ensuite amélioré nos modèles dans différentes directions, par la prise en compte du rayonnement et de la conduction thermique, en les transposant à un système plus complexe à six phases et avec une prise en compte du défilé des matériaux. L'extension du principe de l'induction multi-bobines de 3 à 6 phases a révélé de fortes perturbations harmoniques des courants des inducteurs. Notre travail a permis de maîtriser les harmoniques en choisissant judicieusement les angles de commande et de caractériser les pertes dans les onduleurs. / Induction heating is a process that consists in immersing an electrically conductive material in a variable magnetic field, thus having the effect to create FEM and then eddy currents flow which heat up the material by Joule effect. This heating method is already established in many industrial sectors such as smelters and fits well in materials processing due to various advantages. In fact it allows particular achievement with very high power densities whose distribution can be controlled. It is then possible to obtain localized or complete heating subsequent to the desired treatment. This flexibility of temperature profile control and high power heating traditionally require the use of systems with multiple coils. For that, characterization as accurate as possible and currents control of the inductors are needed. As a first step, the present study identifies the few existing solutions whose power adjustment is made by moving magnetic yokes and / or magnetic screens. These adjustments allow a better distribution of magnetic fields produced in order to achieve the desired heating profile, but for a small range of metal sheet. The existing few works interested in electrical control solutions are geared toward single phase heating. Direct transposition of these commands in multi-coil case is not sufficient to solve the problem in its entirety because the coils have mutual influence. We therefore directed towards an ambitious solution that cancels the need of moving parts and makes the system more reliable, more accurate and gives more flexibility for adaption to different heating profiles and material widths. This solution is based on a method of controlling the heating profile by acting on coils currents while mastering the energy exchange between the strongly coupling of the inductors. This solution was applied on a prototype built by EDF. We modeled the whole system considering electrical, magnetic and thermal parts, in order to provide a global simplified model to better study the system behavior. An optimization procedure leads to coils current amplitudes and phase shift calculation for different heating profiles. After a parametric identification step, we defined and implemented a simplified model in PSIM software, which provides relatively short simulation times. The results were then compared to experiments in open loop first and led to a sensitivity analysis of the magnitudes of the system to parametric variations. The system control was made by an FPGA in which we implemented a digital command program for controlling inductors currents. It was thus possible to perform a static metal disc heating with different profiles. We then improved our models in different directions, by taking into account the radiation and heat conduction, transposing them to a more complex system with six phases for moving sheet heating. The extension of the principle of multi-phases induction heating from three to six phases showed high harmonic disturbances of inductors currents. Our work has helped to control harmonics by choosing judicious control angles; we also characterize the inverters losses.

La source d'ions des injecteurs de neutres d'ITER devra produire un fort courant d'ions négatifs de deutérium qui seront accélérés puis neutralisés afin d'obtenir un faisceau d'atomes qui chauffera le plasma thermonucléaire. Un plasma froid d'hydrogène à basse pression et forte puissance est généré par induction dans la source et les ions négatifs sont produits par des réactions en volume et en surface et extraits à travers une série de grilles électrostatiques. Cette thèse est consacrée à la modélisation de ce plasma, afin d'étudier des phénomènes peu abordés à ce jour : aspect hors équilibre des espèces neutres, déplétion et chauffage du gaz, génération et transport des atomes, et génération des ions négatifs sur les parois. Un code fluide bidimensionnel de simulation plasma a pour cela été modifié afin de simuler la cinétique des espèces neutres au moyen d'un module Direct Simulation Monte-Carlo et a été utilisé pour simuler le plasma de manière auto-cohérente. / The ion source of the ITER neutral beam injectors will have to deliver a high current of negative deuterium ions which will be accelerated and neutralized, and the resulting atom beam will heat the thermonuclear plasma. A low pressure and high power cold hydrogen plasma is inductively generated in the source and negative ions are produced by volume and surface reactions and are extracted through a set of electrostatic grids. This thesis aims at modelling this plasma, and focuses on topics that haven't been studied much before : out of equilibrium neutral kinetics, gas heating and depletion, atoms production and transport, and negative ions generation on the walls. To this end, a two-dimensional fluid plasma code has been modified to simulate the neutrals kinetics with a Direct Simulation Monte Carlo module and has been used to perform self-consistent simulations of the plasma.