L'objectif général de cette thèse de doctorat est de développer des modèles mathématiques permettant d'évaluer l'énergie requise pour le dégivrage thermique par effet Joule des conducteurs aériens de transport de courant et ainsi prévenir la formation de glace dans des conditions météorologiques et de transmission électrique variées. Les prédictions de ces modèles analytiques ont été validées expérimentalement dans le but d'évaluer la puissance prédictive de ces modèles. Premièrement, un modèle a été établi pour calculer l'intensité de courant minimum nécessaire pour empêcher la formation de glace sur un conducteur de ligne à haute tension. Des coefficients de correction, tenant compte de d'eau de ruissellement sur la surface du conducteur, de même que la dérivation du film d'eau à partir de l'état d'équilibre thermique, ont été introduits pour trois conducteurs spécifiques. Les résultats des modèles s'accordent bien avec les observations effectuées dans des conditions correspondantes simulées dans une soufflerie réfrigérée. Afin de compléter le modèle, il était nécessaire d'évaluer le coefficient moyen de transfert de chaleur pour les conducteurs toronnés. Ce coefficient a été obtenu pour des conducteurs nus de lignes aériennes avec différentes géométries de surface, en utilisant des mesures et des simulations numériques. Deuxièmement, un modèle basé sur le principe des différences finies a été développé pour calculer le courant et l'énergie requis pour le dégivrage des conducteurs partiellement couverts de glace. Deux types de chauffage thermique par effet Joule ont été analysés, le courant alternatif et le courant d'impulsion, et ce, pour un grand nombre de paramètres atmosphériques. On a trouvé que ceux deux techniques de chauffage peuvent être utilisées selon des stratégies différentes dépendamment du temps d'interaction nécessaire au cours du processus d'accumulation de glace. Afin de compléter le modèle, il a fallu évaluer la conductivité thermique radiale équivalente des conducteurs toronnés par le moyen de modèles théoriques avec validation expérimentale. Troisièmement, des approches analytiques validées expérimentalement ont été proposées afin de déterminer le temps et l'énergie nécessaires pour le dégivrage d'un conducteur complètement recouvert de glace en utilisant la chaleur dérivée d'un courant alternatif nominal augmenté. Cette procédure peut donner une estimation rapide de la chaleur par effet Joule exigée pour enlever totalement la glace autour d'un conducteur en fonction des différents paramètres l'influençant. En conclusion, cette thèse propose des modèles mathématiques validés expérimentalement, qui peuvent être utilisés efficacement pour calculer le courant et l'énergie requis pour le dégivrage des conducteurs à haute tension ou pour prévenir l'accumulation de glace sur ceux-ci.

Les cuves d'électrolyse de l'aluminium sont construites de manière à ce qu'une couche protectrice de bain électrolytique se solidifie sur les parois : la « gelée ». L'épaisseur et la forme du profil de gelée sont des paramètres importants lors de l'opération de la cuve d'électrolyse, et des efforts sont faits pour contrôler cette couche. Dans le cadre de la recherche, un capteur pouvant s'installer à l'intérieur du mur latéral de la cuve d'électrolyse a été développé. Le potentiel et les limitations de ce capteur thermique, pour l'évaluation de l'épaisseur et de la forme de la couche de gelée, furent évalués. Le capteur est composé de thermocouples qui mesurent des températures dans la paroi. Un programme solutionnant le problème inverse en conduction thermique interprète ces températures. Un bloc d'anthracite, utilisé dans la construction des parois des cuves, a été instrumenté avec le capteur. Une couche de sable représentait la gelée. Différentes épaisseurs et formes de sable ont été étendues sur le bloc. Ces expériences ont montré que le capteur détermine correctement l'épaisseur moyenne de la couche de sable. Lorsqu'il y a une variation de la forme, la capacité du capteur à identifier l'interface dépend de la sensibilité des mesures. Le nombre optimal de mesures, les paramètres d'identification et l'influence des conductivités thermiques des matériaux ont été analysés. Finalement, des matériaux pouvant être utilisés pour la protection des thermocouples, lors d'une éventuelle installation dans la paroi de la cuve d'électrolyse, sont présentés.

Le recyclage de l'aluminium a de multiples effets positifs sur l'économie et l'environnement. Il aide à conserver les ressources, réduire les dépenses d'énergie de 95% et le coût de l'aluminium. Aujourd'hui, le recyclage est une composante majeure de l'industrie de raluminium. Les canettes de boisson constituent la catégorie de recyclables la plus importante en quantité et en qualité. En général, on effectue la refonte des canettes dans les fours à puits latéral. L'industrie du recyclage croît très rapidement, et pour demeurer compétitive, elle doit optimiser son efficacité en diminuant les coûts d'énergie et maximisant la productivité. Dans cette optique, un projet a été entrepris pour le développement des modèles du four à puits latéral. À l'aide de ces modèles, on peut améliorer et optimiser le design et l'opération de ces fours. L'objectif du projet est de développer des outils pour les travaux d'amélioration et d'optimisation requis des fours à puits latéral : Un modèle mathématique général en 3D pour des études détaillées comme la meilleure géométrie du four, et la meilleure position de la pompe et de l'hélice pour optimiser la fusion et la circulation du métal, Un modèle mathématique dynamique simplifié pour des études de contrôle et d'opération. Le four est composé de deux parties : un puits latéral dans lequel les copeaux de canettes déchiquetées sont alimentés et une chambre principale dans laquelle la chaleur est introduite. Des arches d'entrée et de sortie assurent la circulation du métal entre ces deux parties à travers le mur de séparation. Dans le puits latéral, on installe une hélice pour submerger les copeaux, à laquelle on adjoint un muret pour favoriser la circulation du métal chaud. Certaines usines ajoutent une pompe à injection de métal dans la chambre principale pour obtenir un meilleur brassage dans le bain de métal liquide. La performance d'un four de refonte peut être caractérisée par le rendement énergétique et le taux de refonte. Ces paramètres dépendent du transfert effectif de la chaleur entre la chambre de combustion où elle est générée et les points d'utilisation. La chaleur est requise pour maintenir le métal liquide à une certaine température et pour fondre les copeaux introduits dans le puits latéral et le métal solide admis dans la chambre principale. Le projet consiste en quatre parties. La première partie est le développement d'un modèle en 3D pour le calcul de l'écoulement isotherme dans le bain de métal. On solutionne les équations différentielles de la continuité, de la quantité de mouvement en trois directions, et de la turbulence en utilisant le logiciel CFX. Un grand nombre de simulations ont été effectuées pour étudier l'effet des paramètres sur l'écoulement. À partir des résultats, on a optimisé les positions de l'hélice et de la pompe, la longueur et le type du muret, les grandeurs des arches, la largeur du puits, et la géométrie de la chambre principale pour obtenir la meilleure circulation du métal liquide dans le bain. La deuxième partie est la modélisation de la chambre de combustion. Un modèle à une zone de gaz est développé pour calculer le transfert de chaleur au métal (aussi aux réfractaires) par rayonnement et par convection. Ce modèle ne donne pas tous les détails concernant les distributions de la température et de la densité de flux de chaleur, mais il est simple et il tient compte de tous les phénomènes importants. De plus, le temps de calcul est très court. Une étude paramétrique a été déjà effectuée pour déterminer les effets des différents facteurs sur le transfert de chaleur au métal. Les résultats montrent qu'on peut améliorer le transfert de chaleur au métal en augmentant le débit du carburant et la température de l'air de combustion. Le débit du carburant a un impact significatif, mais le rendement du four diminue avec une augmentation du débit. La température de l'air de combustion est le paramètre le plus important et le plus facile à ajuster. Le préchauffage de l'air augmente le transfert de chaleur ainsi que le rendement du four. Aussi, il est important de mélanger le bain de métal pour maintenir la température de la surface la plus basse possible pour que le transfert de chaleur au métal soit favorisé. La troisième partie est la modélisation globale du four en 3D. Étant donné le caractère transitoire du procédé, le transfert de chaleur dans le métal liquide est aussi incorporé dans lé modèle du bain de métal, et il est couplé avec le modèle de la chambre de combustion. Pour optimiser le temps de calcul, le champ de vitesse est déterminé en régime établi, et ce champ de vitesse est utilisé pour solutionner l'enthalpie en régime transitoire. Les résultats montrent que l'écoulement forcé est le facteur le plus important. Le gradient de température diminue avec la circulation du métal à travers les arches et le brassage dans la chambre principale. On voit que le gradient moyen de la température dans la chambre principale diminue de 50% (d'environ 80°C à 40°C) en ajoutant un muret et de 80-90% (d'environ 80°C à 10°C) avec un muret et une pompe. La quatrième partie est le développement du modèle dynamique du four pour améliorer le contrôle du procédé. Le four à puits latéral est un système très dynamique et tout varie en fonction du temps. Pour étudier l'aspect d'opération, il faut un modèle dynamique. La modélisation est faite de façon modulaire en deux parties représentant le métal et la chambre de combustion. Les deux parties sont construites séparément puis sont couplées ensemble afin d'obtenir un outil intégré. L'interface pour le couplage est la surface du bain de métal. C'est un modèle simplifié, mais il tient compte de tous les phénomènes et tous les événements du procédé. Ce modèle sert comme un four virtuel. Un émulateur de contrôle est ajouté et un simulateur pour fours à puits latéral est ainsi obtenu. Le simulateur qui est utilisé à partir d'une interface-usager est transféré à l'industrie pour des applications. Plusieurs études ont été déjà effectuées en utilisant ce simulateur. On a étudié les effets des positions des thermocouples d'opération (contrôle), de la température maximale des réfractaires permise, des préchauffages des métaux alimentés et de l'air de combustion sur la performance du four. Les améliorations ont été apportées au procédé à partir des résultats obtenus. Tous les modèles sont validés en utilisant les données expérimentales disponibles du laboratoire et des usines. Tous les résultats du modèle mathématique sont confirmés par les observations en usine.

Les constructeurs automobiles travaillent depuis bon nombre d'années à réduire le poids de leurs voitures en incluant des composantes en aluminium fabriquées par moulage. Le moulage par voie semi-solide permet de réaliser des pièces de haute qualité avec une cadence de production élevée. Afin de prédire la qualité de solidification des pièces moulées, il faut résoudre des simulations numériques et ces dernières nécessitent la connaissance du coefficient d'interface de transfert de chaleur (h). Le h est une valeur qui permet de quantifier l'échange thermique qui se produit entre la pièce et le moule tout au long du processus de moulage. Ce coefficient change en fonction du temps puisque la qualité du contact entre les deux surfaces est en constante évolution en cours de moulage. Puisqu'il existe peu d'information dans la littérature en lien avec les h obtenus en utilisant du métal à l'état semi-solide et que cette information est nécessaire pour effectuer les simulations numériques, un objectif a été mis de l'avant afin de pouvoir résoudre la problématique. Cet objectif vise à obtenir une banque de données de h pour le moulage sous pression de l'aluminium A357 à l'état semi-solide pour certains paramètres de moulage, ou facteurs, considérés importants, soient : la température du moule, la vitesse du piston, la pression d'intensification, la quantité et le type de lubrifiant. La démarche scientifique utilisée pour atteindre cet objectif inclut des travaux expérimentaux, numériques et statistiques. Un plan d'expériences fractionnaire est élaboré de façon à optimiser le nombre d'essais expérimentaux de moulage sous pression devant être réalisé. Pour chacun des essais du plan d'expériences, un lopin semi-solide est fabriqué selon le procédé SEED avec la recette développée pour l'aluminium A357. Une courbe de calibration a été obtenue expérimentalement afin de connaître la température en régime stationnaire que doit atteindre le moule avant de procéder au moulage. La température du moule en régime stationnaire présente une relation linéaire avec la consigne de température donnée aux unités de régulation Regloplas. Lors de l'opération de moulage, des thermocouples placés stratégiquement à l'intérieur du moule permettent de mesurer l'évolution en température tout près de l'interface pièce/moule. Cette information est nécessaire pour procéder aux simulations numériques visant à déterminer, par le biais d'une méthode de calcul inverse, l'évolution du h qui caractérise le transfert de chaleur entre la pièce et le moule. Les simulations numériques s'effectuent à l'aide du logiciel ProCAST. Le modèle numérique et la méthodologie numérique utilisés dans le cadre du projet ont été élaborés suite à une étude de sensibilité approfondie portant sur différents facteurs. Cette étude a permis de faire ressortir quelques conclusions intéressantes : La présence du trou permettant l'insertion du thermocouple dans le moule, les valeurs choisies pour les paramètres de résolution TAU et DTMAX ainsi que la position du thermocouple (pointe du trou) sur la géométrie du modèle numérique sont quatre facteurs étudiés indépendamment qui affectent beaucoup l'évolution du h obtenue par calcul inverse à l'interface pièce/moule. Un TAU de 1 s, un DTMAX de 1 s et la position du thermocouple à 2,6 mm de l'interface sont trois conditions vérifiées qui démontrent une différence marquée au niveau des évolutions du h par rapport à celle obtenue avec le modèle optimisé (TAU = 0,001 s, DTMAX = 0,01 s et position du thermocouple à 1,6 mm de l'interface). La taille du maillage discrétisant le domaine du modèle étudié, le pas de temps choisi pour exprimer les valeurs initiales du h de 0 à 3 s ainsi que l'angle présent dans le fond du trou permettant l'insertion du thermocouple sont trois facteurs étudiés indépendamment qui affectent dans une certaine proportion l'évolution du h obtenue par calcul inverse à l'interface pièce/moule. Un maillage grossier, un pas de temps de 1 s et un angle de 45° dans le fond du trou sont trois conditions vérifiées qui démontrent une certaine différence au niveau des évolutions du h par rapport à celle obtenue avec le modèle optimisé (maillage raffiné, pas de temps de 0,1 s et angle de 67,5°). La dimension du modèle (ID ou 2D), la température initiale imposée à la partie moule du modèle étudié (identique en tout point du moule ou varie linéairement tel un gradient) et la température initiale imposée à la partie pièce du modèle étudié (586,5 ou 591,5 °C) sont trois facteurs étudiés indépendamment qui n'affectent que peu ou pas les évolutions du h obtenues par calcul inverse à l'interface pièce/moule. Cette même conclusion peut être tirée lorsque le modèle numérique pièce/moule est simplifié en imposant une condition de Dirichlet à un endroit donné du moule ou que le modèle étudié soit couplé ou découplé. Les courbes de h ont été déterminées pour chacun des essais retrouvés dans le plan d'expériences. Un modèle mathématique simple représentant l'évolution type du h a été appliqué à l'ensemble des courbes. Le modèle mathématique se divise en deux zones : évolution linéaire du h jusqu'à une valeur maximale (0 à 0,1 s) et décroissance exponentielle du h jusqu'à un régime stationnaire (0,1 à 25 s). Les valeurs de quatre variables réponses (m, a, b, ho) ont été prélevées sur chacune des courbes et incluses dans le logiciel Statgraphics pour effectuer une analyse statistique. L'analyse statistique a permis de faire ressortir un système d'équations, associé aux variables réponses, capable de reproduire le modèle mathématique décrivant l'évolution du h pour des conditions de moulage données. Ce système d'équations donne accès à une banque de données de h considérant les cinq paramètres de moulage étudiés et l'étendue des valeurs retrouvées dans le plan d'expériences. Les évolutions du h obtenues suite à l'évaluation des équations donnent tout de même de très bons résultats, mais une amélioration pourrait être faite en utilisant un modèle mathématique plus représentatif des valeurs de h obtenues suite aux calculs inverses et/ou en traitant davantage de données dans l'analyse statistique. L'analyse statistique a également mené à l'identification du paramètre de moulage dont l'influence est la plus marquée sur le h parmi ceux étudiés, soit la pression d'intensification. D'autres facteurs et interactions influencent également le h, mais de façon moins significative.

L'origine de la technologie de la mise en forme des métaux semi-solides remonte à plus de trente ans. L'industrialisation du moulage d'alliages semi-solides ne s'est répandue que depuis une dizaine d'année et elle a amené une nouvelle problématique, soit le développement de moules spécifiques. Les concepts utilisés pour fabriquer des moules pour l'injection d'alliages liquides ne garantissent par la performance avec l'utilisation d'alliages semi-solides. Surtout dans le moulage sous pression où la phase de remplissage du moule est critique lors de l'utilisation d'alliages semi-solides. Des outils de simulation numérique sont nécessaires pour concevoir et optimiser les moules. Ce travail à donc comme objectif de déterminer la validité d'un modèle mathématique à une phase utilisé dans un environnement de simulation isotherme pour reproduire l'écoulement de l'aluminium semi-solide dans le moulage sous pression. Une moule utilisé pour fabriquer des éprouvettes de traction sert de témoin. Ce moule a été choisi parce qu'il présente des difficultés lors de son remplissage. Dans un premier temps, la modélisation physique avec un fluide analogue est utilisée pour reproduire les conditions d'injection de l'aluminium semi-solide. La pâte de tomate a été choisie comme fluide analogue pour ses propriétés pratiques et rhéologiques. Une réplique de moule a été fabriquée. Celle-ci utilise des parties en acrylique pour permettre l'enregistrement vidéo du remplissage du moule. Une caméra numérique capturant jusqu'à mille images par seconde a réalisé cet enregistrement. Diverses conditions de vitesses d'injections et de configuration du système de ventilation ont été mises à l'essai et enregistrées. Ces conditions ont été reproduites dans le logiciel de simulation ProCAST. Un modèle mathématique à une phase a servi à modéliser la viscosité de la pâte de tomate en fonction du taux de cisaillement. Ce modèle a été étalonné d'après la caractérisation rhéologique expérimentale de la pâte de tomate. Les résultats des simulations montrent une bonne concordance avec les vidéos des remplissages expérimentaux. L'environnement de simulation a ainsi été validé. Par la suite, un modèle mathématique a été utilisé pour représenter l'aluminium semi-solide dans le même environnement de simulation. Le modèle de rhéologie de l'aluminium semi-solide est une loi de puissance. Les caractéristiques de ce modèle ont été tirées des travaux antérieurs d'Orgéas. Ils permettent de comparer les résultats avec d'autres dans la littérature. Pour valider ces simulations, une série de moulages de pièces en aluminium semi-solide a été réalisée. Cette série comprend plusieurs pièces de remplissage partiel et quelques pièces complètes. Les pièces de remplissage partiel montrent l'écoulement du fluide lors de l'injection à divers temps fixés. Les pièces complètes permettent d'analyser les produits finis en métallographie. La combinaison de ces résultats montre que les simulations de l'écoulement de l'aluminium semi-solide permettent de prévoir le patron de remplissage. Le modèle à une phase n'est cependant pas en mesure de reproduire la ségrégation des phases, présente dans le moulage expérimental. Ce phénomène peut être évité en produisant une distribution symétrique du fluide dans le moule. La comparaison des résultats expérimentaux obtenus avec l'aluminium semi-solide et avec la pâte de tomate permet d'établir que cette dernière est un bon fluide analogue pour l'aluminium semi-solide. La modélisation physique peut donc être utilisée dans le développement de moules. Il est plus rapide de simuler diverses vitesses d'injection en modélisation physique qu'en modélisation mathématique. Les outils pour la conception et le développement de moules spécifiques à l'utilisation d'aluminium semi-solide ont été validés. Un modèle à une phase permet de reproduire le comportement macroscopique de l'aluminium semi-solide lors de l'injection dans un moule, si le moule n'est pas propice à la ségrégation des phases. Ceci permet de mettre à l'essai plusieurs géométries de moule sans nécessiter de fabrication. Remerciements Ce travail a été réalisé à l'Université du Québec à Chicoutimi (UQAC) en collaboration étroite avec le Centre des Technologies de l'Aluminium (CTA). L'auteur est sous la supervision du Professeur André Charette de l'UQAC et du Docteur Dominique Bouchard du CTA. Un support particulier a été fourni par Frédéric Pineau (CTA) en modélisation. La fabrication du moule a été assurée par Antoine Pelletier de l'Institut des matériaux industriels. La modélisation physique a été réalisée à l'usine pilote installée dans les locaux chez STAS avec Roberto Chevarie et Stéphane Leclerc. Chang-Qing Zheng (CTA) a aussi permis de réaliser les pièces moulées sur la presse. Le procédé SEED, breveté par Alcan Inc., a été utilisé pour produire l'aluminium semi-solide.

Les brûleurs au gaz sont fréquemment utilisés comme source de chaleur dans la métallurgie. Dans un four, le transfert de chaleur entre la flamme et la charge dépend du type de brûleur, de son ajustement et ainsi que de sa position et son orientation par rapport à la charge. La terminologie en cours d'utilisation pour classifier des brûleurs industriels est souvent reliée à certaines caractéristiques perceptibles des flammes produites par des brûleurs. Une étude expérimentale a été réalisée afin de clarifier les effets du brûleur, du type de flammes et de la géométrie relative de la flamme et de la charge sur le mécanisme de transfert de chaleur vers la charge. Dans la présente étude, des flammes courte, longue, à basse et à hautes vitesses ont été comparées expérimentalement avec le type de flamme, soi-disant, « enveloppe ». La luminosité des flammes a varié lors des différents ajustements. Un des deux brûleurs utilisés dans cette étude était un brûleur traditionnel (conventionnel), tandis que l'autre était un brûleur à faible production de NOX. Trois différentes configurations de la flamme par rapport à la charge ont été analysées et comparées entre elles, plus particulièrement lorsque la flamme était parallèle par rapport à la surface horizontale, ou lorsque la flamme était inclinée vers la surface horizontale à la base du four, et finalement lorsque la flamme était dirigée directement sur la charge représentée par l'arête d'une marche chanfreinée. L'étude a été complétée par l'analyse de la distribution des vitesses et des températures de la phase gazeuse contournant l'objet. L'analyse présentée dans cette étude fournit des connaissances et des outils en vue d'une meilleure sélection de brûleurs pour différents travaux de chauffage industriels.

Les transferts de chaleur par rayonnement jouent un rôle essentiel dans de très nombreuses applications industrielles essentiellement celles qui font intervenir des hautes températures. Ces transferts interviennent également de manière déterminante à d'autres niveaux de température et dans divers domaines technologiques tels que la cryogénie, l'utilisation de l'énergie solaire, la mesure de température sans contact, etc. Le transfert radiatif considéré dans ce travail est relié principalement à la propagation d'un rayonnement collimaté et puisé à l'intérieur d'un milieu absorbant et diffusant. Lorsqu'une impulsion laser de l'ordre de la pico-seconde est alimentée à un milieu, la diffusion du rayonnement qui s'ensuit peut persister sur une période de temps beaucoup plus grande que la durée de l'impulsion, conduisant ainsi à un problème radiatif transitoire. Plusieurs applications de ce phénomène font présentement l'objet d'intenses recherches, e.g. tomographie optique biomédicale, évaluation in-situ de propriétés, détection de la concentration de poissons dans l'océan. Dans ce mémoire, sera traité le cas d'un milieu hétérogène absorbant/diffusant mais non émettant irradié par une impulsion laser monochromatique. La résolution de l'équation de transfert radiatif instationnaire (ETR) sera effectuée en utilisant la méthode des ordonnées discrètes combinée à la méthode interpolée parabolique monotonique décentrée (Piecewise Parabolic Method), pour différents coefficients de diffusion, différents coefficients d'absorption, différentes fonctions de phases et différentes épaisseurs des couches constituant le milieu considéré. Une application à un système tissulaire donné et une anomalie donnée, dont les propriétés physiques et géométriques sont connues, nous permettra de configurer des courbes étalons. Ces dernières seront utilisées dans le but de déceler la présence de l'imperfection dans un système donné ainsi que de remonter à sa position dans la profondeur du système à partir d'un état de référence.

Le procédé Bayer est utilisé dans l'industrie de l'aluminium pour extraire l'alumine de la bauxite. Une des étapes critiques de ce procédé est la décantation par gravité des impuretés contenues dans la bauxite préalablement mise en solution. Pour accélérer le processus de décantation, un polymère synthétique coûteux est ajouté dans le puits d'alimentation, situé dans le haut des décanteurs. Les flocons formés par le polymère et les impuretés sont très fragiles en solution. En effet, s'ils subissent une contrainte de cisaillement supérieure à une valeur critique, ils se brisent et le rendement du procédé de décantation est diminué. Le but de ce projet de maîtrise est de développer une méthodologie expérimentale pour mesurer 1a vitesse de 1a 1iqueur Bayer d ans 1es puits d'alimentation. Présentement, aucun appareil n'est disponible à cette fin. L'environnement industriel des puits d'alimentation est très difficile: la température de la solution approche les 100 °C et la concentration de NaOH peut atteindre 250 g/L. La mesure de ces vitesses est essentielle pour améliorer les techniques d'opération ainsi que dans le développement de la géométrie des équipements de floculation qui ont pour but d'augmenter le rendement du processus de décantation. Dans le cadre de la maîtrise en ingénierie, une cellule électrolytique a été utilisée comme débitmètre. L'amplitude du courant produit par cette cellule dépend principalement de cinq paramètres : soient la vitesse de l'écoulement, la température, la concentration de NaOH ([NaOH]), la causticité et le rapport ahxmine-caustique. Il a été observé que la vitesse, la [NaOH] et la température sont les paramètres contribuant le plus à l'amplitude du courant produit. La vitesse entraîne une augmentation de l'ordre de 60% entre la valeur du courant mesurée à la vitesse nulle et celle à la vitesse maximale. La reproductibilité de la méthode électrochimique développée a été vérifiée en reproduisant 10 fois le même essai. La méthode électrochimique développée dans ce projet donne un écart-type de ± 2cm/s. Pour des vitesses moyennes, cela représente une incertitude de l'ordre de 10%.

La commande vectorielle, connue aussi sous le nom de commande par orientation de flux, permet de contrôler indépendamment le flux et le couple d'une machine asynchrone. Avec ce découplage, la machine asynchrone se comporte alors comme une machine à courant continu qui nous permet d'obtenir de hautes performances. La commande vectorielle présente l'inconvénient de nécessiter l'emploi d'un capteur de vitesse ou de position. Ce qui impose un surcoût et augmente la complexité des montages. Le fonctionnement sans capteur est l'un des centres d'intérêt des chercheurs à l'heure actuelle. La vitesse est estimée à partir des grandeurs statoriques mesurables, à savoir les courants et les tensions et en utilisant un modèle de la machine. Ce modèle dépend des paramètres structurels de la machine et il est donc clair que les performances du pilotage sans capteur dépendent de la robustesse de la procédure d'estimation choisie. Dans ce travail, les avantages et les inconvénients des différents schémas de contrôle vectoriel sans capteurs d'une machine asynchrone sont étudiés. Notre choix s'est fixé sur la technique de Modèle de Référence (MRAS) basée sur la force contre électromotrice. Et l'utilisation de réseaux de neurones comme estimateur de vitesse. C'est ce qui constitue la contribution scientifique de notre travail. Les réseaux de neurones sont des systèmes qui analytiques qui peuvent résoudre un problème où la solution ne peut pas être formulée explicitement. Ce sont des systèmes non algorithmiques, non numériques et parallèles de traitement d'informations. Le système neuronal est entraîné en ligne pour réaliser une application en temps réel. Ce genre d'entraînement ne nécessite pas un calcul préalable et rend le système flexible et robuste dans une large gamme d'opération. Finalement, nous croyons que ce travail est une contribution importante dans ce domaine de recherche.

La perte de précision dans les machines-outils à axes multiples est due aux imperfections géométriques de la structure mécanique et aux modifications de cette structure sous l'effet de sollicitations statiques, thermiques et dynamiques. Même si certaines de ces imperfections peuvent être réduites par l'amélioration de la conception de la machine, il est cependant difficile d'éliminer totalement leurs effets. Les limitations technologiques et les coûts associés à cette solution ont conduit à l'introduction du concept de la compensation des erreurs. En raison du manque de techniques de mesure directe et fiable, la plupart des techniques de compensation se sont basées sur la mesure préalable, dans des conditions environnementales typiques, des différentes composantes de l'erreur volumétrique séparément avant de les combiner à travers le modèle cinématique de la machine pour générer les informations nécessaires à la compensation. Ces mesures nécessitent des efforts longs et coûteux. De plus, étant de nature statique, elles ne représentent pas les conditions réelles de fonctionnement des machines. Les résultats qu'elles génèrent ne reflètent pas les variations dues aux effets statiques, thermiques et dynamiques et aux interactions entre les différentes sources d'erreurs qui contribuent de façon significative à la dégradation de la précision de la machine. Pour contourner ces limitations, il est nécessaire de développer une approche de mesure dynamique et intégrée permettant d'évaluer, en temps réel, les composantes de l'erreur volumétrique associées aux effets géométriques, thermiques et dynamiques cumulés. Cette démarche permet de fournir une représentation fiable de l'état de la machine pour une compensation adaptative robuste et efficace. Ce mémoire présente une nouvelle approche d'identification en temps réel des erreurs dans les machines-outils. Basé sur une structure optoélectronique, le système de mesure proposé permet d'évaluer simultanément et de façon dynamique les erreurs selon 5 des 6 degrés de liberté de chacun des axes de la machine et ce quelles que soient les conditions opératoires. De plus, cette approche simplifie de façon substantielle les procédures d'étalonnage et d'évaluation des performances métrologiques en fournissant des mesures qui reflètent avec fidélité le comportement géométrique de la machine sans avoir recours à une analyse longue et coûteuse des différentes sources d'erreur. Les tests réalisés sur le système de mesure ont permis d'évaluer les performances des modèles développés pour l'identification des erreurs, d'étalonner le système de mesure et de caractériser ses performances métrologiques et dynamiques. Les résultats obtenus montrent que l'approche proposée est avantageusement comparable à des techniques de mesure reconnues aussi bien en terme de précision qu'en termes de rapidité et de coûts. De plus, par son caractère dynamique et sa flexibilité, le système de mesure permet d'intégrer les effets géométriques, thermiques et dynamiques et de les cumuler dans la même opération de mesure qu'elle soit pour l'évaluation des performances de la machine, pour l'étalonnage ou pour la compensation en temps réel.