Résumé : Sur les moteurs des lanceurs spatiaux comme Ariane V, le démarrage des turbopompes est effectué en quelques secondes. Par conséquent, ces pompes atteignent leurs conditions de fonctionnement nominales après seulement quelques rotations de la roue. Au cours de ces premières rotations, l'écoulement du fluide dans la roue est gouverné par des phénomènes transitoires, basés principalement sur l'augmentation du débit et de la vitesse de rotation. Ce comportement transitoire de la pompe se traduit par des fluctuations de pressions significatives qui peuvent provoquer la vaporisation partielle du fluide, c'est à dire la cavitation. L'étude réalisée porte sur les effets de la cavitation sur les performances d'une pompe centrifuge durant des démarrages rapides avec deux objectifs : i) analyser le comportement cavitant de la pompe durant le transitoire, ii) intégrer l'influence de la cavitation dans un modèle existant de prédiction des transitoires de démarrages. Un banc d'essais existant au LML (Laboratoire de Mécanique de Lille) a été adapté pour permettre l'étude des démarrages rapides en cavitation. Des mesures instantanées de couple, de vitesse de rotation, de débit et des pressions à l'aspiration et au refoulement ont permis de caractériser le fonctionnement transitoire de la pompe en fonction des conditions de cavitation. Des visualisations, effectuées à l'aide d'une caméra rapide, ont complété le dispositif expérimental. Le modèle fonctionnel de transitoire de pompe a été amélioré par la prise en compte, à chaque instant du démarrage, de l'atténuation de la performance due à la cavitation, et mesurée dans les mêmes conditions de fonctionnement en stationnaire. Pour tenir compte également des variations de densité locale qui interviennent de façon significative dans les termes transitoires, des mesures par rayons X dans la pompe ont été effectuées en collaboration avec le CEA (Commissariat à L'Energie Atomique). Elles permettent de déterminer localement la fraction volumique de vapeur dans la roue au cours des démarrages rapides en cavitation. Ces résultats pourront à l'avenir être intégrés dans le modèle fonctionnel afin d'optimiser la prédiction du comportement transitoire et cavitant de la pompe.

Cette étude a été réalisée dans un centre de santé de Yaoundé avec pour objectif de rationaliser la prise en charge des patients fébriles à l’aide d’un test de diagnostic rapide du paludisme (TDR). Les patients évoquant un accès palustre non compliqué et remplissant les critères d’inclusion étaient inclus et traités de façon présomptive par des antipaludiques (bras présomptif) ou selon le résultat du TDR (bras TDR). La première phase de l’étude (novembre 2007-janvier 2008), menée chez 313 enfants et adultes en utilisant le TDR DiaSpot®, a permis de démontrer l’impact du TDR sur l’amélioration du taux de guérison des enfants de moins de 5 ans, malgré une sensibilité de 71,4%. Par contre, cet outil s’est montré de peu d’intérêt chez les patients de plus de 5 ans. Au cours de la seconde phase (octobre 2008-janvier 2009), 382 patients < 5 ans ont été recrutés. Le paludisme était la quatrième cause de morbidité (14,7%); 42,9% présentaient une fièvre sans cause apparente, probablement d’origine virale et nécessitant uniquement un antipyrétique. Les enfants souffraient essentiellement d’infections respiratoires aiguës (31,4%) et de diarrhée (16,2%). Le TDR Paracheck-Pf® a été utilisé avec une sensibilité de 96,2% et une spécificité de 97,6%. Cet outil a occasionné 13,7% de traitements antipaludiques abusifs à cause de résultats faussement positifs, contre 84% pour la stratégie présomptive. Après 3 jours de suivi, les taux d’amélioration de l’état de santé des patients inclus dans le bras présomptif et le bras TDR étaient respectivement de 68,4% et 80,5%. Un cas de paludisme traité a coûté en moyenne 20 euros dans le groupe présomptif contre 8,40 euros dans le groupe TDR ; soit un coût marginal de 2,30 euros par faux positif évité grâce au nouvel outil diagnostic. Un model interactif variant ces paramètres économiques en fonction de la prévalence du paludisme a été réalisé dans un tableur Excel. Théoriquement, la stratégie TDR demeure la moins coûteuse des deux méthodes lorsque la proportion des fièvres palustres reste < 80% et le prix du test < 2,65 euros. Sur la base de ces résultats, la stratégie TDR est recommandée pour améliorer la prise en charge des patients fébriles à un moindre coût et pour limiter les traitements antipaludiques abusifs à Yaoundé. / This study was conducted in a health center in Yaoundé with the aim to develop a rational management of febrile patients with the use of a rapid diagnostic test for malaria (RDT). Patients suspected to be suffering from uncomplicated malaria and satisfying the inclusion criteria were enrolled and treated with antimalarial drugs based on a presumptive diagnosis (presumptive arm) or the test result (RDT arm). The first phase of the study (November 2007-January 2008), performed in 313 children and adults using the RDT DiaSpot® showed the impact of RDT on the improvement of cure rate in children less than five years of age despite the sensitivity of 71.4%. On the contrary, RDT was not useful in patients > 5 years. During the second phase of the study (October 2008-January 2009), 382 patients < 5 years were enrolled. Malaria was the fourth cause of morbidity (14.7%); 42.9% of them had fever of unknown origin, probably of viral origin, requiring only antipyretics. Children suffered essentially from acute respiratory infections (31.4%) and diarrhea (16.2%). The RDT Paracheck-Pf® was used and showed a sensitivity of 96.2% and a specificity of 97.6%. The use of RDT resulted in 13.7% of unjustified antimalarial treatment due to false-positives, as compared to 84% of unjustified antimalarial treatment in the presumptive strategy. After 3 days of follow-up, the recovery rates in the presumptive and RDT arms were 68.4% and 80.5%, respectively. Treatment of a malaria case cost, in average, 20.00 euros in the presumptive arm, as compared with 8.40 euros in the RDT arm, i.e. an incremental cost of 2.30 euros per false positive averted due to the use of the novel diagnostic tool. An interactive model based on these economic parameters in relation with malaria prevalence was developed with Excel spreadsheet. Theoretically, of the two methods, the RDT-based management is less expensive if the proportion of malaria-related fever is < 80% and the price of RDT is < 2.65 euros. Based on these results, the use of malaria RDT is recommended to improve management of febrile patients at a lower cost and reduce the unjustified use of antimalarial drugs in Yaoundé.

Cette thèse décrit l'étude d'une chambre de combustion innovante de type Trapped Vortex Combustor (TVC): ce concept utilise des cavités de gaz chauds pour stabiliser des flammes prémélangées pauvres. A partir d'une étude globale d'un point de fonctionnement instable, l'approche scientifique vise à différencier l'impact des différents mécanismes physiques. La structure de l'écoulement inerte est étudiée finement avant de mener une étude spatio-Temporelle sur un point de fonctionnement instable, en conditions réactives. L'analyse permet de comprendre les interactions entre la structure de la flamme, la topologie de l'écoulement et l'acoustique du brûleur. Différents mécanismes pilotant l'apparition d'instabilités de combustion sont mis en évidence, et des recommandations sont fournies afin de les supprimer. Un vérification a posteriori permet de valider l'importance de ces mécanismes, notamment grâce à la détermination de diagrammes de stabilité de flamme. / This thesis describes the investigation of an innovative trapped vortex combustor (TVC): this concept uses recirculating hot gas flow trapped in cavities to stabilize lean main flames. Based on a global investigation of an unstable operating condition, the scientific strategy aims to treat separately the different physical mechanisms. The inert flow structure is analyzed prior to leading a spatio-Temporal study on an unstable mode. This investigation aims to understand the flaine-Flow-Acoustic interactions in the combustor. Several mechanisms piloting combustion instabilities are highlighted, and recommandations are provided in order to suppress them. An a posteriori check validate the preponderance of these mechanisms, in particular with the determination of stability flaine diagrams.

Th.--Sci. phys.--Perpignan, 1977.

Le présent mémoire constitue une étude numérique sur la méthode globale de collocation par fonctions radiales pour la résolution de l'équation de diffusion. Ce type de méthode ne comporte pas de maillage contrairement aux méthodes par différences finies ou éléments finis. Elle peut s'appliquer à des ensembles de points dispersés au hasard. La résolution de l'équation de diffusion avec des conditions de Neumann de flux massique nul à la surface a été expérimentée en une dimension et deux dimensions. Divers paramètres ont été étudiés tel que le nombre de points, leur disposition spatiale et autres configurations pertinentes afin d'optimiser la méthode. D'excellents résultats ont été obtenus en une dimension avec un faible nombre de points comparativement aux méthodes classiques. Par contre, une résolution adéquate en deux dimensions s'est avérée impossible pour cause de diverses instabilités numériques.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dans beaucoup de cas les nuisances sonores auxquelles nous sommes quotidiennement exposés sont dues à la vibration d'une structure (machine industrielle, véhicule, appareil ménager …). Néanmoins, tous les bruits que nous percevons ne sont pas forcément dûs à la vibration d'une structure, par exemple, les bruits aérodynamiques, les bruits de turbine ou les bruits de jet … La recherche en vibroacoustique est étroitement liée avec des applications industrielles, car l'industrie a besoin des nouveaux outils numériques, développés dans les centres de recherche, pour concevoir de nouveaux produits silencieux. En effet, les démarches purement expérimentales sont en général longues, compliquées et coûteuses, elles peuvent être, de plus, très peu efficaces. Puisque l'objectif ultime est la conception d'une structure qui permet de réduire le bruit pour un très bon confort acoustique, les simulations numériques peuvent être incluses dans l'optimisation de la conception avec des techniques de conception optimales de forme et l'optimisation des matériaux. Une fois les simulations validées par les résultats expérimentaux, elles peuvent être utilisées comme outil de conception pour l'amélioration de la structure du système concerné. L'objectif principal de mon travail de thèse est le développement des outils de prédiction numériques permettant la réduction des nuisances sonores dues à la vibration des structures. Pour ce faire, des formulations théoriques originales ont été formulées, puis implantées afin de favoriser la conception de produits silencieux. D'une manière plus spécifique, deux parties vont être traitées : La première partie aborde le problème bien connu des fréquences irrégulières de la méthode des éléments finis de frontière, la BEM, pour le rayonnement acoustique dans un domaine extérieur. Dans la deuxième partie de cette thèse la formulation de la méthode multipôlaire rapide FMM couplée à la BEM, ainsi que sa mise en œuvre et validation ont été effectuées afin de repousser les limites de la BEM en terme de temps de calcul ainsi que de mémoire. / In many cases the noise which we are daily exposed are due to the vibration of a structure (industrial machinery, vehicle, appliance...). Nevertheless, all the sounds we perceive are not necessarily due to the vibration of a structure, for example, wind noise, the sounds of turbine or jet noise...The vibroacoustic research is closely linked with industrial applications because the industry needs new numerical tools, developed in research centers to develop new silent products. Indeed, purely experimental approaches are generally lengthy, complicated and expensive they can be, again, very inefficient. Since the ultimate objective is to design a structure that reduces noise for a good acoustic comfort, numerical simulations can be included in the design optimization techniques to design optimum shape and optimizationmaterials. Once the simulations validated by experimental results, it can be used as a design tool for improving the structure of the affected system. The main aim of my thesis is the development of numerical predictive tools for the noise reduction due to the vibrationof structures. To do this, the original theoretical formulations have been developed and implemented to encourage the design of silent products. In a more specific way, both parties will be addressed : the first part addreeses the familiarproblem of irregular frequencies of the finite element boundary, the BEM for acoustic radiation in an external field. In the second part of this thesis the formulation of the fast multipole method FMM coupled with BEM, as well asits implementation and validation were carried out to push the boundaries of the BEM in terms of computation time and memory.

La cinétique d'oxydation, d'auto-inflammation et de combustion en milieu pauvre et ultra-pauvre de trois hydrocarbures types représentatifs du comportement des carburants gazoles pour automobiles a été étudiée à haute pression (0,34 - 2,32 MPa) et basse température (600 - 950 K) : le n-butylbenzène pour les constituants aromatiques, le n-propylcyclohexane pour les naphténiques et le n-décane pour les paraffiniques. Une base exhaustive de données thermocinétiques expérimentales et théoriques a été élaborée. Les expériences d'auto-inflammation ont été réalisées avec une machine à compression rapide originale équipée d'une chaîne analytique performante. Des données globales de réactivité - délais et phénoménologie de l'auto-inflammation - ainsi que des données détaillées - identification et quantification des produits intermédiaires d'oxydation - ont permis de reconnaître et d'interpréter les voies prépondérantes d'auto-inflammation et de formation de polluants à basse température. Des schémas réactionnels complexes sont construits. Des modèles thermocinétiques sont développés et validés par les données originales. Des simulations numériques ont permis de prévoir l'effet de la recirculation des gaz brûlés (EGR) et le comportement en phase de compression. Ces travaux font partie d'un programme de quatre thèses destinées à élaborer les outils d'une optimisation du mode de combustion moteur par auto-inflammation homogène (mode HCCI pour Homogeneous Charge Compression Ignition), une alternative propre et prometteuse aux procédés conventionnels mais qui exige une connaissance approfondie des conditions d'auto-inflammation du carburant à basses températures. / The oxidation, autoignition and combustion of hydrocarbons were studied at high pressure (0,34 - 2,32 MPa) and low temperature (600 - 950 K) for lean and ultra-lean gas mixtures. Three hydrocarbons typical of the chemical structure of diesel fuel components were chosen: n-butylbenzene for the aromatics, n-propylcyclohexane for the naphtenes and n-decane for the paraffins. An exhaustive base of experimental and theoretical thermokinetic data has been built. Autoignition experiments were conducted in an original rapid compression machine fitted with efficient analytical attachments. Global and detailed data of reactivities were collected: autoignition delay times and phenomenology of the autoignitions, speciation and determination of oxidation intermediates. They allowed recognizing and interpreting the main reaction pathways leading to the low-temperature autoignition and pollutant formation. Complex reaction schemes and thermokinetic models were developed and validated with the new experimental data. Numerical simulations were done to predict the effect of the exhaust gas and compression phase. This work has been a part of a project of four theses to elaborate efficient tools to optimise the clean and attractive HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) mode of combustion, which requires a deep understanding of the conditions of low-temperature autoignition.