L’émergence des matériaux composites dans le domaine aéronautique a permis d’alléger considérablement les structures. Cependant l’adaptation du processus d’assemblage aux contraintes imposées par la présence de ces matériaux n’est pas encore complète. De nombreuses opérations considérées comme non-productives sont nécessaires pour garantir le respect des nouvelles exigences. Dans le cadre du projet européen LOCOMACHS, l’utilisation d’un outil de simulation d’assemblage est envisagée afin de limiter le recours à ces opérations. Ces travaux s’inscrivent dans le cadre de la validation, par la mesure, des modèles utilisés pour la simulation d’assemblage flexible. Une méthode d’évaluation de la géométrie d’un composant souple est mise en œuvre afin de compenser par simulation numérique les effets de l’environnement sur le composant lors de sa mesure. Une analyse de sensibilité de la méthode aux variations des différents paramètres de mesure et de simulation est réalisée afin de définir un cadre pour la mise en œuvre. Une analyse modale des écarts à une géométrie de référence contribue à la correction de certains paramètres du modèle utilisé pour réaliser la compensation par simulation. Cette géométrie de référence est obtenue par une méthode de retournement appliquée dans un contexte flexible, afin d'annuler certains effets de l'environnement sur la géométrie mesurée du composant. Le jeu entre les composants assemblés est la caractéristique géométrique prépondérante dans un assemblage de structure aéronautique composite. La simulation d’assemblage, à partir des mesures réalisées sur les composants souples, permet d’évaluer le jeu entre les composants avant leur assemblage. Des méthodes de mesure de jeu dans un assemblage de composants souples sont proposées, et leur mise en œuvre expérimentale est réalisée. La confrontation des jeux mesurés et simulés permet de souligner d’une part les performances de l’outil de simulation, et d’autre part les difficultés liées à la modélisation des environnements de mesure et d’assemblage réels. / The emergence of composite materials in aeronautics leads to lighter structures. However, these new materials induce new constraints to the assembly process. The adaptation is not yet complete. Indeed many operations are necessary to respect the new requirements, but are considered as non-productive. In the context of the European project LOCOMACHS, an assembly simulation tool is developed to limit the use of these operations. This thesis relates to the validation, from the measure, of the models used for flexible assembly simulation. A method to evaluate the geometry of a flexible component is implemented. The method compensates, by simulation, the effects of the environment on the component during its measurement. A sensitivity analysis of the method against changes in various measurement parameters and simulation parameters is performed in order to define a framework for implementation. Parameters of the model used to perform the compensation by simulation are not representative of the actual behavior. A modal analysis of deviations to a chosen reference geometry contributes to the adjustment of these parameters. This reference geometry is obtained by a reversal method applied in a flexible context to cancel some of the effects of the environment on the measured geometry of the component. The gap between the assembled components is the geometric key characteristic in an assembly of aeronautical composite structure. The assembly simulation, from measuring data of flexible components, enables to evaluate the gap between the components prior to assembly. Gap measurement methods in an assembly of flexible components are proposed, and they have been experimentally performed. The comparison of measured and simulated gaps highlights the performance of the simulation tool, and the difficulties in modeling actual measurement environment and actual assembly environment.

Le rafraîchissement solaire constitue une alternative intéressante à la climatisation réalisée au moyen de machines frigorifiques à compression mécanique de vapeur dont l’alimentation est électrique. Parmi les différentes solutions susceptibles de convenir, l’utilisation d’un cycle frigorifique tri-therme permet une valorisation de chaleur solaire en énergie frigorifique et constitue une voie prometteuse. Cependant, la variabilité des conditions aux limites (météorologiques notamment) et de ses influences temporelles sur le comportement global rend, à ce jour, très difficile, l’évaluation des performances énergétiques du système et plus encore son dimensionnement optimal, compte tenu de l’absence de moyen d’investigation. Cette thèse introduit la problématique du sujet et analyse les différentes technologies de rafraîchissement solaire envisageables à l'heure actuelle, afin d'expliquer la forte prépondérance des systèmes à absorption. Ensuite, pour répondre au problème, une nouvelle méthode de modélisation de ces machines permettant la prédiction des performances en régime transitoire est introduite et appliquée à quatre machines du marché. Puis, une installation pilotede rafraîchissement solaire est présentée dans le but d'analyser et de comprendre son comportement dynamique, afin d'identifier des voies d'optimisation. Enfin, les résultats expérimentaux de cette installation sont utilisés dans le but de développer et valider un outil complet d'analyse et d'optimisation des performances, c'est à dire depuis le champ de capteurs jusqu'à la distribution de froid. Cet outil de modélisation de systèmes de rafraîchissement solaire pourra ensuite être valorisé par la mise au point d'une méthodologie d'aide au dimensionnement de ce type d'installation, destiné au décideur ou à l'ingénieur. / The general context of the thesis is the solar cooling. This is an interesting alternative to conventional air conditioning systems, that is to say systems using mechanical vapour compression from electric power. Among the various solutions that may be suitable, the use of a refrigeration tri-thermal cycle is a promising issue. However, given the lack of means of investigation, the variability of the boundary conditions (including weather) and its temporal influences on the overall behaviour makes it very difficult, to evaluate the energy performance of the system nowadays, and even more difficult its optimal sizing. This thesis introduces the issue of the subject and analyzes the different state-of-the-art solar cooling technologies in order to explain the strong predominance of absorption systems. Then, to address the problem, a new method of modelling of these machines for the prediction of transient performance is introduced and applied to four machines on the market. Then, a solar cooling pilot is presented in order to analyze and understand its dynamic behaviour, to identify ways of optimization. Finally, the experimental results of this plant are used in order to develop and validate a completeanalysis and performance optimization methodology, i.e. from the collector field to the cooling distribution. This modelling tool for solar cooling systems can then be enhanced by the development of a methodology to help the design of this type of installation, for the decision maker or for the engineer.

Avec le développement des énergies intermittentes et la raréfaction des énergies fossiles, le sujet du stockage de l’énergie prend de plus en plus d’ampleur. Une des voies étudiée est le stockage thermique par utilisation de matériaux à changement de phase (MCP). Cette voie est en outre développée pour améliorer l’inertie thermique dans le secteur du bâtiment. Pour utiliser au mieux ces matériaux il est nécessaire de pouvoir prévoir leur comportement énergétique. Cela nécessite une connaissance précise des propriétés thermophysiques, et en premier lieu de la fonction enthalpie massique . Actuellement, il est souvent proposé d'approximer cette enthalpie par l'intégration directe des thermogrammes de la calorimétrie utilisant notamment la notion de capacité calorifique "équivalente". Cette approche est cependant fausse car le thermogramme n’est qu'une représentation en fonction du temps de phénomènes complexes faisant intervenir non seulement les propriétés énergétique du matériaux mais également les transferts thermiques au sein de la cellule du calorimètre. Il en résulte, par exemple, que la forme des thermogrammes, et donc l’enthalpie apparente, dépend de la vitesse de réchauffement et de la masse de l'échantillon ce qui n'est pas le cas de l'enthalpie des MCP qui ne dépend, à pression fixe, que de la température ou de la concentration (pour les solutions). On propose de comparer la sortie d’un modèle numérique direct avec des thermogrammes expérimentaux. L’objectif principal de cette thèse est alors d’utiliser ce modèle dans le cadre d’une méthode inverse permettant l’identification des paramètres de l’équation d’état permettant alors de calculer l’enthapie massique . Dans un premier temps, il est donc présenté le détail d'un modèle 2D dit enthalpique qui néglige la convection, validé par l'expérience, permettant de reconstituer les thermogrammes de corps purs ou de solutions binaires dont les enthalpies sont connues. Il en est déduit une étude de l'influence des différents paramètres ( , , , ...) sur la forme des thermogrammes pour en déduire leurs sensibilités. Une réduction de ce modèle est ensuite effectuée pour réduire le temps de calcul du modèle direct en vue de l’utilisation dans une méthode inverse. Cette dernière est décrite ainsi que les algorithmes d’optimisation correspondants (de Levenberg-Marquardt, génétique ou du simplexe qui s'est avéré le plus rapide) dans un second temps. Nous appliquerons ensuite cet algorithme pour identifier, à partir d'expériences, la fonction enthalpie de corps purs ou de solutions binaires. Les résultats obtenus montrent qu’il est possible d’identifier une fonction independante de la vitesse de réchauffement et de la masse, ce qui valide la méthode. Une analyse des différentes sources d’erreurs dans le processus d’identification et leurs influences sur le résultat permet d’évaluer la qualité de la fonction enthalpie que l’on identifie. Enfin, cette même approche a été utilisée pour analyser une expérience réalisée sur un échantillon d’un matériau composite utilisé dans le bâtiment (ciment avec inclusion de MCP micro-encapsulé). Dans ce cas encore, nos méthodes permettent une caractérisation énergétique pertinente. / With the development of intermittent sources of energy and the depletion of fossil fuels, the subject of energy storage is becoming an important topic. One of the studied options is tthe latent hermal storage using of phase change materials (PCM). One application for this type of energy storage is to improve the thermal insulation in buildings. To make the best use of these materials it is necessary to be able to predict their energy behavior. This requires a precise knowledge of their thermophysical properties, first of all of the specific enthalpy function of the material . Currently, it is often suggested to approximate the enthalpy by the direct integration of the thermograms obtained through calorimetry experiments (notion of "equivalent" calorific capacity). This approach is false because thermograms are only a time related representation of complex phenomena where thermal transfers arise in the cell of the calorimeter acting with the thermophysical properties. As a result, for example, the shape of thermograms depends on the heating rate and on the mass of the sample, which is not the case for the enthalpy of the PCM, which depends, at constant pressure, only on the temperature or on the concentration (for the solutions). We propose to compare the results given by a of a numerical direct model with experimental thermograms. The main objective in this thesis is then to use this direct model in an inverse method in order to identify the parameters of the equation of state, which enables us to calculate the specific enthalpy . First of all, the detail of an enthalpy model is presented, and then validated by comparison with experiments, allowing us to reconstruct the thermograms of pure substances or of salt solutions, of which the enthalpies are known. A study of the influence of the various parameters ( , , , .,..) on the shape of thermograms is also undertaken in order to deduce their sensibilities. A reduced model is then developed in order to reduce the calculating time of the direct model. This optimized model allows the use of inverse methods with acceptable durations. Several inverses algorithms are then presented: Levenberg-Marquardt, evolutionary and Simplex which has proved to be the fastest). We shall then apply this algorithm to identify, from calorimetric experiments, the enthalpy function of pure substances or of salt solutions. The results that we obtain show that it is possible to identify a function independent of the heating rate and of the mass, which validates the method. An analysis of the various sources of errors in the identification process and of their influences on the result allows us to estimate the quality of the enthalpy function that we identify.

L'un des traits les plus importants du radar moderne est la faible probabilité d'interception. Afin de garantir cette propriété, le radar doit étaler le plus possible son énergie en temps et en fréquence. Cependant, pour une configuration monostatique où la voie de réception est coupée pendant l'émission, l'étalement de l'énergie dans le temps entraîne une augmentation des pertes d'éclipses dégradant les performances radar pour les distances en question. D'autre part, la bande disponible est limitée, contrainte par des restrictions et parfois partagée avec d'autres applications. Ainsi, dans cette étude, la stratégie de transmission-réception est dans un premier temps optimisée afin de gérer les pertes d'éclipse et atteindre un bon rapport cyclique. Ensuite, une nouvelle technique simple et efficace est proposée permettant au radar d'adapter rapidement ses transmissions à un environnement spectral congestionné. Finalement, les formes d'onde résultantes ainsi que la technique de codage ont été testées en pratique dans le cadre de détection et de localisation d'avions en bande HF.

L'analyse de la pression exercée par un écoulement granulaire sur un obstacle nécessite la connaissance du coefficient de traînée. Néanmoins, les études bibliographiques expérimentales ne fournissent pas les données internes de l'écoulement intervenant dans son calcul. C'est pourquoi, nous proposons la détermination du coefficient de traînée par l'application d'outils numériques tridimensionnels, basés sur la méthode des éléments discrets (MED), et validés par des études expérimentales. L'expérience est un canal d'écoulement de laboratoire, intégralement modélisé par la MED. Les lois locales de contact intègrent un comportement normal élastique, hystérétique associé à un critère de glissement tangentiel. La validation du modèle intégral repose sur la similarité entre les résultats expérimentaux et numériques des paramètres physiques de l'écoulement et de l'effort d'impact sur l'obstacle. Cette validation est obtenue sans calibration importante des paramètres numériques. Le modèle intégral est ensuite optimisé, en termes de temps de calcul et de possibilités d'études, sous la forme d'un canon granulaire, dans lequel n'est simulée que la zone d'interaction entre l'écoulement et l'obstacle. Les propriétés de l'écoulement : vitesse, épaisseur, densité, sont contrôlées car intégrées en tant que paramètres initiaux numériques. L'influence de caractéristiques associées à l'écoulement, comme le nombre de Froude, à la taille des grains, ou à la forme et la taille de l'obstacle, sur le coefficient de traînée, est alors analysée. Enfin, une extension micromécanique est proposée dans l'analyse de l'influence d'une adhésion et d'une cohésion intégrées aux lois locales de contact.

Les deux principales approches de modélisation des inondations en milieu urbain sont l'approche unidimensionnelle et l'approche bidimensionnelle. La modélisation bidimensionnelle fournit à priori une représentation plus réaliste des phénomènes que la modélisation unidimensionnelle, mais reste difficilement utilisable en pratique sur des secteurs de grande superficie. En effet, la variabilité de la géométrie urbaine implique des coûts de maillage et des temps de calcul prohibitifs, ainsi que des besoins en données considérables. Cette thèse de doctorat a pour objet l'étude de formulations alternatives à la modélisation bidimensionnelle classique.<br />Dans une première partie, on cherche à représenter un carrefour par une relation de répartition des débits, destinée à être intégrée dans un modèle unidimensionnel. Une relation conceptuelle a été couplée avec un modèle unidimensionnel utilisant l'approximation de l'onde cinématique pour simuler l'inondation du quartier Richelieu à Nîmes. Une relation empirique de répartition a été développée pour des carrefours à quatre branches à partir de simulations numériques bidimensionnelles.<br />La deuxième partie de la thèse porte sur la modélisation bidimensionnelle macroscopique. Cette approche consiste à décrire la zone urbaine à grande échelle par des propriétés statistiques telles que la porosité. Des zones urbaines de grande étendue peuvent ainsi être maillées de façon relativement grossière, ce qui contribue à réduire considérablement les temps de calcul. Un tenseur de pertes de charge singulières a été introduit pour représenter l'influence des singularités urbaines. Sa formulation a été développée à partir de simulations bidimensionnelles sur des réseaux de rues synthétiques. La modélisation macroscopique a été validée sur des cas-tests expérimentaux faisant appel à des modèles réduits et donne des résultats satisfaisants.<br />En parallèle, un solveur de Riemann d'état approché a été développé pour les équations de propagation classiques. Les invariants de Riemann sont exprimés en fonction des flux en tenant compte des termes source, ce qui permet un calcul direct des flux aux interfaces entre cellules. Divers cas-tests numériques montrent une nette amélioration par rapport aux solveurs classiques tel que le solveur HLL/HLLC.

Lors de la phonation, des phénomènes complexes mettent en jeu des interactions entre l'écoulement d'air provenant des poumons, les cordes vocales et des résonateurs acoustiques (trachée, conduit vocal et nasal). Cette thèse se focalise sur la validation expérimentale d'un des modèles de cordes vocales les plus utilisés: le modèle à deux masses. Les interactions de ce modèle avec l'écoulement d'air et les résonateurs acoustiques sont d'abord décrites théoriquement. Des outils d'analyses des descriptions théoriques permettant d'en extraire des paramètres pertinents en parole sont explicités. Un banc expérimental, basé sur des maquettes de cordes vocales, est ensuite utilisé pour tester la validité des prédictions théoriques obtenues avec le modèle. Enfin, deux exemples d'applications de l'utilisation du modèle à deux masses et ses interactions sont donnés.

La fiabilité est l'un des principaux objectifs de tout fabricant de moteurs électriques. Au cours des 20 dernières années, l'apparition de l'électronique de puissance dans la partie alimentation es moteurs électriques de traction a donné la possibilité de contrôle de couple à toute vitesse de rotation. En utilisant ce type d'alimentation pour les moteurs asynchrones, ceux-ci sont devenus une alternative à coût réduit et très fiable aux moteurs synchrones utilisés auparavant dans la traction. L'inconvénient de l'électronique de puissance, c'est que des fronts dV/dt sont appliqués aux moteurs. Ces fronts excitent les couplages parasites dans les moteurs, de sorte que les courants vagabonds peuvent circuler dans le moteur, et passer par les roulements. Cela amène à une augmentation du taux de défaillance. L'objectif de ce travail est de développer un modèle analytique, utilisable à partir de la phase de conception du moteur, qui permet de prévoir le type et la quantité des courants qui sont susceptibles de se produire.

L'objectif de la thèse a été l'étude de l'hybridation d'un groupe électrogène à pile à combustible (GE à PAC) dans le cas d'une application embarquée. Une partie importante du travail a consisté à tester en simulation diverses architectures de sources hybrides GE à PAC / supercondensateurs. Plusieurs modèles ont été mis au point et utilisés suivant l'objectif envisagé. Le modèle du GE à PAC quasi-statique permet de prédire de manière rapide et qualitative les grandeurs électriques mises en jeu dans la chaîne sur des profils de mission temps - vitesse avec des stratégies de gestion de l'énergie plus ou moins complexes ; un modèle dynamique plus élaboré a été introduit pour étudier certains phénomènes transitoires. Une étude expérimentale met en œuvre le concept d'hybridation du GE à PAC. Le démonstrateur réalisé doit permettre la validation des modèles et des stratégies de gestion de l'énergie élaborés dans la première partie du travail. Il constitue aussi un dispositif médiatique.

Le soudage par friction malaxage " Friction Stir Welding " est un procédé d'assemblage de pièces en phase semi solide. Le cordon de soudure est obtenu grâce à un outil de révolution composé d'un épaulement et d'un pion. Ce procédé utilise le principe de la conversion de l'énergie mécanique en énergie thermique par frottement de l'outil avec les pièces à assembler. Ce travail de thèse est une contribution à la modélisation expérimentale et à la simulation numérique de ce procédé permettant de fournir des modèles pour aider à la compréhension des phénomènes thermiques et mécaniques ainsi que les interactions entre les paramètres de soudage. Les études expérimentales sont principalement orientées vers la caractérisation de l'écoulement de matière à l'aide de marqueurs et vers l'optimisation des paramètres du procédé. L'effet de la géométrie de l'outil (outil à pion cylindrique ou outil avec méplats) sur l'écoulement de la matière au cours du soudage est étudié. Pour représenter la géométrie de l'écoulement et prédire les champs thermiques et mécaniques à l'état stationnaire, des modèles formulés sur la base de la dynamique des fluides sont adoptés dans la présente thèse. Deux modèles thermomécaniques sont développés: (1) un premier modèle numérique construit sous Fluent permet d'étudier le comportement thermomécanique et l'écoulement au cours du soudage FSW. Une loi de comportement dépendante de la température et de la vitesse de déformation est utilisée et une discussion sur les conditions de contact entre l'outil et les plaques à souder est présentée. Les résultats de l'écoulement sont comparés avec ceux obtenus expérimentalement dans le cas de suivi des trajectoires de particules de cuivre. (2) un deuxième modèle original basé sur une procédure itérative est mis en œuvre permettant le soudage de plaque de grandes dimensions. En effet, pour une meilleure prise en compte des conditions aux limites thermiques, un modèle thermomécanique construit autour de l'outil de soudage et couplé avec un modèle thermique pour tout le reste du domaine étudié. Ce modèle permet de prendre en compte le transfert de chaleur dans l'outil et dans la plaque support. Les cycles thermiques et la plage de viscosité pour deux alliages d'aluminium (AA7020-T6 et AA6061-T3) sont analysés et comparés avec succès aux résultats expérimentaux. Les efforts et le couple de soudage calculés numériquement sont validés par rapport à la littérature.