Cette thèse traite des possibilités d'utilisation de deux techniques d'espace de tête - spectrométrie de masse (DHS-MS et SPME-MS) pour la caractérisation rapide des composés volatils et semi-volatils du liège oenologique dans le cadre d'applications "origine contrôlée" et "contrôle qualité" des bouchons basée sur leur critères olfactifs. Les étapes préliminaires nécessaires à la mise au point du DHS-MS et de la SPME-MS ont permis de déterminer les paramètres de l'analyse selon des critères basés sur la simplicité de mise en oeuvre, la rapidité de l'analyse par rapport à des méthodes classiques (GC-MS et l'analyse sensorielle) et la stabilité du système évaluée par le coefficient de variation et par une analyse de variance. Ces deux techniques ont été mises en oeuvres suivant deux axes d'études distincts : Le DHS-MS: le potentiel discriminant de cette technique a été évalué sur des échantillons de rondelles de liège miroirs à travers deux applications (discrimination de l'origines géographique des échantillons et discrimination des échantillons présentant des intensités croissantes d'odeur de moisi). Les méthodes d'analyses multivariées (ACP et PLS) employées aux traitement des résultats se sont avérées efficaces. Cependant, le traitement des données a montré que l'information chimique spécifique aux différences entre les échantillons peut être masquée ou noyée par les spectres de masses des composés non caractéristiques ou présents en grande quantité dans l'espace de tête du DHS-MS. La filtration des données peut alors être une solution permettant de mieux cibler l'information discriminante. Par ailleurs, les empreintes spectrales des échantillons analysés à des périodes différentes peuvent contenir une source de variabilité entraînant une baisse du pouvoir prédictif du modèle. Dans ce cas une remise à jour du modèle, présente alors une solution efficace à ce problème. Le SPME-MS: le potentiel discriminant du cette technique a été évalué sur des échantillons de planches de liège brutes à travers une étude de discrimination de l'origine géographique des échantillons. Le traitement des résultats a montré que ce couplage permet de distinguer facilement les lièges africains des lièges ibériques. Cependant, nous n'avons pas pu accéder à l'information discriminante entre les échantillons ibériques. Avec des résultats de discrimination encourageants et des durées d'analyses relativement courtes de 27 et de 12 minutes par échantillon, le DHS-MS et la SPME-MS ont toutefois montré que leur utilisation présentaient des limites et des difficultés que nous avons tenté de définir et de discuter tout au long de ce travail.

L’objectif de cette thèse est d’étudier les apports et les limitations de deux méthodes d’origine particulaire, SPH et LBM, dans le cadre de la simulation des écoulements à bouchons dans des conduites. Dans l’industrie pétrolière, ce type d’écoulement, que l’on retrouve par exemple dans les pipelines qui acheminent le pétrole et le gaz jusqu’aux raffineries, est connu pour endommager les installations et pour réduire l’efficacité du transport des fluides. Il est donc important de bien comprendre leur formation. Nous avons donc implémenté ces deux méthodes, ainsi que leurs variantes polyphasiques, et avons mené une campagne de validation et de comparaison afin de sélectionner la méthode la plus adéquate, pour poursuivre ensuite avec des simulations de cas plus appliqués et réalistes. Les contributions présentées se concentrent principalement sur trois axes. Tout d’abord, il a fallu construire les codes de calcul nécéssaires, les valider puis comparer des différentes formulations polyphasiques disponibles pour SPH et LBM. Ensuite, nous avons développé des conditions aux limites d’entrée/sortie adaptées au contexte polyphasique pour être en mesure d’injecter les fluides avec des vitesses imposées et de ler évacuer du domaine avec un pression donnée. Enfin, nous avons simulé différents cas d’écoulements à bouchons académiques avec SPH et LBM, puis sur des cas appliqués avec des géométries réalistes et des ratios de densité et de viscosité de type air/eau avec SPH seulement. / The main objective of this thesis is to study the contributions and limitations of two particle- based methods, SPH and LBM, for the simulation of slug flows in pipes. In the petroleum industry, these flow regimes, found for example during the transportation of oil and gas from reservoirs to refinery facilities through pipelines, are highly undesirable because they are known to damage facilities and to reduce flow efficiency. Therefore, it is important to understand its formation. We have implemented both methods, as well as their multiphase variants, and have led a validation and comparison campaign in order to to select the most suited method and to continue with simulations of more applied and realistic cases. The main contributions of this work can summarized in 3 points. First, we had to write the necessary computation codes, validate them and compare the different multiphase formulations available for SPH and LBM. Then, we have developed inlet/outlet boundary conditions adapted to the multiphase context so that we are able to inject fluids with prescribed velocities and let them exit he domain with a given pressure. Finally, we have simulated different academic test cases of slug flows with SPH and LBM and then on applied cases with realistic geometries and air-water like density and viscosity ratios with SPH only.

Ce travail a pour objet la compréhension de la phénoménologie du changement de phase liquide-vapeur lors de l'écoulement d'un fluide dans des chemins de fuite micrométriques, résultants du contact imparfait entre deux pièces métalliques du fait de la rugosité des parois. Le but est de déterminer l'influence du changement d'état du fluide sur la valeur du débit de fuite par rapport à un écoulement monophasique. Le chemin de fuite est assimilé à un capillaire micrométrique de section circulaire, aux extrémités duquel les conditions de pression correspondent à l'état liquide en entrée et à l'état vapeur en sortie. L'étude se limite aux situations où le changement de phase est obtenu par une chute de la pression locale le long du capillaire, sans apport de chaleur complémentaire à la paroi. L'ensemble des équations phasiques et interfaciales sont rendues sans dimension afin d'identifier, par une analyse phénoménologique, les mécanismes prépondérants lors de l'ébullition du R134a en espace confiné. Il est montré que le changement de phase intervient par nucléation hétérogène et que la croissance des bulles de vapeur ainsi formées est contrôlée par les phénomènes thermiques. Un dispositif expérimental est conçu pour observer le changement de phase dans des capillaires en verre, dont le diamètre intérieur est compris dans une gamme de 20 à 100 $\mu m$. Un protocole d'essais très strict est suivi au cours des expériences pour s'assurer que les conditions d'équilibre sont atteintes. L'évolution de la taille des inclusions gazeuses, quand elles se produisent, est relevée à l'aide d'une caméra rapide ou d'une webcam. A partir de ces visualisations, on peut estimer l'effet du changement de phase sur le débit de fuite. Selon l'historique de variation de la pression en aval du capillaire, il existe une situation où aucune bulle de vapeur ne se forme, le liquide supportant la surchauffe jusqu'à la sortie.

Thèse (M.Sc)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 92-121. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

L'hypersensibilité auditive est présente chez certains individus ayant un trouble envahissant du développement (TED) et peut entraîner des comportements perturbateurs et des difficultés d'attention (O'Riordan & Passetti, 2006). L'identification de moyens efficaces pour diminuer l'impact négatif de l'hypersensibilité auditive demeure peu explorée. A la suite d'une recension des écrits scientifiques portant sur les outils de mesure du comportement chez l'enfant présentant un TED, un protocole visant à expérimenter une nouvelle intervention en milieu scolaire a été élaboré. Des bouchons de musiciens ont été choisis, compte tenu de leur propriété d'atténuer le niveau de bruit de 15 dB, tout en préservant une certaine richesse du son. L'expérimentation a été conduite auprès de dix enfants qui fréquentaient un programme éducatif destiné aux enfants ayant un TED dans une école ordinaire. Les effets du port des bouchons ont été évalués à partir d'un devis à sujet unique A-B-A. Les résultats de cette étude exploratoire suggèrent que l'utilisation des bouchons de musiciens peut s'avérer bénéfique pour certains enfants qui présentent une hyperacousie. En effet, une amélioration significative des comportements, de l'attention et des compétences sociales a été obtenue chez trois enfants. Il faut noter que cinq enfants n'ont pas toléré l'intervention due à cinq facteurs dissuasifs. L'étude met en lumière la pertinence de l'implication de l'ergothérapeute auprès de ces enfants, afin de mieux comprendre les impacts de l'hypersensibilité auditive sur le fonctionnement scolaire de l'enfant et ainsi cibler des interventions individualisées. Les bouchons auriculaires avec filtre pourraient également être utilisés, afin de favoriser la participation sociale à travers des activités de loisirs.

L’évolution des vins lors de la conservation en bouteille est un processus lent et complexe où les obturateurs jouent un rôle fondamental, conséquence directe de leur perméabilité à l’oxygène mais aussi des interactions physico-chimiques avec les constituants du vin.Dans un premier temps nous avons étudié l’effet de la conservation en bouteille des vins de Sauvignon blanc après 24 mois d’embouteillage. Dans cette étude, la combinaison des conditions de mise en bouteille et des taux de transfert d'oxygène à travers les bouchons ont eu un effet significatif sur le développement du Sauvignon après l'embouteillage. Les vins fermés hermétiquement en bouteille « ampoule » ou avec des obturateurs à très faible taux de transfert d'oxygène comme les capsules à vis, présentent les plus fortes concentrations en dioxyde de soufre, en acide ascorbique, et en thiols variétaux, mais aussi des niveaux élevés de sulfure d’hydrogène (H2S), qui ont complètement masqué le fruité des vins, par rapport au caractère réduit dominant. Les plus fortes concentrations en 3-sulfanyl-hexanol (3SH) ont été trouvées pour les vins présents dans les bouteilles « ampoules » suivi des bouteilles scellées avec des bouchons à vis saran et des bouchons agglomérés. Les teneurs les plus faibles en 3SH ont été trouvées pour les bouteilles scellées avec des bouchons synthétiques (Nomacorc classic). Le développement du vin à partir de deux mois semble être plutôt lié aux propriétés de perméabilité des différents obturateurs utilisés.Dans un deuxième temps nous avons voulu étudier l’incidence de sept types d’obturateurs (bouchon en liège : naturel, naturel colmaté, microaggloméré, ciré, bouchons synthétiques, capsules à vis : saran et saranex) sur des marqueurs chimiques d’oxydation et de réduction, sur les teneurs en oxygène du vin, ainsi que sur la composition phénolique et aromatique des vins issus de cinq cépages (Merlot, Cabernet Sauvignon, Syrah, Sauvignon blanc et Riesling). Nous avons vérifié que la concentration d’oxygène dans l’espace de tête après embouteillage varie selon le type d’obturateurs, celle-ci peut être jusqu’à trois fois plus importante dans le cas des capsules à vis. Les teneurs en oxygène apportées lors de la mise en bouteille pourraient être responsables de l’absence de discriminations des paramètres chimiques entre les différentes modalités d’obturateurs, après 24 mois de conservation en bouteille. Nous avons mis en évidence une évolution de la composition des vins, avec une diminution importante des concentrations de certains composés (certaines anthocyanes telles que la malvidine et la cyanidine-3-O-glucoside ont diminuées de 60%, des flavanols monomères et dimères présentent des diminutions de l’ordre de 20%) pour les cépages rouges et une augmentation pour d’autres composés, comme l’H2S ou la 3-méthyl-2,4-nonanedione (MND, augmentation de 10%) ou le 1,1,6-triméthyl-1,2-dihydronaphtalène (TDN), dans le cas du Riesling; il est intéressant de remarquer que l’évolution de ce dernier semble être dépendante du type de bouchon, alors que les taux d’autres composés comme le sulfure de diméthyl (DMS) ne semblent pas être affectés par l’obturateur.L’étude des interactions entre les différents obturateurs et les composés soufrés du vin, tel que le sulfure d’hydrogène, responsables des odeurs désagréables couramment appelés « odeurs de réduction » a été réalisée. Nous constatons pour la première fois l’existence d’une sorption/ « scalping » de 75% d’ H2S ou de DMS en solution, après 25 jours de macération par les bouchons en liège. Nous montrons que certains des obturateurs étudiés peuvent sorber/scalper ces molécules, en milieu modèle hydroalcoolique, ouvrant ainsi les portes à des futures expérimentations portant sur l’obturateur en tant que constituant actif d’un emballage jouant un rôle dans la composition, l’évolution et la perception sensorielle du vin. / Wine post-bottling evolution is a slow and complex process where the closures play a fundamental role as a consequence of their permeability to oxygen and of physicochemical interactions with the constituents of wine.Initially we studied the effect of conservation in bottle of Sauvignon Blanc wines after 24 months of bottling. In this study, the combination of the bottling conditions and rates of oxygen transfer through closures have had a significant effect on the development of Sauvignon after bottling. Wine stored in an airtight bottle or under closures allowing very low oxygen transfer, such as screw caps, had the highest concentrations of sulfur dioxide, ascorbic acid, and varietal thiols; these wines also had the highest levels of hydrogen sulfide (H2S) with dominant reduced off-flavours masking their fruity character. The highest concentrations of 3-sulfanyl-hexanol (3SH) were found in wines contained in the airtight bottles followed by those sealed with screw caps saran and agglomerated corks. The lowest levels were found in bottles sealed with synthetic corks (Nomacorc classic). The development of wine after two months seems to be related to the permeability properties of the different plugs used.Secondly, we studied the impact of seven types of closures (natural cork, colmated cork, microagglomerated cork, natural cork with wax, synthetic, screw caps: saran and saranex) on oxidation and reduction chemical markers, on oxygen contents, as well as phenolic and aromatic composition of wines from five grape varieties (Merlot, Cabernet Sauvignon, Shiraz, Sauvignon Blanc and Riesling). We observed that the oxygen concentration in the headspace after bottling varies with the type of closure, being up to three times higher in the case of screw caps. The oxygen introduced during bottling may be responsible for the lack of overall discrimination between chemical parameters of the different modalities of closures after 24 months of storage. We have demonstrated a change in the composition of wines, with a significant decrease in concentrations of certain compounds (anthocyanins like malvidin and cyanidin-3-O-glucoside were reduced by 60%, flavanol monomers and dimers decreased about 20%) for red grape varieties and an increase of other compounds such as H2S or 3-methyl-2,4-nonanedione (MND), with an increase of 10% or 1,1,6-trimethyl-1,2-dihydronaphthalene (TDN), in the case of Riesling. The evolution of the latter appears to be dependent on the type of closure, while rates of other compounds such as dimethyl sulfide (DMS) remain unaffected.The interactions between different closures and sulfur compounds, such as hydrogen sulfide, responsible for the “reduction” off-flavours in wine were studied. We see for the first time the existence of a sorption/scalping, by cork stoppers, of 75% of H2S or DMS in solution, after 25 days of maceration. We show that some of the closures studied can sorb/scalp these molecules in wine-like media. This may have an impact on the composition, the development and sensory perception of wine, opening the door to future experiments regarding closures as active packaging constituents

Le slugging (ou écoulement à bouchons) est un régime d'écoulement polyphasique indésirable apparaissant sur les systèmes de production de pétrole. Dans ce manuscrit, nous étudions la dynamique de ce phénomène intermittent dans le but de le supprimer par actionnement automatique de la vanne de sortie. Nous proposons des solutions de contrôle applicables dans une vaste gamme de situations industrielles. Après une analyse quantitative des propriétés physiques du slugging, nous proposons un modèle à paramètres distribués d'écoulement diphasique (gaz-liquide) reproduisant ce phénomène. Le modèle prend la forme d'un système hyperbolique de lois de conservation, pour lequel nous proposons un schéma de résolution numérique. De plus, nous procédons à une analyse de stabilité via la construction d'une fonction de Lyapunov de contrôle stricte pour le problème aux deux bouts avec condition initiale. Ensuite, nous présentons un modèle de dimension finie capable de reproduire les oscillations de pression et de débit qui caractérisent le slugging. Après une analyse des propriétés dynamiques de ce système, nous décrivons comment calibrer les paramètres du modèle afin que son comportement corresponde à celui d'un système donné. Enfin, nous proposons des lois de contrôle sous la forme de boucles de rétroaction, basées sur l'analyse du modèle réduit, dans deux situations industrielles distinctes : selon qu'un capteur de pression de fond est disponible ou non. Les performances de ces solutions sont comparées avec les méthodes correspondant à l'état de l'art dans chaque situation. La conclusion de cette étude est qu'il n'est pas systématiquement nécessaire de disposer d'un capteur de pression de fond pour stabiliser l'écoulement. Quand un tel capteur est disponible, la loi de contrôle que nous proposons possède de meilleures propriétés de stabilisation que les méthodes communément utilisées dans l'industrie, ce qui, lors du passage à l'échelle, devrait se traduire par une augmentation de la production de pétrole.