La fatigue à nombre de cycles élevé (HCF) est un mode de défaillance courant et dangereux pour les aubages de turbomachines. Elle est induite par les efforts dynamiques élevés générés lors de résonances présentes dans la plage de fonctionnement de ces machines. Les dispositifs amortisseurs basés sur l'utilisation du frottement sec, tels que les nageoires ou les frotteurs sous-plateformes, permettent de réduire les amplitudes vibratoires, voire de repousser les fréquences de résonance hors des zones de fonctionnement. Cependant la conception de ces dispositifs reste encore largement basée sur l'empirisme et ils peuvent être la source d'un effet de désaccordage potentiellement nuisible. L'objectif ici est de développer des modélisations adaptées au traitement du problème de vibration des aubages en présence de frottement sec, ceci afin de mieux maîtriser les comportements physiques mis en jeu et donc, de mieux maîtriser leur processus de conception. Plusieurs modélisations numériques sont testées et confrontées à des résultats de référence. Une comparaison entre procédures de résolution temporelle et fréquentielle est menée et montre l'efficacité des méthodes fréquentielles. La méthode fréquentielle de la balance harmonique à plusieurs harmoniques est adaptée au problème et exploitée dans le cadre d'une étude énergétique. Cette étude conduit à une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu lors de l'aplatissement des pics en fonctionnement ; elle permet de démontrer que l'alternance des états de contact glissant et bloqué est à l'origine de cet aplatissement et non la dissipation d'énergie comme souvent avancé dans la littérature. Enfin, la méthode est exploitée pour décrire le comportement des disques aubés désaccordés. La méthode de Monte Carlo est utilisée pour obtenir les caractéristiques statistiques de la réponse forcée d'un système discret, en tenant compte des variations stochastiques des paramètres du contact notamment, la charge normale, la raideur du contact et le coefficient de frottement. Les résultats obtenus permettent de mieux comprendre les effets de la nature variable de ces paramètres fondamentaux sur la dynamique d'ensemble du système non linéaire.

Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit portent sur l'alimentation d'actionneurs de type piézo-électrique qui seront placés sur la partie tournante d'une perceuse. Ces actionneurs possèdent un comportement capacitif et sont habituellement alimentés par des systèmes linéaires. Une étude de dimensionnement et de conception a été menée sur différents amplificateurs à découpage qui peuvent fournir, dans un repère fixe, un signal de puissance sinusoïdal à fréquence variable dans les meilleures conditions possibles (rendement et THD). Ensuite, un système pouvant transférer l'énergie sans contact à l'actionneur piézo-électrique placé sur un repère tournant a été analysé. Cela a été possible grâce à l'utilisation des systèmes à induction, c'est-à-dire, par couplage magnétique à travers un transformateur tournant présentant un entrefer. Trois types de systèmes de transfert d'énergie sans contact ont été étudiés : l'un qui travaille à la fréquence de l'actionneur [50-500 Hz] et deux autres basés sur des stratégies de résonance permettant ainsi de diminuer les dimensions du coupleur magnétique. Pour cela, la modélisation tant magnétique qu'électrique a été effectuée dans les trois systèmes. Un prototype d'onduleur en pont complet fournissant jusqu'à 680 VAR a été réalisé. Ce dernier est placé en amont d'un coupleur magnétique basse fréquence transférant 1,75 kVAR à l'actionneur piézo-électrique en rotation. Les résultats obtenus en pratique ont montré la pertinence du travail de dimensionnement et conception.

L'industrie de la pêche est confrontée à plusieurs contraintes comme l'augmentation du prix du carburant et la diminution des stocks de poisson. Pour améliorer la rentabilité, nous avons fait l'optimisation des chaluts de pêche (pélagique et de fond) afin d'augmenter leurs efficacités énergétiques. Deux facteurs principaux ont été utilisés : la traînée du chalut et sa surface balayée. Notre travail porte sur l'optimisation du plan du chalut par modification du nombre de mailles des pièces du filet et par changement de la longueur des câbles. Nous avons développé une méthode de recherche successive appelée SOT et nous l'avons comparée à une méthode de recherche aléatoire dans le cas d'un chalut pélagique avec un gain net de 54%. La SOT a été utilisée pour optimiser le plan des pièces du filet d'un chalut de fond. Une amélioration du gain énergétique de 38% a été obtenue, ainsi qu'une réduction de 45 jours de pêche. Par souci de risque de baisse de capturabilité, nous avons développé une fonction objectif qui dépend de la distribution de poisson. Trois fonctions de même densité surfacique ont été testées. L'amélioration de l'efficacité énergétique calculée par la méthode SOT sur un chalut de fond est respectivement de 52%, 16% et 32% selon les trois distributions. Avec la méthode SRT (méthode de raffinement séquentiel), nous obtenons des réductions de 56%, 30% et 39% pour les trois distributions. Finalement nous avons adapté la méthode SOT pour optimiser les longueurs des câbles du chalut. Nous obtenons dans un cas une amélioration de l'efficacité énergétique de 49%. L'utilité de ce travail devrait être étendue hors de la pêche comme l'écologie en général.

Aujourd'hui les réseaux de capteurs sont devenus des systèmes pouvant atteindre un très grand nombre de nœuds, avec une zone de couverture déterminée et déployés d'une manière plus ou moins dense dans un environnement hétérogène dont on mesure ainsi son état global. La problématique de cette thèse consiste à concevoir une architecture pour les objets communicants à faible consommation en utilisant des antennes " intelligentes " pour l'instrumentation et la mesure. Intégrant une approche pluridisciplinaire, cette architecture couvre les services offerts depuis les couches MAC jusqu'à celles de plus haut niveau. Basés sur une partie matérielle complètement reconfigurable (amplificateur de puissance et antennes à base de MEMS RF), les services des couches supérieures sont définis en partie sur circuits numériques pour la couche physique (bande de base) et la couche MAC, et de manière logicielle pour les protocoles de routages adaptés et les services innovants. En résumé, le travail consiste à concevoir un système autonome multi capteurs, d'acquisition et de traitement avec mémorisation, communicant à travers un réseau sans fil. Les principaux problèmes à résoudre seront : - Le contrôle de la topologie - La précision de la synchronisation - La consommation d'énergie.

Le développement des réseaux de capteurs sans fil (WSN) profite des progrès récents en consommation énergétique dans les systèmes électroniques et des progrès en technologies de récupération d'énergie pour construire des entités de contrôle intelligentes utilisées dans des domaines variés comme la santé ou l'agriculture. Grâce aux consommations toujours plus faibles des circuits de communication radiofréquence, il est possible de créer des réseaux de systèmes de capteurs capables d'extraire des données de l'environnement et de les transmettre à une entité maîtresse. Les durées de vie limitées des batteries sont un frein au développement de tels réseaux pour des raisons de coût et de difficulté de maintenance. Grâce à la récupération d'énergie dans l'environnement, qu'elle soit solaire, thermique ou mécanique, il est alors envisageable d'alimenter un système de capteurs et sa communication sans fil afin d'accroitre l'autonomie globale du réseau. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse visent à étudier la gestion d'énergie au sein d'un nœud de capteurs communicant sans fil. Grâce à l'utilisation d'une architecture d'alimentation avancée à chemins de puissance multiples, basée notamment sur un chemin direct à haut rendement entre les récupérateurs d'énergie et les charges consommantes, le système peut optimiser son rendement énergétique lorsque l'énergie est récupérée dans l'environnement. Cette architecture d'alimentation requiert néanmoins un contrôle numérique fin afin de déterminer à tout moment le chemin de puissance optimal entre les récupérateurs, les capacités et batterie de stockage, et les charges consommantes. Un contrôleur intégré asynchrone réalise une gestion événementielle de ces chemins de puissance et permet au système d'être robuste face aux variations énergétiques environnementales. Après une modélisation et une analyse des gains de l'architecture avancée de gestion de puissance, un contrôleur événementiel adapté aux systèmes de capteurs communicants est proposé. Ce contrôleur est implémenté en logique asynchrone quasi insensible aux délais (QDI) et offre au système une robustesse intrinsèque forte aux variations environnementales en addition à sa très faible consommation. Un circuit de gestion d'alimentation pour nœud de capteurs communicant est ainsi fabriqué en technologie CMOS 180nm et intègre des innovations tant architecturales que de gestion numérique applicative. Sa consommation globale proche d'1µW permet ainsi la réalisation de systèmes de capteurs fonctionnels pour des applications mettant en jeu des puissances de l'ordre du microwatt, autorisant en conséquence la mise en place de réseaux de capteurs ultra faible consommation.

Le contexte de cette thèse est la récupération d'énergie afin de rendre des capteurs autonomes. L'objectif de ce travail est de répondre à la problématique du couplage des microgénérateurs piézoélectriques résonants à la source de vibration mécanique. Cela nécessite de travailler à plus basse fréquence et sur des gammes de fréquences plus importantes. Pour travailler à plus basses fréquences, des poutres encastrées libres utilisant l'AlN comme matériau piézoélectrique ont été conçues, fabriquées et caractérisées. La possibilité de récupérer 0.6µW à 214Hz pour un volume de moins de 3mm3 a été prouvée. Comparées à la littérature, de très bonnes figures de mérite ont été démontrées. Pour travailler sur des gammes de fréquences plus importantes, une méthode innovante de raidissement non linéaire de la structure a été proposée et prouvée expérimentalement, avec une adaptation de la fréquence de résonance de plus de 50% en dessous de 500Hz

L'Analyse de Cycle de Vie a été appliquée pour évaluer les impacts environnementaux d'un quartier, sur une durée permettant d'intégrer des phases de construction et de fin de vie des bâtiments. Afin d'éviter le déplacement de pollution, cette méthode prend en compte les impacts générés par le quartier dans d'autres territoire, par exemple pour la fabrication de matériaux de construction ou la production d'électricité. L'échelle du quartier offre des degrés de liberté supplémentaires en termes d'éco-conception par rapport à celle du bâtiment, en intégrant les interactions entre constituants du système urbain étudié ainsi que la mutualisation éventuelle d'infrastructures (réseau de chaleur, production locale d'électricité, parkings...). L'évaluation environnementale du système complexe formé par un quartier nécessite de comprendre son fonctionnement. Les travaux présentés dans cette thèse visent à contribuer au développement de connaissances dans cet objectif, au moyen de la simulation numérique. Un quartier est considéré comme un système faisant intervenir de nombreux composants interagissant à des échelles variables, impliquant une modélisation multi-échelles. Parmi ces interactions, au sein du quartier mais aussi avec le territoire dans lequel il s'intègre, la forte variabilité temporelle des caractéristiques de la production et de l'usage de l'électricité met en avant l'importance d'une analyse détaillée : des variations horaires des impacts sont alors considérées au lieu d'une moyenne annuelle utilisée classiquement. La simplification de la structure des bases de données facilite la collecte des données servant à l'évaluation des impacts. Les conséquences de ces hypothèses simplificatrices sur les résultats d'ACV ont alors été évaluées. Enfin ces développements ont été mis en œuvre en s'appuyant sur des outils préexistants, appliqués à une étude de cas.

L'objectif de la thèse était d'étudier la faisabilité d'un couplage thermique entre un réservoir d'hydrure métallique et une source externe de chaleur. L'évolution des propriétés de composites à base d'hydrure de magnésium (MgH2) a été étudiée en fonction du nombre de cycles d'hydruration. On observe une très bonne stabilité de la capacité massique d'absorption sur le long terme (600 cycles réalisés). Les premiers cycles sont néanmoins marqués par une évolution importante de la microstructure qui dépend de la proportion et/ou de la nature de l'additif utilisé lors de la mécano-synthèse des poudre d'hydrure. Cette évolution est associée à une augmentation de la conductivité thermique, mais également à une légère dégradation des cinétiques intrinsèques de réaction ainsi qu'à une expansion volumique des composites. Nos mesures montrent que l'amplitude des contraintes mécaniques engendrées sur les parois d'un réservoir se stabilisent après une cinquantaine de cycles. Un réservoir contenant 10 kg de MgH2, et capable de stocker 6500 Nl d'hydrogène en 35 minutes a ensuite été développé au laboratoire. L'énergie des réactions d'absorption et de désorption est échangée avec une source externe de chaleur via un fluide caloporteur. Ce système permet de représenter l'intégration thermique d'un réservoir d'hydrure dans un système de cogénération. Un modèle numérique a été développé afin de mieux appréhender le comportement de ce réservoir. Des essais de couplage entre un réservoir de taille plus modeste et une pile à combustible haute température (SOFC) développant une puissance électrique de 1 kW ont également été réalisés au Politecnico di Torino.

La mousson africaine est un phénomène météorologique saisonnier apportant jusqu'à 90% des précipitations annuelles sur l'Afrique de l'Ouest. Du fait d'une diminution observée de l'intensité de ce phénomène, une campagne internationale multidisciplinaire d'analyse de la mousson africaine a été mise en place, avec comme point culminant, une période d'observations intensives durant l'été 2006. Les éléments constitutifs de la mousson apportant le plus de précipitations étant les lignes de grains, nous nous sommes intéressés à l'étude des bilans d'eau et d'énergie de ces systèmes convectifs. Ce travail consiste en une étude du cas de ligne de grains du 27-29 juillet 2006, effectuée via la modélisation mésoéchelle permise par le modèle Méso-NH (Météo-France/CNRS). Il a permis de documenter l'environnement de cette ligne de grains et son impact énergétique et hydrique. Les tests de sensibilités effectués montrent la forte sensibilité des champs simulés et des bilans à la configuration et aux champs initiaux du modèle.

L'utilisation des charges de manière active et intelligente et leur gestion optimale sont parmiles préoccupations majeures des gestionnaires, des fournisseurs, des commercialisateurs et desconsommateurs d'énergie, et constitue l'un de axes privilégies du projet smart-grid.L'objectif de cette thèse est de développer et réaliser un système de pilotage des charges desbâtiments résidentiels ou tertiaires en temps réel en utilisant des réseaux de capteurs sans fil. Lesméthodes de gestion de charge ont été développées afin de minimiser les pics de consommation,maintenir le confort thermique et minimiser le coût global de consommation. Une conception dusystème de gestion des charges en temps réel sans fil a été proposée avec la communicationstandardisée ZigBee. Des démonstrateurs basés sur la régulation adaptative des chauffages et desclimatisations d'une part et sur une méthode de délestage doux pour des cuisinières d'autre part ontété développés. Le prototype du système proposé a été réalisé et testé lors de campagnes demesures sur un appartement expérimental afin de montrer l'intérêt et les performances des méthodesproposées. Le système développé permet d'éviter l'utilisation des modèles prédictifs qui sont trèsdifficiles à identifier et à reconfigurer en cas d'ajout de nouveaux appareils électriques dans lesbâtiments contrôlés.