Une étape clé du développement de nouveaux catalyseurs est l'évaluation de leurs performances. Les tests de catalyseurs sont généralement opérés dans des unités pilotes de "petite" taille dont les avantages sont une consommation moindre de réactif et un coût d'opération plus réduit. Les réacteurs d'unité pilote ont des diamètres de l'ordre de 3 à 10 fois la taille des catalyseurs qui sont généralement des sphères ou des cylindres dont la dimension typique est 2 à 3 mm. Des données expérimentales ont mis en évidence des difficultés de répétabilité des résultats sur certains réacteurs très courts. L’objectif de ce travail est de comprendre le lien entre la micro-structure de l’empilement, qui est aléatoire et localement hétérogène, l'hydrodynamique locale et la réactivité dans des réacteurs à lit fixe de petite taille, en vue de définir des critères de conception et des méthodologies de chargement permettant d'obtenir des performances chimiques répétables. La démarche retenue est purement numérique basée sur deux codes développés à IFPEN : Grains3D pour générer numériquement l'empilement et PeliGRIFF pour simuler l'écoulement réactif dans le lit fixe. Une analyse de l'état de l'art sur le sujet donne des informations abondantes sur les lits de particules sphériques, et très peu sur les cylindres, en particulier sur les couplages écoulements et transfert/réaction. En effet, ces travaux ne permettent pas de lier les performances réactives à la structure locale hétérogène de ces empilements. Dans ce travail, la caractérisation globale et locale d'empilements de sphères et de cylindres a permis de confirmer et compléter la littérature sur certains points : porosité au centre décrite de façon approximative par les corrélations, porosité axiale, orientations des cylindres... Des variations sont présentes à l’intérieur des lits de petite taille, variations qui ne s’atténuent pas avec l’augmentation du volume d’étude et qui sont équivalentes d’un chargement à l’autre. L'étude de l'hydrodynamique dans des lits de sphères et de cylindres mono- et polydisperses a également permis de quantifier l'effet de la répétition du chargement sur la perte de pression et les champs de vitesse. Les premiers résultats d'écoulement réactif ont montré que, qualitativement, le champ de concentration dans la particule réactive est sensible à l’écoulement en présence d'une limitation interne au transfert de matière. Ces résultats préliminaires ont permis de définir une méthodologie de travail qui pourra servir pour continuer l'étude. / The evaluation of catalyst performances is needed for their development. Catalytic tests are generally operated in pilot units of "small" size. Their advantages are : the reduction of reactant consumption and the reduction of operating costs. The pilot plant reactors have diameters of about 3 to 10 times the size of the catalyst (mainly spheres and cylinders) and the results obtained should be representative of the same performance of the catalysts in industrial units whose characteristic scale is around 5 meters. Experimental data have shown unacceptable repeatability in some small size reactors. The objective of this work is to understand the link between the local micro-structure of the packed bed, which is random and locally heterogeneous, local hydrodynamics and chemical responses in fixed bed reactors of small size. This study aims to define design criteria, and packing methodologies in order to obtain repeatable results. The approach adopted for this work is essentially based on numerical simulations. Two IFPEN codes are used for this study: Grains3D which is used to generate numerically the packed bed, and PeliGRIFF to simulate the reactive flow within the reactor. Previous works give information on packing, hydrodynamics and reactive flow characterization, mostly on spheres, much less is available on cylinders. However, they do not link local structure to reactive performance of the bed. In our work, geometrical characterization of the randomly packed beds of spheres and cylinders confirm and complete literature on several points: porosity at the centre of the reactor for which the correlations are inaccurate, the effect of bed height on the axial bed porosity, cylinder orientations... Some variations are present within small size beds, variations that are not dampened with an increase of averaging volume, and are similar from one packing to another. Hydrodynamics study carried out in packed beds of spheres and cylinders of different sizes allowed to link the packing local structure to pressure drop and velocity field. Only preliminary simulations have been performed on reactive flow. First qualitative results show an evolution of the concentration field inside pellets with flow in case of internal mass transfer limitations. Continuing these preliminary results will yield to the definition of a methodology that can be used to link local structure to reactive performance in randomly fixed packed bed reactors of small size.

Ce travail de thèse concerne la prédiction des structures en béton soumises à des chargements extrêmes. Il s'intéresse plus particulièrement au comportement du béton sous fort confinement où la contrainte peut atteindre des niveaux de l'ordre du giga Pascal. La modélisation de ce comportement doit être capable de reproduire la compaction irréversible. Pour ce faire, deux lois de comportement élasto-plastique - endommageable ont été développées et implantées dans un code aux éléments discrets. Les paramètres utilisés dans ces lois sont calibrés par les simulations des essais de traction/compression uniaxial, des essais hydrostatiques et triaxiaux. Une fois les paramètres calibrés, la loi montrant le meilleur agrément avec l'expérience a été choisie pour la prédiction de la réponse du béton sous différents niveaux de confinement. Les résultats du modèle sont analysés non seulement à l'échelle macroscopique mais également à l'échelle de l'élément discret. La nécessité de prendre en compte une loi d'interaction de type élasto-plastique-endommageable est aussi montrée. La deuxième partie du travail de thèse développe une méthode de couplage entre le modèle éléments discrets et un modèle d'écoulement compressible en tenant compte des mécanismes physiques fondamentaux d'interaction entre l'écoulement interne et les particules solides d'un matériau poreux. Le problème d'écoulement est résolu par une méthode en volumes finis, où le volume est discrétisé en tétraèdres issus d'une triangulation régulière de Delaunay. Notre modèle est une adaptation aux fluides compressibles d'un modèle développé initialement pour les écoulements incompressibles. Ce couplage a été utilisé pour simuler le comportement triaxial des bétons humides et saturés sous différents niveaux de confinement. Les résultats nous montrent une bonne reproduction du comportement non-drainé du béton saturé sous faible confinement. Pour fort confinement, les simulations ne se rapprochent des résultats expérimentaux qu'au prix d'une compressibilité du fluide plus faible que celle de l'eau. Par ailleurs, la contrainte effective était une variable pertinente pour décrire le comportement du béton humide par un état limite intrinsèque indépendant du degré de saturation. / This thesis work deals with the predicting of concrete structures submitted to some extreme loadings, and, more particularly, focuses on behavior of concrete under a high-confining pressure. At this range of pressures, irreversible compaction of the material occurs and needs to be considered. Doing so, two elasto-plastic-damaged constitutive laws have been developed and implanted into a discrete element numerical code. Local parameters to be used in these constitutive laws are identified by simulating reference uniaxial traction/compression tests and triaxial compression tests. Once these parameters have been obtained, the law showing the best agreement with the experimental data has been chosen to predict the reponse of concrete sample for triaxial compressive tests at different levels of confinement. The numerical results have been analyzed not only at macroscopic scale but also at discrete element scale. The need of a constitutive law taking into account the elasto-plastic-damaged behavior has been also proved. The second objective of the thesis work was to develop a fluid flow – coupled discrete element model by considering fundamental physical mechanisms of the interaction between the internal fluide flow and the solid particles of a porous material. The flow problem is solved by the finite volume method, where the volume is discretized into tetrahedra issue of a regular Delaunay triangulation. Our model is an adaptation for elastic fluids of a model originally developed for incompressible flows. The developed fluid-flow coupled discrete element has been used to simulate the undrained triaxial behavior of concrete under different levels of confinement. The results show a good reproduction of undrained behavior of saturated concrete under low confinement. For high confinement, the simulations only resemble the experimental results when the fluid compressibility is lower than that of water. Moreover, the effective stress was a relevant variable to describe the behavior of the wet concrete by an intrinsic limit state independent of the degree of saturation.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-05-24T14:26:07Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2237346 bytes, checksum: 088238fab84060042b385a40d43c4c3b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-24T14:26:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2237346 bytes, checksum: 088238fab84060042b385a40d43c4c3b (MD5) Previous issue date: 2016-02-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present paper makes an analysis of multiphase flow up (oil-gas) in laminar regime, with hidrodynamically developed profiles and interacting heat. The fluids analyzed are considered immiscible, developing into separated speed and temperature fields. The energy equations are applied to obtain of heat fields in the thermal entry region of the fluids flowing in the same direction. Although the results of parameters of practical interest has been obtained by purely numerical procedures, the system governing equations involving partial differential and have not been resolved successfully analytically yet. Thus, the use of Generalizes Integral Transform Technique, as powerful mathematical tool, is proposed to solve the energy equations associated with the flow and to producing hybrid results, analytical-numerical, more extension e analysis flexibility to a large number of parameter used in oil and gas engineering. Auxiliary problems with the greatest possible number of original problem information are presented in an attempt of improving the numerical convergence. Lastly, a computational routine is developed in FORTRAN to obtain the numerical solution. The numerical results obtained for the fields are presented in tables and graphs for then be compared with the maximum care to the parameters of special cases available in the literature. / O presente trabalho realiza uma análise do escoamento multifásico (óleo-gás) ascendente em regime laminar, com perfis hidrodinamicamente desenvolvidos e interagindo termicamente. Os fluidos em análise são considerados imiscíveis, desenvolvendo-se em campos separados de velocidade e temperatura. A equação da energia é aplicada para a obtenção dos campos térmicos em desenvolvimento na região de entrada térmica dos fluidos escoando na mesma direção. Embora resultados de parâmetros de interesse prático já tenham sido obtidos através de procedimentos puramente numéricos, o sistema de equações que regem esse tipo de escoamento envolve diferenciais parciais e ainda não foram solucionadas analiticamente com sucesso. Dessa forma, o uso da Técnica de Transformada Integral Generalizada, como ferramenta matemática, é proposto para resolver as equações de energia associada ao escoamento produzindo resultados híbridos, analítico-numérico, com maior flexibilidade de análise e extensão para um grande número de parâmetros utilizados na engenharia de petróleo e gás. Problemas auxiliares com o maior número possível de informações do problema original são apresentados na busca da melhoria da convergência numérica. Por fim, uma rotina computacional é elaborada em FORTRAN para a obtenção da solução numérica. Os resultados numéricos obtidos para os campos são apresentados na forma de tabelas e gráficos para em seguida serem comparados com o máximo de esmero aos parâmetros de casos especiais disponíveis na literatura especializada.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Jesiel Ferreira Gomes (jesielgomes@ufcg.edu.br) on 2018-04-19T18:12:18Z No. of bitstreams: 1 MATHEUS AMADOR NICCHIO – DISSERTAÇÃO (PPGEPM) 2017.pdf: 3849783 bytes, checksum: 788d0c6e30dc2784af843fcbd619289a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-19T18:12:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MATHEUS AMADOR NICCHIO – DISSERTAÇÃO (PPGEPM) 2017.pdf: 3849783 bytes, checksum: 788d0c6e30dc2784af843fcbd619289a (MD5) Previous issue date: 2017-02 / Neste trabalho nós identificamos a origem de argilominerais e a evolução microestrutural de bandas de deformação filossilicáticas em rochas porosas ausentes de matriz, de composição arcoseana lítica, de baixo grau de litificação. Adicionalmente, estimamos a influência nas propriedades petrofísicas exercidas pelos diferentes estágios evolutivos da deformação e as comparamos com rocha não deformada e em bandas de deformação com clay smearing. Nós estudamos bandas de deformação presentes em zonas de dano de clusters bem desenvolvidos em afloramento fortemente deformado por falhas transtensivas de direções principais NE-SW e NW-SE. A identificação da composição do material de preenchimento de bandas de deformação foi realizada através da análise química pontual. Os processos deformacionais foram identificados através de análise microestrutural, utilizando como critério de identificação o tipo de banda e o teor de argilominerais presentes no núcleo da deformação. Os estágios evolutivos das estruturas foram identificados através da análise dos padrões microestruturais tais como foliação S-C e feições sigmoidais em zonas ricas em argila. As análises petrofísicas foram realizadas através de medições laboratoriais em plugues de rochas. As análises químicas realizadas no núcleo das bandas de deformação e nos minerais do arcabouço indicaram a adição de óxidos de ferro como único componente distinto dos encontrados no arcabouço original da rocha, indicando a autigênese de argilominerais,com percolação de fluidos aquosos em ambiente oxidante. As características microestruturais indicaram a presença de mais de um estágio evolutivo, iniciando-se pelo processo de catáclase. A continuação do cisalhamento e a autigênese de argilominerais no núcleo da banda ocasionaram em estiramento de zonas mais concentradas em argilominerais, chegando a um estágio final, onde ocorre a presença de foliação do tipo S-C marcada pela orientação de argilominerais autigênicos. As análises petrofísicas indicaram redução de até 2 ordens de grandeza na permeabilidade em amostras com bandas de deformação filossilicaticas autigênicas em comparação à rocha não deformada, não havendo mudanças significativas em diferentes estágios evolutivos após a formação de argilominerais. Já bandas de deformação com clay smearing apresentaram redução de cerca de 3 ordens de grandeza, apresentando um potencial selante superior ao das bandas filossilicáticas por autigênese. / In this work we describe the genetic processes and the microstructural evolution of phyllosilicate deformation bands developed in poorly lithified, high porosity lithic arkosean rocks with no clay matrix. Additionally, we estimate the influence on the petrophysical properties exerted by the different evolutionary stages of the deformation and compare them with non-deformed rock and deformation bands with clay smearing. We studied deformation bands present in damage zones of well developed clusters in strongly deformed outcrop, affected by transtensive faults of the main NE-SW and NW-SE directions. The deformation bands filling material were identified by punctual chemical analysis. The deformation processes were identified through microstructural analysis, using as identification criterion the type of deformation band and the clay minerals content in deformation band nucleous. The evolutionary stages of the structures were identified through analysis of microstructural patterns such as S-C foliation and sigmoidal features in clay-rich areas. The petrophysical analyzes were performed through laboratory measurements on rock plugs. Chemical analyzes were carried out in the core of the deformation bands and the minerals of the framework indicated the addition of iron oxides as the only component distinct from those found in the original rock structure, indicating clay authigenesis, with percolation of aqueous fluids in an oxidizing environment. The microstructural characteristics indicated the presence of more than one evolutionary stage, beginning with cataclasis. The continuation of shear and the clay minerals authigenesis in the deformation band nucleus resulted in stretching of areas with high clay concentration, reaching a final stage, where S-C type foliation marked by the orientation of autigenic clays occurs. The petrophysical analysis indicated reduction of up to 2 orders of magnitude in the permeability in samples with autigenic phyllosilicate deformation bands in comparison to the non-deformed rock, showing no significant changes in different evolutionary stages after the formation of clay minerals. Deformation bands with clay smearing presented a reduction of about 3 orders of magnitude, presenting a sealant potential superior to that of the phyllosilicate deformation bands by authigenesis.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-02-13T15:43:41Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) BeserraLeilaPHD.pdf: 10346236 bytes, checksum: 81c86186782c90c4de4db587d6f7d5a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-13T15:43:41Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) BeserraLeilaPHD.pdf: 10346236 bytes, checksum: 81c86186782c90c4de4db587d6f7d5a9 (MD5) Previous issue date: 2015-08-31 / CNPq / O fraturamento hidráulico é uma técnica amplamente utilizada pela engenharia de petróleo principalmente para aumentar o índice de produtividade ou injetividade dos poços. Essa técnica consiste na injeção de um fluido penetrante na formação, sob uma pressão suficientemente alta para causar a ruptura da rocha, iniciando assim uma fratura que se converte em um canal de alta permeabilidade e facilita o escoamento de hidrocarbonetos. A técnica de fraturamento hidráulico tem sido responsável pela viabilização econômica de muitos campos petrolíferos em todo o mundo e a compreensão dos mecanismos que determinam o fraturamento, bem como a busca de métodos que permitam prever a geometria da fratura induzida e também determinar a pressão de injeção de fluidos necessária para que o fraturamento ocorra, são de fundamental importância para estabelecer um melhor projeto de explotação desses campos. O objetivo principal deste trabalho é desenvolver uma nova metodologia para simular numericamente, de maneira robusta, estável e eficiente, o problema de fraturamento hidráulico em formações rochosas de baixa permeabilidade pelo método dos elementos finitos, usando a aproximação contínua de descontinuidades fortes. Além de propor uma formulação que incorpora o efeito de descontinuidades permeáveis ou impermeáveis no problema de fluxo em meios porosos. A técnica de descontinuidades fortes incorporadas se mostrou eficiente, em relação ao custo computacional, para simular o fraturamento, uma vez que permite discretizar o domínio do problema com malhas relativamente grosseiras e, ainda assim, capturar, adequadamente, o efeito de uma descontinuidade de espessura muito menor do que o tamanho dos elementos da malha. A metodologia desenvolvida neste trabalho foi capaz de simular adequadamente o problema de fraturamento hidráulico em meios contínuos ou em formações rochosas com fraturas naturais preexistentes. E os resultados obtidos contribuem para o melhor entendimento do mecanismo de fraturamento em formações rochosas e a influência dos vários fatores envolvidos no processo. / Hydraulic fracturing is a widely used technique in the petroleum engineering for the generation of a high conductivity channel in the rock formation, increasing the productivity or injectivity index of wells. This technique consists of injecting a fracturing fluid in the rock formation, under a high enough pressure to induce the rock failure. Once started, the fracture is converted into a high permeability channel for the flow of hydrocarbons. The hydraulic fracturing has been in charge of the economic feasibility of many oil fields around the world and understanding the mechanism that determine the fracturing as well as the search for methods to predict the geometry of the induced fracture and also determine the fluid pressure required for the fracturing to occur, are crucial to establish a better exploitation design for these oil fields. The main purpose of this work is to develop a new methodology to numerically simulate, in a robust, stable and efficient way, the hydraulic fracturing problem in low permeability rock formations using the strong discontinuity approach. In addition, it also proposes a formulation that embeds the effect of a permeable or impermeable discontinuity for the fluid flow into the finite element. The technique of embedded strong discontinuities has been proved to be an efficient manner to simulate the fracturing problem, since it allows to discretize the problem domain with relatively coarse meshes and capture, properly, the effect of a discontinuity much thinner than the size of the element. The methodology developed in this work was able to properly simulate the hydraulic fracturing problem in a continuous media or in reservoirs crossed by natural fractures. The results obtained have contributed to a better understanding of the fracturing mechanism in rocks and the influence of the numerous involver factors.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Foi desenvolvida uma técnica de medida de nível em vasos de pressão usando sondas térmicas resfriadas internamente por um fluido e análise dos dados experimentais com Redes Neurais Artificiais (RNA´s). Esse novo conceito de sondas térmicas foi testado em uma Bancada Experimental para Testes de Sondas de Nível (BETSNI) com duas seções de testes, ST1 e ST2. Dois projetos distintos de sondas foram construídos: Sonda de Tubos Concêntricos e Sonda de Tubo U. Um Sistema de Aquisição de Dados (SAD) foi montado para registrar os dados experimentais. Testes foram realizados tanto para condições de nível nas seções de testes em estado estacionário quanto para transientes. Os dados experimentais de temperatura e de nível obtidos foram usados para compor tabelas de treinamento e de verificação usadas para implementar RNA´s no programa RETRO-05, que simula um Perceptron de Múltiplas Camadas com Retropropagação. As análises mostraram que a técnica pode ser aplicada para medir o nível em vasos de pressão. As análises mostraram ainda que a técnica é aplicável para um número menor de entradas de temperatura que o inicialmente previsto no projeto das sondas e é robusta, aplicando-se mesmo quando ocorre a perda de alguma informação de temperatura. Dados experimentais disponíveis na literatura referentes a uma sonda térmica aquecida eletricamente também foram usados nas análises com RNA´s, produzindo bons resultados. Os resultados das análises indicaram que a técnica é eficaz e robusta, podendo ser aprimorada e aplicada para medidas de nível em vasos de pressão. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-11-11T09:20:05Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-11-11T09:20:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O amido é um polissacarídeo produzido pelos vegetais para reserva de energia e está disponível em abundância na natureza. Os amidos são preparados a partir de diferentes matérias primas, tais como trigo, cevada, milho, arroz, batata, batata doce ou mandioca. Na dieta humana o amido é utilizado como fonte de energia biológica. Na indústria de alimentos, o amido é utilizado para alterar ou controlar diversas características, como textura, aparência, umidade, consistência e estabilidade. Entretanto, há uma contínua procura por novas tecnologias para o desenvolvimento de novas propriedades funcionais para melhor adequação às necessidades do mercado. A radiação ionizante pode ser aplicada na modificação de macromoléculas como a do amido. O presente trabalho teve como objetivo estudar as características de amidos de batata, milho e mandioca (polvilho azedo) tratados com radiação ionizante e os correspondentes filmes comestíveis preparados com eles. Os amidos em pó foram submetidos à radiação em fonte de 60Co Gammacell 220 com doses de 0, 1, 5, 10 e 15 kGy, taxa de dose em torno de 1 kGy h-1. Para o estudo dos amidos foram empregadas técnicas de microscopia, análises térmicas, espectroscopia no infravermelho, difração de raios-X e viscosimetria. Para os filmes foram avaliadas propriedades mecânicas, análise instrumental da cor, capacidade de absorção e índice de solubilidade. Constatou-se que a radiação não influenciou a morfologia dos grânulos, a termogravimetria e o padrão de difração de raios-X. A viscosidade dos hidrogéis dos amidos diminuiu com o aumento da dose de radiação e estes apresentaram características de fluidos não-Newtonianos e pseudoplásticos. Na avaliação instrumental da cor dos filmes houve um ligeiro aumento no parâmetro b*(cor amarela). A força de ruptura dos filmes decresceu conforme aumento da dose de radiação aplicada dependendo do tipo de amido empregado na sua fabricação. A capacidade de absorção em água diminuiu e a solubilidade aumentou com a radiação. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Marco Antonio Oliveira da Silva (maosilva@ipen.br) on 2016-12-21T18:18:35Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-12-21T18:18:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Carregamentos transientes termo hidráulicos do tipo Steam Hammer são eventos comuns em sistemas de tubulações de vapor com grandes potenciais de catástrofes em plantas de geração de energia. Uma vez iniciado o evento, ondas de pressões são geradas com amplitudes, geralmente, de grande magnitude ocasionando altas pressões no sistema, ruídos, deformações, fadiga, com possibilidade de danos materiais e econômicos e em casos extremos fatalidades. Os procedimentos da indústria para análise deste tipo de sistema consistem realização de análises estáticas equivalentes ou análise de espectro de resposta com carregamentos caracterizados por meio de métodos analíticos baseados em hipóteses simplificadoras do fluido e fluxo. Neste trabalho é proposta a analise de sistema de tubulações por meio do método de integração numérica com superposição modal e carregamento caracterizado por método numérico com base no método das características. Comparações foram efetuadas entre os resultados obtidos pela metodologia proposta e os procedimentos da indústria, demonstrando que, dado ao alto grau de conservadorismo, os procedimentos da indústria acarretam em superdimensionamento de estruturas e tubulações ocasionando custos adicionais de projeto, sendo a otimização do projeto obtida aplicando-se a metodologia proposta no trabalho. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Étude d'un système innovant magnétothermique pour le chauffage et la climatisation sans gaz à effet de serre : application à un véhicule électrique.Ce travail de thèse est destiné à l'étude d'un système de climatisation et de chauffage basé sur la réfrigération magnétique. L'étude de ce système basé sur l'effet magnétocalorique (EMC)est structurée en deux parties: la première représente l'état de l'art, c'est-à-dire une analyse bibliographique des principaux systèmes de climatisation existants, des différentes études relatives à la modélisation numérique des systèmes de réfrigération magnétique, et les études ·les plus récentes concernant l'écoulement et le transfert thermique dans les microcanaux constituants la matrice du régénérateur magnétocalorique actif étudié dans cette thèse. Ensuite la deuxième partie comporte l'étude du coefficient de transfert thermique h entre le régénérateur solide et le fluide caloporteur, et la simulation du comportement d'un cycle AMR. Un modèle numérique est développé pour chacune des études. Le premier modèle permet de calculer le coefficient de transfert convectif h et d'évaluer l'influence sur ce même coefficient de la hauteur des canaux Hc et de la vitesse du fluide Vf, en considérant deux types de canaux: canaux à parois lisses et canaux à parois rugueuses. Ainsi l'effet de la rugosité de surface des matériaux sur l'écoulement et le transfert thermique est déterminé, et l'augmentation résultante de h est évaluée. Dans cette même partie une approche de dimensionnement du système de climatisation basé sur un cycle AMR est proposée pour application à la climatisation d'un véhicule électrique. Enfin ce travail est conclu par une synthèse comprenant les contributions de ce travail, ses limites, et les perspectives qui en découlent. / This work is intended for the study of an air conditioning system and heating based on themagnetic refrigeration. The study of this system based on the magnetocaloric effect (MCE) ismade in two parts: the first one represents the state of the art, that is a bibliographical analysis of the main existing air conditioning systems, the various studies relative to the numerical modelling of the magnetic refrigeration systems, and the most recent studies concerning fluid flow and heat transfer in the microchannels which constitute the matrix of the active magnetic regenerator studied in this work. Then the second part contains the study of the heat transfer coefficient h, between the solid regenerator and the coolant, and the simulation of the behaviour of an Active Magnetic Regeneration cycle. A numerical mode! is developed for each of the studies. The first one enables to calculate the convective heat transfer coefficient and to estimate the influence of the charmels height Hc and the fluid velocity Vf on the heat transfer coefficient.Two types of charmels are considered: charmels with smooth walls and charmels with rough walls. So the effect of the surface roughness of the magnetocaloric material on the fluid flow and the heat transfer is determined, and the resulting increase of h is estimated. An approach of sizing the air conditioning system based on a cycle AMR is proposed for an application in theair conditioning of a battery-driven vehicle. Finally this work is concluded by a synthesis including the contributions of this work, its limits, and the perspectives which ensue from it.