Thermal energy storage (TES) systems play a crucial part in the success of concentrated solar power as a reliable thermal energy source. The economics and operational effectiveness of TES systems are the subjects of continuous research for improvement, in order to lower the localized cost of energy (LCOE). This study investigates the use of spherical tanks and their role in sensible heat storage in liquids. In the two tank system, typical cylindrical tanks were replaced by spherical tanks of the same volume and subjected to heat loss, stress analysis, and complete tank cost evaluation. The comparison revealed that replacing cylindrical tanks by spherical tanks in two tank molten salt storage systems could result in a 30% reduction in heat loss from the wall, with a comparable reduction in total cost. For a one tank system (or thermocline system), a parametric computational fluid dynamic (CFD) study was performed in order to obtain fluid flow parameters that govern the formation and maintenance of a thermocline in a spherical tank. The parametric study involved the following dimensionless numbers: Re (500-7500), Ar (0.5-10), Fr (0.5-3), and Ri (1-100). The results showed that within the examined range of flow characteristics, the inlet Fr number is the most influential parameter in spherical tank thermocline formation and maintenance, and the largest tank thermal efficiency in a spherical tank is achieved at Fr = 0.5. Experimental results were obtained to validate the CFD model used in the parametric study. For the flow parameters within the current model, the use of an eddy viscosity turbulence model with variable turbulence intensity delivered the best agreement with experimental results. Overall, the experimental study using a spherical one tank setup validated the results of the CFD model with acceptable accuracy.

Inorganic salts are very promising as high-temperature heat transfer fluids and thermal storage media in solar thermal power production. The dual-tank molten salt storage system, for example, has been demonstrated to be effective for continuous operation in solar power tower plants. In this particular storage regime, however, much of the thermal storage potential of the salts is ignored. Most inorganic salts are characterized by high heats of fusion, so their use as phase-change materials (PCMs) allows for substantially higher energy storage density than their use as sensible heat storage alone. For instance, use of molten sodium-potassium eutectic salt over a temperature range of 260 to 560°C (the approximate operating parameters of a proposed utility-scale storage system) allows for a volumetric energy storage density of 212 kWhth/m3, whereas the use of pure sodium nitrate (T_m = 307°C) over the same temperature range (utilizing both sensible and latent heat) yields a storage density of 347 kWhth/m3. The main downside to these media is their relatively low thermal conductivity (typically on the order of 1 W/m-K). While low conductivity is not as much an issue with heat transfer fluids, which, owing to convective heat transfer, are not as reliant on conduction as a heat transfer mode, it can become important for PCM storage strategies, in which transient charging behavior will necessarily involve heating the solid-phase material up to and through the process of melting. This investigation seeks to develop new methods of improving heat transfer in inorganic salt latent heat thermal energy storage (TES) media, such as sodium / potassium nitrates and chlorides. These methods include two basic strategies: first, inclusion of conductivity-enhancing additives, and second, incorporation of infrared absorptive additives in otherwise transparent media. Also, in the process, a group of chloride based salts for use as sensible storage media and/or heat transfer fluids has been developed, based on relevant cost and thermophysical properties data. For direct conductivity enhancement, the idea is simple: a PCM with low conductivity can be enhanced by incorporation of nanoparticulate additives at low concentration (~5 wt %). This concept has been explored extensively with lower temperature heat transfer fluids such as water, ethylene glycol, etc. (e.g., nanofluids), as well as with many lower temperature PCMs, such as paraffin wax. Extension of the concept to high temperature inorganic salt thermal storage media brings new challenges—most importantly, material compatibility. Also, maintenance of the additive distribution can be more difficult. Promising results were obtained in both these regards with nitrate salt systems. The second heat transfer enhancement strategy examined here is more novel in principle: increasing the infrared absorption of a semitransparent salt PCM (e.g., NaCl) with a suitable additive can theoretically enhance radiative heat transfer (for sufficiently high temperatures), thereby compensating for low thermal conductivity. Here again, material compatibility and maintenance of additive dispersion become the focus, but in very different ways, owing to the higher temperatures of application (>600°C) and the much lower concentration of additives required (~0.5 wt %). Promising results have been obtained in this case, as well, in terms of demonstrably greater infrared absorptance with inclusion of additives.

Direct measurements of wintertime surface heat fluxes between the ocean and atmosphere in lead and polynya environments in the Canadian Arctic are presented. Such environments can yield very large vertical temperature gradients during the winter months and are particularly dynamic micrometeorological environments. We found that sensible heat fluxes can exceed +100 W m-2 during the winter months, much larger than most regional estimates (~ 0 W m-2). In addition, large heat fluxes are shown to affect the characteristics of the near surface temperature inversion (temperature increases with height). The height, depth and strength of the characteristic wintertime inversion are shown to be influenced in cases where large surface fluxes were observed. Such findings are likely to have implications on the regional and planetary heat budget, general circulation models and larger scale weather processes, which most often omit local scale heat fluxes in their analyses and calculations. / February 2016

La educación ha dado mucho peso a lo racional y se ha dejado de lado la primera razón del hombre, la razón sensible. Conectar con nuestras sensaciones e imágenes nos acerca a nuestro mundo interno. Se trata de integrar lo racional y lo sensitivo en el aprendizaje. Acercar al alumno a sí mismo es acercarlo a tomar contacto con sus ideas y pensamientos, con supotencial de acción y de resonancia ante lo que acontece alrededor. Formar personas empoderadas de su propio aprendizaje, creativas y capaces de interrogarse es uno de los objetivos del aprendizaje vivencial. Relatamos la experiencia de docencia en el Taller de Habilidades para la Comunicación, en la Facultad de Psicología de la UARM. Entre los objetivos del curso, se desarrollan capacidades necesarias en la formación del Psicólogo, aunque más allá de la carrera son necesarias para ejercer el rol humano en el escenario de la vida. Para esto utilizamos el arte, el juego y la imaginacióna través de la metodología de la Terapia de Artes Expresivas. Al plantear un aprendizaje basado en la experiencia sensible en un contexto académico surgen una serie de retos y dificultades, el más difícil radica en atravesar por la incertidumbre del encuentro y confiar en el proceso. Como sucede en la creación, es ahí cuando apare-cen las sorpresas.

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Cette thèse est une recherche sur l'évolution de l'ambiance d'un édifice, la gare Saint-Lazare, depuis sa construction jusqu'à notre époque. Depuis une dizaine d'années, des travaux pionniers de recherches historiques sur les ambiances architecturales et urbaines tentent de démontrer leurs pertinences et leurs capacités à renouveler la pensée des architectes sur le patrimoine bâti. Cette recherche s'inscrit dans cette modalité d'approche et ambitionne d'enrichir les pratiques opérationnelles habituellement mises en oeuvre aujourd'hui. L'enjeu est de montrer un passage possible entre une recherche historique dans le domaine des ambiances et la pratique d'aménagement. Il s'agit de proposer une méthodologie historique sur les ambiances architecturales pouvant contribuer à une meilleure connaissance du rôle des phénomènes sensibles dans l'histoire environnementale de la ville. Dans l'analyse du vécu des propagations sensibles, nous avons cherché à donner à chacun des documents du corpus la possibilité d'être significatif. L'histoire de l'ambiance est comprise à partir de ses singularités (la notion d'effet sensible), avec ses continuités et ses discontinuités, ses élasticités. Son écriture imposait la description de la réalité physique de l'espace de la gare Saint-Lazare, et l'enquête dans un corpus permettant de retrouver les ressentis ferroviaires qui furent offerts aux voyageurs. Matérialisation de l'espace ambiantal plus que géographie environnementale de la ville, cette thèse fonde un « terrain » sur lequel l'ambiance peut devenir un objet historique.

L’ordinaire musical fait de l’oreille le médium principal de son accomplissement, reléguant au second plan le corps et ses capacités de réception des éléments sonores. Lorsque l’oreille ne peut remplir son rôle, le corps déploie alors ses qualités sensibles. Fondamentalement, la musique s’incorpore et se révèle expérience incarnée. La réalité musicale des sourds exprime ainsi cette dimension profonde du musical qui, par essence, prend le corps pour lieu de concrétisation. Délaissant les qualités aurales de la musique, celles qui s’adressent à l’oreille, pour singulariser plus précisément la corpauralité, le sujet sourd dévoile l’ordinaire musical à lui-même en lui révélant son altérité. Altérité sensorielle, altérité culturelle mais encore altérité esthétique, l’expérience musicale sourde se veut être une figure extra-ordinaire de la musique. Penser l’expérience musicale sourde, c’est en un sens se rapprocher de l’essence même du musical et de son nécessaire accomplissement corporel. Au-delà du paradoxe qu’elle suppose, l’expérience sourde de la musique investit le sens commun pour lui offrir une possibilité de dépasser le cadre qui le conditionne, décadrant l’ordinaire musical de son audiocentrisme pour signifier ce qui, au cœur de l’existence musicale, semble se présenter comme un principe fondamental : l’incarnation. / The musical ordinary makes the ear the main medium for its fulfillment and relegates the body and its sound perception capacities to a position of second importance. When the ear cannot play its role, the body does deploy its sensible qualities. Essentially, music embodies and reveals itself a personified experience. The musical reality of the Deafs thus expresses this deep dimension of the musical which, in essence, takes the body as a place of realization. In the abandon of the aurals of music, those which address the ear, the deaf experience allows to single out the corpaurality more specifically and as such reveals the alterity of the musical ordinary. Sensory alterity, cultural alterity, but also the aesthetic alterity, the deaf musical experience presents itself as an extra ordinary figure of music.Approaching the deaf musical experience, is in a way getting closer to the essence of the Musical and its necessary corporeal fulfillment. Beyond the paradox it implies, the deaf experience of music invest the common sense to offer a possibility to go beyond the framework that governs it, detaching the musical ordinary from its audiocentrism to mean what, at the centre of the musical existence, seems to present itself as a crucial principle: the embodiement.

Beaucoup d’applications en ingénierie demandent l’utilisation de matériaux intelligents qui peuvent se déformer en réponse à un stimulus extérieur. C’est dans ce contexte, que s’est posé ce projet de recherche. Bénéficiant d’un environnement pluridisciplinaire, grâce à l’association de deux axes de l'Institut Pascal : l’axe MMS (Mécanique, Matériaux et Structures) et l’axe PHOTON (Axe Photonique, Ondes, Nanomatériaux), cette thèse s’intègre parfaitement dans l’action transversale "Matériaux et Modélisations multi-échelles" du laboratoire. La première partie de ce travail s'appuie sur un système expérimental mis au point par une équipe américaine [Chang_10] qui permet la mesure sans contact du pH d'une solution en exploitant les caractéristiques photoniques du système. Ce système est composé d'un réseau d'hydrogel fixé sur un substrat rigide. Un modèle numérique est développé dans le but de simuler le fonctionnement de l'ensemble et d'optimiser le réseau d'hydrogel en vue d'applications dans le domaine médical. La seconde partie de ce travail concerne le développement d'une théorie sur le comportement mécanique de polymères sensibles à la lumière. L'objectif est d'établir une relation liant la déformation du matériau à l’intensité lumineuse. Les résultats obtenus sont comparés avec les résultats expérimentaux issus de la littérature. L'influence des interactions entre les molécules d'azobenzènes sur la déformation du matériau est étudiée. / Many engineering applications involve stimuli-responsive materials that can change their shape under the action of an external stimulus. It is in this context that this project takes place. Thanks to a multidisciplinary environment with the association of two lines of research of the Institut Pascal: the Mechanical area (Mechanic, Materials and structure) and the Photonic area (Nanostructures and Nanophotonics), this PhD perfectly fits with the “Materials and multi-scale Modeling” transversal action of the laboratory. The first part of this work relies on an experimental system developed by an American team [Chang_10] which allows to measure the pH of a solution without contact, making use of its photonic characteristics. This system is composed of a hydrogel network fixed on a rigid substract. A numerical model is developed in order to simulate its behavior and optimize the hydrogel network with a view to applications in the medical domain. The second part of this PhD is related to the development of a theory on the mechanical behavior of photo-sensitive polymers. The aim is to establish a link between the material deformation and the light intensity. The obtained results are compared to experimental ones from literature. The interaction influence of the azobenzenes molecules on the material strain is studied.

Cette recherche propose un questionnement de l'accessibilité à l'espace public urbain à travers la problématique des ambiances architecturales et urbaines : qu'est ce qu'un espace accessible du point de vue sensible ?. Son intérêt réside dans le croisement qu'elle propose entre les dimensions architecturales (environnement construit), sensori-motrice (motricité du citadin) et sociale (sociabilité publique) du problème. La notion de configuration sensible organise cette triade. L'environnement sensible de l'espace public urbain n'est ni neutre, ni homogène, ni uni sensoriel du point de vue de l'usager et des pratiques cheminatoires. Il mobilise l'activité perceptive du passant, offre des prises à l'action, instrumente les contextes de l'interaction sociale. Or cette mise en forme sensible de l'espace urbain convoque du langage : elle est analysable à travers la multiplicité des manières de décrire l'environnement. Elle est observable également dans les modes d'attention perceptive et d'expression corporelle qu'elle mobilise chez le citadin. Les résultats de l'étude sont de deux ordres. Au niveau théorique, cette recherche contribue à l'avancée de la problématique traitant de la praxéologie de la perception ordinaire. Le propos est de mieux comprendre comment la dimension sensible (perceptive et environnementale) participe d'une logique de l'action en public. Au niveau pratique, il s'agit d'élaborer des outils d'analyse pouvant aider les concepteurs à mieux penser "l'hospitalité" de l'espace public urbain. A cet égard, penser l'accessibilité des villes pour tous suppose de montrer comment l'environnement urbain contribue ou pallie aux situations handicapantes.

La circulation atmosphérique en Afrique de l'Ouest est caractérisée par des vents de sud-ouest (mousson) pendant la saison humide et par des vents de nord-est (harmattan) pendant la saison sèche. Cette alternance des saisons est due aux variations de pression liée à l'état des surfaces (rugosité, albédo, végétation) en réaction au forçage solaire. Ces mêmes états de surface génèrent une variabilité de flux turbulents de surface et des circulations secondaires qui rendent complexes les analyses des mesures effectuées sur place en vue de documenter les interactions surface-atmosphère. La modélisation fine échelle (LES) couramment utilisée dans l'étude de la couche limite atmosphérique est requise pour pouvoir palier à ces difficultés en raison de sa capacité à prendre en compte les flux turbulents en 3D et sur topographie complexe. Notre site d'étude est le bassin versant d'ARA située au Nord du Bénin dans un contexte Soudanien avec des propriétés de surface variables. Une analyse climatique est effectuée sur la base des observations de radiosondage, de radar UHF et de stations au sol afin d'extraire des données composites représentatives des saisons sèche et humide. Ces données composites ont servi par la suite à forcer le modèle Méso-NH dans sa version LES. Pour pouvoir caractériser les échelles de longueur des flux turbulents de surface relatives aux saisons sèche et humide, les données standard de forçage de surface de Méso-NH que sont le relief GTOPO30 (1km de résolution) et la végétation ECOCLIMAP (1km de résolution) ont été respectivement remplacer par le SRTM (90m de résolution) et les données de SPOT/HRV (20m de résolution) reéchantillonné à 90m de résolution. A l'aide d'outils statistiques comme la variographie 2D et le suivi Lagrangien, il ressort que la variabilité spatiale de la chaleur sensible H est gouvernée par le couple vent-relief tandis que celle de la chaleur latente E est difficile à mettre en lien sur végétation hétérogène (SPOT/HRV) en saison sèche. En saison humide, la variabilité spatiale du champ H dépend du vent tandis que celle du champ E dépend de la végétation. Cette étude révèle dans tous les cas que les échelles caractéristiques de ces deux champs diffèrent dans les mêmes conditions de forçage de surface et atmosphérique. / West Africa atmosphere circulation is characterized by south-westerly wind (monsoon regime) during the wet season and north-easterly wind (harmattan regime) during the dry season. This alternation of wind regime is due to surface pressure variability linked to surface heterogeneities. Surface heterogeneities generate surface flux variability, secondary circulation and make complex analysis when trying to document surface-atmosphere feedbacks. LES modelling usually used for boundary-layer studies due to its potential to take into account 3D turbulence over complex topography, is used here to overcome these difficulties. Our site of interest is located in north of Benin characterized by Soudanian climate and heterogeneous surface properties. Climate analysis are first performed with radiosoundings, UHF radar, and EC station data in order to extract composite profile representing dry and wet season.. These composite profiles are then used to force atmosphere part of the Méso-NH LES model. To characterize turbulent fluxes length scales relative to dry and wet season, standard surface forcing data with Méso-NH like GTOPO30 orography (1km ) and ECOCLIMAP vegetation (1km) are respectively replaced by SRTM (90m) and SPOT/HRV vegetation data (20m) resampled to 90m. Along with statistical tools like 2D variography and Lagrangian, we notice that during dry season on heterogeneous vegetation, sensible heat flux H is more driven by wind and orography while we not able to discuss the latent heat flux E case. During wet season with the same surface forcing, it appears that H is driven by wind while E is more dependent to vegetation variability. Our study concludes in all case that H and E are not characterized by the same length scale.