Cette thèse traite des effets de la turbulence atmosphérique sur la propagation d'ondes de choc acoustiques. Ces effets sont d'un grand intérêt pour des applications comme le bang sonique, le buzz saw noise ou le tonnerre. Une méthode numérique unidirectionnelle est développée pour modéliser et simuler la propagation tridimensionnelle d'ondes de choc acoustiques en milieu hétérogène en mouvement. Elle repose sur une approche à pas fractionnés qui permet de prendre en compte efficacement les différents mécanismes physiques présents. Pour s'attaquer à des problèmes 3D réalistes (de l'ordre du milliard de degré de liberté), l'implémentation de la méthode est réalisée en utilisant le paradigme de programmation parallèle " single program multiple data ". La validité de cette méthode est évaluée sur différents cas tests. La méthode est appliquée à l'étude des effets de la turbulence atmosphérique sur la propagation du bang sonique dans la couche limite planétaire. Ainsi, le bang sous trace et le bang dans la zone d'ombre sont calculés pour la configuration hypersonique développée dans le projet européen ATLLAS II. Enfin, la focalisation de chocs faibles sur une caustique cuspidée est simulée. Cela est, à notre connaissance, la première étude de la stabilité d'une caustique non linéaire à des perturbations dues à un écoulement. / This thesis deals with the effects of atmospheric turbulence on the propagation of acoustical shock waves. These effects are of major interest for applications such as sonic boom, buzz saw noise or thunder. A numerical one-way method is developed to model and to simulate three-dimensional nonlinear propagation of acoustical shock waves in a moving heterogeneous medium. It relies on a split-step approach that permits to take into account efficiently the different involved physical mechanisms. To tackle realistic 3D problems (of order of one billion of degree of freedom), the implementation of the method is done using the parallel single program multiple data paradigm. Validity of this method is assessed using multiple test cases. The method is applied to investigate the effects of atmospheric turbulence on sonic boom propagation through the Planetary Boundary Layer. Hence, both under-track boom and boom in the shadow zone are studied for a hypersonic configuration developed in the European project ATLLAS II. Finally, the focusing of weak shock waves on a cusped caustic is simulated. It is the first study of the stability of a nonlinear caustic to flow perturbations to our knowledge.

Le travail de cette thèse constitue une contribution à l'étude des capteurs solaires thermiques. Ainsi, nous cherchons à comprendre les mécanismes d'écoulement et de transfert en convection naturelle interne, en géométrie tridimensionnelle dans la lame d'air d'un capteur solaire dans le but de trouver la conception optimale qui permet un contrôle thermique adéquat et une performance énergétique.Une partie de cette thèse est donc consacrée à une simulation numérique basée sur la mise au point d'un modèle de la convection naturelle dans la lame d'air de forme parallélépipédique fermée contenant de l'air et inclinée d'un angle α. Les simulations ont été faites afin de déterminer les champs de température et de vitesse sous l'influence de la variation de l'épaisseur de la lame d'air, le flux de chaleur apporté à l'absorbeur et la présence d'obstacles dans la lame d'air. Ces simulations ont été effectuées avec et sans rayonnement dans la lame d'air. Le logiciel de calcul utilisé pour cette étude est le CFD fluent, basé sur la méthode des volumes finis Les résultats obtenus montrent l'influence de l'épaisseur de lame d'air sur le régime d'écoulement ; ce dernier peut être stationnaire stable ou instationnaire. Les valeurs du coefficient du transfert thermique ont été calculées pour tous les cas étudiés et une comparaison de l'écoulement avec et sans rayonnement a été faite. / This thesis aims to study the solar thermal collectors. Thus, we seek to understand the mechanisms of natural convective heat transfer in the air gap of a solar collector, in order to find an optimal design which allows adequate thermal control and energy performance.Part of this thesis is devoted to the numerical simulation using fluent, based on the development of natural convection model in an inclined parallelepiped air gap of solar collector. Fluent CFD software is based on the finite volume method. The simulations were carried out to determine the velocity and temperature fields under the effect of the air gap thicknesses, the heat flux provided to the absorber and the presence of obstacles in the air gap. The results show the effect of the air gap thickness on the flow regime, which can be steady or unsteady. These simulations were performed with and without the coupling of convection-radiation in the air gap. Values of the coefficient of heat transfer was calculated for different cases and a comparison for both cases with and without taking into account radiation was made. The numerical study was followed by an experimental work based on the study of solar collector. To reduce heat losses, experiments were carried out to evaluate the thermal behavior of solar collector under external conditions (sunshine, temperature...etc) and the coolant flow rate for various gap air thicknesses. The results show the effect of the air gap thickness on the thermal performance and the importance of having an optimum thickness for better performance. Similarly, the introduction of barriers also contributes to improve the performance of the solar collector.

Cette thèse présente des travaux de modélisation mathématiquede la réponse au traitement en oncologie appliquée à trois pathologies différentes.La première partie traite du cas des GIST et de la réponse à la thérapie ciblée.Deux modèles sont décrits afin d’étudier différents critères de suivie del’évolution tumorale. La deuxième partie porte sur les tumeurs colorectales etla réponse à la radiothérapie. Un premier modèle d’équations aux dérivées partielles,couplé à un modèle décrivant l’examen du PET-scan, est mis en place,puis il est simplifié afin de rendre la phase de calibration plus rapide. Cetteméthode est testée sur deux cas cliniques.La dernière partie traite des tumeurs ORL sous radiothérapie. Une méthodede personnalisation du modèle, similaire à celle de la partie précédente, est miseen place et est testée sur six cas cliniques. / We first present two mathematical models to simulate the evolution and theresponse to treatments of GIST.Then, we study colorectal tumors and radiotherapy response. We present apartial differential equations model to simulate the tumor evolution, the responseto radiotherapy and the PET-scan. We introduce a simplification of thefirst model to develope a calibration technic based on medical images of thetumor. Two applications on clinical cases are presented.To finish, a similar method is adapted to ORL tumors and response to radiotherapyand tested on six clinical cases.

Résumé : La réduction du bruit tonal des ventilateurs basse vitesse est un défi très important pour l’industrie. Lorsqu’il émerge du bruit large bande, ce rayonnement est la source de gênes auprès de la population, que ce soit pour de petits ventilateurs d’ordinateurs ou de gros ventilateur miniers. Afin de contrôler le bruit tonal, de nombreuses techniques ont été développées au fil de ces dernières décennies. Une méthode alliant simplicité et efficacité se démarque néanmoins : le contrôle par obstruction de l’écoulement. Malgré les études menées jusqu’alors, les mécanismes aéroacoustiques de réduction du bruit associés à cette méthode restent mal compris. Pour répondre à cette problématique, ce projet de Doctorat s’intéresse à l’étude de l’intéraction entre l’obstruction et le ventilateur au moyen de simulations aéro-acoustiques. De plus, une méthodologie numérique de design de l’obstruction est proposée afin de réduire les coûts associés aux multiples test expérimentaux. / Abstract : Tonal noise radiated by low-speed fans is a prime challenge for many industries. When this component emerges from the broadband noise, the acoustic radiation is particularly harsh for the human ear, whether it comes from a small computer cooling fan or from a large mine ventilation fan. Several methods have been developed over the last decades to control tonal noise. Nevertheless, one simple and efficient technique stands out: the adaptive passive control with flow obstruction. Despite all the research conducted on this method, the aeroacoustic mechanisms responsible for the noise reduction are not fully understood. Therefore, the present thesis aims at investing the obstruction-fan interaction using aeroacoustic simulations. Moreover, a numerical design methodology is proposed to reduce the cost induced by extensive experimental tests.

Le présent travail s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre le Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique à l'École Centrale de Lyon (LMFA-ECL), Turbomeca et l'ONERA. Le sujet de recherche porte sur l'interaction rouet-diffuseur et sur l'entrée en régime de pompage d'un étage de compresseur centrifuge transsonique à fort taux de compression étudié à vitesse de rotation de croisière (0,927Nn). L'alimentation des analyses est réalisée par trois méthodes de mesures et deux types de simulations numériques. Le module d'essai est installé sur le banc d'essai 1 MW du LMFA. La caractérisation expérimentale du compresseur TM est réalisée par le biais de mesures de pression et température auxquelles sont adjointes des mesures du débit et de la vitesse de rotation de la roue mobile. La description de l'écoulement interne au compresseur s'appuie sur les résultats de sondages par Anémométrie Laser à effet Doppler (LDA) et de mesures de pression à haute fréquence. Les simulations numériques sont réalisées par l'intermédiaire du code de calcul elsA développé par l'ONERA, qui permet de résoudre le système d'équations de Navier-Stokes couplé à un modèle de turbulence k-l de Smith. Deux modélisations de l'interaction rouet-diffuseur permettent de générer des champs aérodynamiques stationnaires (modèle plan de mélange) et instationnaires (modèle chorochronique). La comparaison entre les données expérimentales et numériques est très satisfaisante et permet alors de profiter pleinement de la richesse des informations numériques. L'examen détaillé de l'écoulement interne au rouet pour trois points de fonctionnement (à débit bloqué, à rendement maximum et à proximité du pompage) révèle que, du blocage vers le pompage, l'évolution de l'intensité et de la taille du tourbillon de jeu est le point de départ d'un enchaînement de mécanismes conduisant à la dilatation du sillage de la structure jet-sillage. Pour l'écoulement en amont du diffuseur, ceci ce traduit en moyenne temporelle par une augmentation de l'incidence principalement au voisinage du moyeu. L'onde de choc en amont des aubes du diffuseur remonte à mesure que le débit du compresseur diminue. La trajectoire de l'écoulement principal bascule du côté de la face en dépression vers le côté de la face en pression du canal inter-aubes du diffuseur. La cartographie des nombreux décollements de couches limites est également modifiée à l'approche du pompage. Les structures instationnaires majeures sont produites par l'interaction de l'onde de choc en amont des aubes du diffuseur avec les pales du rouet. Des ondes de pression progressives et des poches à faible nombre de Mach sont ainsi générées. Les ondes pression impriment d'intenses fluctuations au champ de vitesse qui favorisent le processus de mélange. En conséquence, les couches limites sont plus robustes vis-à-vis des décollements (en moyenne temporelle). Le défilement instationnaire des poches à faible nombre de Mach engendre une dissymétrie marquée des conditions d'alimentation du diffuseur dans la direction azimutale. Au cours du changement de point de fonctionnement en allant du débit bloqué vers le pompage, les ondes de pression se renforcent et la taille des poches à faible nombre de Mach diminue. De ce fait, les conditions sont plutôt favorables à retarder l'entrée en pompage du compresseur qui est localement initié en amont du diffuseur aubé. Le pompage du compresseur est provoqué par un changement rapide de la structure supersonique de l'écoulement en entrée de diffuseur qui est alors déstabilisée par les fluctuations de pression des ondes progressives. / The present work is in line with a collaboration between the Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique at École Centrale de Lyon (LMFA-ECL), Turbomeca and ONERA. The subject is focused on impeller-diffuser interaction and phenomena occurring during surge ignition of a transonic centrifugal stage with high-compression ratio at cruise rotation speed (0,927Nn). The analysed data come from three measurement devices and two kinds of numerical simulations. The 1MW LMFA-ECL test rig was used for carrying out the experiments on the centrifugal compressor stage. The global performances were obtained by pressure, temperature, mass flow rate and rotation speed measurements. The internal flow field properties were probed by Laser Doppler Anemometry (LDA) and high frequency pressure measurements. The computations were performed with the elsA software developed at ONERA. The code solves the compressible Reynolds Averaged Navier-Stokes equations associated with the two-equations (k-l) turbulence model of Smith. Two models of impeller-diffuser interaction were used to simulate the flow within the compressor. The first model is based on the Averaged Passage equations, gives a stationary description of the internal flow fields. The second model is based on the phase lagged approach and allows access to the unsteady phenomena. A good agreement between experiments and simulations was obtained, which justifies the use of the CFD results for the flow field analysis. Analysis of the flow development within the impeller were carried out for three operating points (choke, peak efficiency and close to surge). This study shows that, from choke to near surge, the development of the tip clearance vortex is the starting point of a sequence of physical mechanisms which lead to an extend of the wake of the jet-wake structure. The change in flow field at impeller exit tends to increase the upstream incidence of the vaned diffuser, especially close to the hub. The vane bow shock wave progresses in the impeller passages when the operating point moves from choke to near surge. The location of the main flow moves from suction side to pressure side of the vaned diffuser passage. The topology of the boundary layer separations within the diffuser passage is deeply affected when approaching surge. The main unsteady structures are generated by the interaction between the bow shock wave and the impeller blades. Progressive pressure waves and low Mach number flow bubbles are generated by this locally time-spaced interaction phenomenon. The pressure waves lead to strong fluctuations of the velocity field. As a consequence, the boundary layer becomes more resistant in relation to the separations (in term of time-averaged point of view). In time-averaged point of view, the low Mach number flow bubbles lead to inhomogeneous conditions at the vaned diffuser inlet along the azimuthal direction . From choke to near surge operating point, the strength of the pressure wave increases whereas the size of the low Mach number flow bubbles decreases. These conditions are quite favourable to push back the surge limit which is locally initiated in the inlet part of the vaned diffuser. The surge of the compressor is produced by a rapid change in supersonic flow structure at diffuser inlet. The pressure fluctuations due to the progressive waves lead to destabilise the new supersonic flow configuration and degenerate in the global instability of the compressor flow.

Cette étude porte sur le transfert thermique pariétal dans un canal plan turbulent. L'étude est théorique et numérique. Nos simulations directes (DNS) sont effectuées avec le code de calcul Incompact3d. On a porté un intérêt particulier aux grandeurs que l'on trouve dans les bilans des flux thermiques turbulents et de la variance de la température : ces données permettent de valider les modèles de type RANS. On analyse également nos simulation à l'aune de statistiques plus fines, telles que les corrélations en 2 points. On distingue 2 traitements de la thermique dans le cas du canal plan turbulent : avec ou sans prise en compte du transfert thermique conjugué (couplage thermique fluide/solide). Pour les cas avec transfert thermique conjugué, on a mis en évidence une condition de compatibilité dans l'espace spectral entre la température et le flux de chaleur à l'interface fluide-solide. En l'absence de transfert thermique conjugué, notre étude se borne aux conditions limites qui sont une combinaison linéaire à coefficients constants de la température et du flux de chaleur à la paroi (Dirichlet, Neumann, Robin). Pour ces conditions aux limites simples, on met en évidence une condition de compatibilité entre les valeurs pariétales de la variance de la température et la partie normale de la dissipation associée. D'une part, cette relation souligne les limites des simulations avec une température ou un flux imposé à la paroi. D'autre part, elle permet de construire des conditions de type Robin sur-mesure qui donnent des résultats proches de ceux obtenus avec transfert thermique conjugué pour la configuration du canal plan turbulent. / This study focuses on the turbulent heat transfer in the turbulent channel flow configuration. Our Direct Numerical Simulations are performed using the open-source code Incompact3d. As our target is to produce data for RANS models validation, the budgets of the turbulent heat fluxes and of the temperature variance are extracted. Two-point correlations for the temperature and wall-normal heat flux are also presented to deepen our analysis. Regarding the thermal field, 2 configurations are considered: with and without conjugate heat transfer (thermal coupling between the fluid and solid domains). For conjugate heat transfer cases, a novel compatiblity condition, expressed in the spectral space, connects the temperature and wall-normal heat flux at the fluid-solid interface. For non-conjugate cases, our study is limited to boundary conditions that impose a linear combination of the temperature and wall-normal heat flux at the wall using constant coefficients (Dirichlet, Neumann, Robin). For such simple boundary conditions, a novel compatibility condition is obtained which connects the wall-value of the temperature variance and the wall-normal part of the associated dissipation rate. On one hand, this condition highlights the limitations of an imposed temperature or heat-flux at the wall. On the other, it allows us to build tailored Robin boundary conditions able to reproduce satisfactorily present conjugate heat-transfer results in the channel flow configuration.

Le procédé de fabrication par RTM (Resin Transfer Molding) a été étudié numériquement à l’aide de la méthode XFEM (eXtended Finite Element Method) combinée avec la méthode Level set. La méthode XFEM permet d’obtenir une bonne précision numérique de la pression près du front d’écoulement, où son gradient est discontinu. Les fonctions de forme enrichies de la méthode XFEM sont proposées à l’aide des valeurs de Level set en vue de décrire correctement l’interpolation avec le front d’écoulement. En plus, la méthode de Level set est utilisée pour transporter le front d’écoulement à chaque pas de temps durant le remplissage du moule. Les valeurs de Level set sont calculées à l’aide d’une méthode de Galerkin implicite. Le solveur multi-frontal d’IPSAP a été utilisé pour la résolution du système. Cette étude a été validée en comparaison avec les solutions analytiques.En outre, une méthode de localisation avec XFEM et la méthode Level set a été proposée afin d’améliorer l’efficacité de calcul. Elle permet de réduire le domaine de calcul près du front d’écoulement. Par conséquent, le temps de calcul est fortement réduit grâce à cette méthode. Un test d’efficacité a été fait avec des modèles simples en écoulement laminaire ou radial.Quelques exemples d’application sont présentés pour illustrer la capacité de cette méthode. Une pale d’éolienne a également traitée comme application industrielle. Enfin, une interface d’utilisateur graphique a été développée en vue de fournir une facilité des pré- et post-processus. / Numerical simulation for Resin Transfer Molding (RTM) manufacturing process is attempted by using the eXtended Finite Element Method (XFEM) combined with the level set method. XFEM allows to obtaining a good numerical precision of the pressure near the resin flow front, where its gradient is discontinuous. The enriched shape functions of XFEM are derived by using the level set values so as to correctly describe the interpolation with the resin flow front. In addition, the level set method is used to transport the resin flow front at each time step during the mold filling. The level set values are calculated by an implicit characteristic Galerkin FEM. The multi-frontal solver of IPSAP is adopted to solve the system. This work is validated by comparing the obtained results with analytic solutions.Moreover, a localization method of XFEM and level set method is proposed to increase the computing efficiency. The computation domain is reduced to the small region near the resin flow front. Therefore, the total computing time is strongly reduced by it. The efficiency test is made with simple channel or radial flow models. Several application examples are analyzed to demonstrate ability of this method. A wind turbine blade is also treated as industrial application. Finally, a Graphic User Interface (GUI) tool is developed so as to make easy the pre/post-processing of the simulation.

Le latex est utilisé dans les mortiers industriels dans le but d’améliorer les propriétés de ce matériau, tels que la maniabilité de la pâte à l’état frais, l’adhésion sur le support pour les mortiers-colles et les propriétés mécaniques à l’état durci du matériau. Ainsi l’adsorption du latex sur les phases minérales du ciment a un impact sur la rhéologie et les propriétés mécaniques du mortier frais et durci. Ce comportement résulte des interactions du latex avec les phases cimentaires et de l’avancement des différentes réactions d’hydratation elles-mêmes affectées par la présence de latex. Or, ces interactions ne sont toujours pas bien comprises du fait de la réactivité du ciment. L’objectif de ce travail est de mieux comprendre le rôle du latex en particulier l’influence de ses caractéristiques notamment la taille, le dosage et la densité surfacique de charge du latex, sur le comportement rhéologique du mortier au jeune âge et de ses propriétés à long terme en s’affranchissant de tous les effets liés à l’hydratation du ciment. Pour cela, nous travaillons avec un système modèle inerte qui permet de rendre compte des effets induits par le latex en s’affranchissant de la réactivité du ciment. L’influence des caractéristiques du latex sur les propriétés mécaniques d´une suspension de minéral inerte est estimée par des mesures de rhéométrie dynamique. Les résultats sont corrélés à l’adsorption des particules de latex sur la surface du minéral inerte qui estimée à travers l’établissement des isothermes d’adsorption. Pour ce faire, l’adsorption des différents latex est réalisée sur des surfaces planes de silice (lames de verre) couvertes d’hydrates de silicates de calcium C-S-H (principal hydrate de ciment). L’adsorption du latex sur le minéral inerte est observée directement par microscopie : soit par microscopie optique dans le cas des latex de grande taille (1µm) soit par microscopie à force atomique dans le cas de latex de petite taille (210nm). Les isothermes d’adsorption obtenues des trois latex étudiés, différant soit par la taille soit par la charge, ont montré que, à concentration massique équivalente, le latex chargé s’adsorbe plus que le non chargé, et le latex de petite taille s’adsorbe plus que le gros latex parce qu’il y a plus de particules en interaction avec la surface. La topographie d’adsorption des particules de latex sur la surface est également différente : les latex chargés apparaissent beaucoup plus agrégés que le latex non chargé. La filmification des latex n’est pas observée pour les dosages de latex étudiés. Un accord qualitatif a été obtenu avec les simulations numériques, par méthode Monte Carlo, de l’adsorption des latex. En ce qui concerne les propriétés rhéologiques, les mesures ont été réalisées sur des suspensions de calcite dans une solution saturée d’hydroxyde de calcium. Ces mesures mettent en évidence la contribution des particules de latex au réseau granulaire qui se traduit par l’augmentation de la déformation critique avec la quantité de latex. / Latex is used in industrial mortars to improve the material properties. This behaviour is obviously related to the interactions between cement phases and latex which are still not understood. In this frame, the aim of the present work is to understand the role of latexes in mortar in particular how the various latex characteristics, such as the latex chemistry surface, or the latex size, influence the characteristics of this complex granular system. The major issue concerns the reactivity of the cement: indeed, several parameters are modified during cement hydration which governs the development of the paste mechanical properties. Consequently in order to avoid side effects due to cement hydration, we studied the effect of different latexes on an inert model system able to mimic cement paste. Three different latexes differing from each other in their size and also in their surface charge and surface chemistry were used. The distribution of the different latexes between the interstitial solution and the mineral surface was evaluated using microscopy methods for different latex amounts and correlated to mechanical characteristics of the paste estimated from dynamic rheometry measurements.The adsorption measurements are performed on a flat surface (glass slide) covered by C-S-H in equilibrium with saturated lime solution. The adsorption of latex particles on mineral surface is observed by Atomic Force Microscopy for the smallest latex (210nm) and optical microscopy for the biggest one (1µm). The results obtained show a difference of adsorption latex and how the particles are arranged onto the surface. For the same mass of latex introduced initially, the charged latex are the most adsorbed and appear more aggregated than no charged latex, the small latex is adsorbed more than the big one. The latex filmification is not observed in the case of our study. Qualitatively, the numerical simulations using Monte Carlo simulations are in agreement with experiments.Concerning the rheological measurements, we used calcite suspensions in equilibrium with saturated lime solution. The results report the contribution of different latex characteristics on mechanical properties of mineral particles and latex networks. The critical strain (maximum strain supported by the solid network) increases with the amount of latex.

Le formage incrémental est un procédé innovant de mise en forme des tôles métalliques utilisant un outil rigide à bout hémisphérique piloté par une machine à Commandes Numériques. La tôle encastrée sur son contour est déformée localement suivant une trajectoire d'outil, définissant ainsi la forme finale de la pièce. Les avantages de ce procédé sont sa très grande flexibilité, son faible coût d'outillage, et sa capacité à raccourcir la chaîne de conception et de fabrication. Le respect de la demande de diminution des coûts, et des délais de développement a rendu la simulation numérique incontournable. De nombreux modèles robustes de simulation basés sur la méthode des éléments finis permettent de prédire la formabilité et la qualité de la géométrie d'une pièce. Les algorithmes classiques de la simulation garantissent des résultats de qualités mais les temps de calculs nécessaire sont encore très élevés. Dans ce contexte, une Approche Simplifiée a été développée afin de réduire les temps de calculs. Cette approche permet de se soustraire à l'intégration de l'outil et de son contact avec la tôle dans l'algorithme de simulation numérique, en les remplaçant par une imposition locale et évolutive de déplacement sur certains nœuds supposés être en contact avec l'outil. Un complément est proposé dans cette thèse pour diminuer la durée d'une séquence de simulation, en utilisant un élément coque triangulaire DKTRF (Discrete Kirchoff Triangle Rotation Free). Cet élément permet de tenir compte des effets de membrane et de flexion avec un nombre de degré de liberté restreint, car les termes en flexion sont définis en fonction des déplacements nodaux des éléments adjacents. L'intégration de cet élément associé à l'Approche Simplifiée pour un maillage régulier dans un problème élasto-plastique donne des résultats géométriques et comportementaux cohérents avec des temps de calculs considérablement réduit par rapport aux simulations numériques effectuées sous ABAQUS®. Les résultats obtenus à l'aide de la simulation numérique d'un cas-test sont par la suite comparés à des résultats expérimentaux, permettant ainsi de valider le modèle et d'étudier les influences des paramètres du procédé sur la pièce finale. Pour ce faire, une méthodologie d'essai expérimentale est développée afin de mieux estimer l'efficacité du procédé de formage incrémentale sur une machine à Commandes Numériques. La technique de mesure utilisée pour caractériser la géométrie (épaisseur et profil) de la pièce est la méthode de numérisation. Cet outil de mesure, retranscrit le plus fidèlement la géométrie de la pièce par l'intermédiaire de caméras et d'un logiciel de post-traitement. Particulièrement bien adapté pour l'évaluation du profil, la méthode d'acquisition reste cependant à optimiser notamment pour l'évaluation de l'épaisseur de la tôle / The incremental sheet forming (ISF) is an innovative process in sheet metal forming method by using a hemispherical rigid tool controlled by Computerized Numerical Control machine (CNC). The clamped sheet is locally deformed following a tool path, defining thus the final geometry of the part. The advantages of this method are its high flexibility, its low tooling cost, and its ability to shorten the design and manufacturing chain. The application of the reduction of the overall costs, and development time made the numerical simulation essential. Many robust simulation models based on the finite element method enable to predict the formability and the geometrical quality of the part. Classic algorithms of simulation ensure reliable quality results but necessary computation times (CPU) are still very long. In this context, a Simplified Approach has been developed to reduce the computation time. This approach allows avoiding the integration of the tool and its contact with the sheet into the numerical simulation, by replacing them with a local and progressive displacement imposition of certain nodes supposed to be in contact with the tool. A complementary solution is proposed within this thesis to reduce the CPU times of a simulation sequence, by using a shell element called DKTRF (Discrete Kirchhoff Triangle Rotation Free). This element takes account of the membrane and bending effects with restricted numbers of degrees of freedom, as the flexion terms are defined in accordance with the nodal translational displacements of the adjacent elements. The integration of this element combined with the Simplified Approach for a regular mesh in an elastoplastic problem gives consistent outcomes in geometric and behavioural, with significant diminution of CPU times in comparison with the industrial numerical simulation performed on ABAQUS©. Results obtained by means of numerical simulation of a study case are then compared with experimental results, thereby enabling to validate the model and to study the influences of process parameters on the final piece. To do this, an experimental test procedure is developed in order to evaluate the efficiency of incremental forming process on a Computerized Numerical Control machine (CNC). The measurement technique used to characterize the geometry (thickness and profile) of the piece is the scanning method. The measurement tool, transcribed accurately the geometry of the part via cameras and post-treatment software. Particularly well-suited for the assessment of the profile, the acquisition method remains to be optimize especially for assessing the thickness of the sheet

Le travail réalisé porte sur la modélisation à l'échelle macroscopique des transferts thermiques dans les lits catalytiques et au voisinage de la paroi. L'objectif principal de ce travail est de comprendre et de modéliser les mécanismes physiques responsables des transferts thermiques dans cette région. La physique proche paroi est capturée à l'échelle macroscopique de façon univoque à l'aide du concept de changement d'échelle et la notion de prise de moyenne volumique est étendue aux types de systèmes que nous considérons. Le coefficient de transfert à la paroi du modèle à deux coefficients λr - hw est premièrement décortiqué afin de mettre en lumière les mécanismes physiques contenus dans cette notion ainsi que le poids de leur contribution respective. Un modèle, basé sur la dynamique de l'écoulement et décrivant le transport de la chaleur dans la direction radiale, est ensuite dérivé à l'échelle macroscopique. Il met notamment en évidence une zone proche paroi particulière, dominée par l'effet de canalisation, qui amortit les transferts diffusifs dans la direction normale à la paroi. On montre ainsi que les transferts thermiques pilotés essentiellement par des mécanismes de dispersion mécanique sont limités dans cette région par des effets de résistance thermique de type convective. Finalement, une loi de paroi décrivant une couche limite perturbée par la matrice solide est utilisée pour faire le raccord à la paroi, ce qui a permis de prédire avec satisfaction la température à la paroi. / This work deals with the modeling of near wall heat transfers in catalytic packed beds at the macroscopic scale. The main aims of the present work are the understanding and the modeling of physical mechanisms responsible for the heat transfers in the vicinity of the wall at the observation scale. Volume averaging concept is first extended to systems we consider. Thus, relevant physical mechanisms occurring in the near wall zone are unequivocally up-scaled from pore to bed scale. Then, the detailed analysis of the wall heat transfer coefficient, used in the popular two coefficient model λr - hw, brings to light each physical mechanism and its respective weighted contribution lumped in it. A model, based on the flow dynamic and describing the radial heat transfer, is finally derived at the reactor scale. It highlights that a channel effect occurs in the near wall zone, damping transfers by diffusion in the wall normal direction. It is hence showed that heat transfers mainly driven by mechanical dispersion are facing a convective thermal resistance near the wall. A wall law is also derived to model boundary layer/porous medium interactions, which ultimately connect the porous media model to the wall. Wall temperature is thus recovered with satisfaction.