Influence d'un champ magnétique glissant sur la solidification dirigée des alliages métalliques binaires

In the field of the metallic alloys development, principal industrial goals are the control of the metallurgical structure and defects. Hydrodynamic movements in the liquid phase have a significant influence on properties of the solidified product. In order to study the influence of a forced convection on the directional solidification of binary metallic alloys, a new device made up of a Bridgman type furnace and a Bitter coil to produce a travelling magnetic field was designed and developed. We focused our attention on two major effects influenced by the forced convection : the macrosegregation and the grain structure. The velocity and the direction of the forced flow can be controlled thanks to the application of the travelling magnetic field. We have shown that this configuration can control macrosegregations and that moreover, the dendritic primary spacing is modified according to the applied field. With regard to the grain structure, using an analytical model, we have shown that the extension of the solutale layer in front of the solidification front varies according to the direction of the flow near the mushy zone. This mechanism enhances the nucleation and the growth of equiaxed grains. In the case of non refined alloys, a mode of elongated free grains could be probably obtained by fragmentation under a range of magnetic field.Dans le domaine de l'élaboration des alliages métalliques, les principaux enjeux industriels résident dans la possibilité de maîtriser la structure métallurgique ainsi que les défauts qui surviennent lors de la phase de solidification. Lors de la solidification, les mouvements hydrodynamiques dans la phase liquide ont une influence importante sur les propriétés du produit solidifié. Dans cette étude, la conception d'un nouveau dispositif BATMAF (Bridgman Apparatus with a Travelling MAgnetic Field) constitué d'un four de solidification dirigée et d'une bobine de Bitter permettant de produire un champ magnétique glissant a permis d'étudier l'influence d'une convection forcée sur la solidification dirigée des alliages métalliques binaires. Notre attention s'est plus particulièrement portée sur deux effets majeurs influencés par la présence de convection forcée ou non : la macroségrégation et la structure de grains pour un alliage d'Al-3,5%pdsNi en présence ou non de particules affinantes. La vitesse ainsi que le sens de l'écoulement forcé peuvent être contrôlés par l'application du champ magnétique glissant. Nous avons montré que dans le cas de notre alliage, la macroségrégation peut être contrôlée et que de plus, l'espacement primaire dendritique est modifié en fonction du champ appliqué. En ce qui concerne les structures de grains, à l'aide d'un modèle analytique, nous montrons que l'extension de la couche solutale en avant du front de solidification varie en fonction du sens de l'écoulement au voisinage de la zone pâteuse. Ceci conditionne la possibilité pour les grains équiaxes de germer puis de croître et, par conséquent, l'obtention du régime équiaxe ou non. Enfin, dans le cas des alliages non affinés, dans un domaine d'intensité de brassage, un rgime de grains libres allongés a pu être obtenu probablement par fragmentation. Cette étude démontre s'il en était besoin, l'importance cruciale de la maîtrise de la convection sur les macroségrégations et la structure des grains et ouvre des perspectives quant à l'utilisation du champ magnétique glissant pour leur contrôle

Analyse des transferts d'eau dans les micropiles à combustible

Une bonne gestion de l'eau est nécessaire au fonctionnement optimal d'une micropile à combustible. La caractérisation morphologique (épaisseur, distribution de taille des pores) et hydraulique (mouillabilité, perméabilité avec ou sans collecteur électronique) de la cathode poreuse, siège de la réaction de production d'eau, a été effectuée. Afin d'analyser le comportement de l'eau dans la pile, des expériences d'absorption (de neutrons et de rayons X) et de diffusion de rayons X aux petits angles ont été réalisées. La distribution de l'eau dans le volume reste difficilement détectable mais les analyses montrent que la production n'est pas homogène. La mouillabilité de la surface de la cathode a été modifiée : un dépôt hydrophobe retarde le noyage, et permet d'améliorer les performances dans la plupart des cas de fonctionnement. Un modèle d'écoulements diphasique transitoire dans la cathode poreuse, avec des conditions aux limites couplées à un modèle de croissance de gouttes a été développé et résolu à l'aide de Comsol et Matlab. Il nous a permis de faire des études de sensibilité et de montrer que les propriétés diphasiques influencent peu l'écoulement alors que l'épaisseur joue un rôle fondamental. Ce modèle reproduit les grandes tendances de fonctionnement de la pile, à savoir l'influence notable de l'intensité sur l'élévation de température ainsi que de l'influence de l'humidité relative et de la mouillabilité de surface sur le noyage. ABSTRACT : A correct water management is crucial for the optimum working of a micro fuel cell. Structure characterization (thickness, pore size distribution) and hydraulic characterization (wettability, permeability with or without the current collector) of the porous cathode has been carried out. In order to analyse water behaviour within the cell, absorption (X-rays and neutrons) and SAXS experiments have been done. Water detection within the volume remains a difficult challenge, but the analysis showed that water production is heterogeneous. The wettability of the cathode's surface has been modified : a hydrophobic deposit delays the flooding of the cell and improves the performance in most cases. A model of two phase and transient flow in the porous cathode, with the boundary conditions coupled with a droplet model has been developed and solved with Comsol and Matlab. We were able to carry out sensitivity studies, which pointed out that two-phase properties do not influence the flows very much, contrarily to thickness. The model reproduces the working tendencies of the cell, that is to say the notable influence of the intensity on the temperature elevation as well as the influence of the relative humidity and the surface wettability on the flooding

Apport de l’IRM et de la tomodensitométrie dans le diagnostic des affections de l’oreille chez les carnivores domestiques

Les données actuelles rapportent que les affections de l’oreille chez les carnivores domestiques sont communes et représentent 2% à 16.5% des pathologies rencontrées. Cependant on pense que ces affections sont sous-évaluées par manque d’outils diagnostics appropriés. L’oreille est l’organe vestibulo-cochléaire responsable à la fois de l’ouïe et de l’équilibre. Elle possède une structure extrêmement complexe, contenue en quasi totalité au sein de l’os temporal. Un examen complet et précis de cet organe nécessite l’utilisation d’outils d’imagerie de dernière génération que sont l’IRM et la tomodensitométrie. L’étude détaillée de l’anatomie de l’oreille est nécessaire à la compréhension et à l’interprétation des images obtenues avec les appareils d’IRM et de tomodensitométrie. C’est donc l’objet de la première partie de cette thèse. Les principes physiques ainsi que le fonctionnement de l’IRM et de la tomodensitométrie sont décrits en deuxième partie. Une étude détaillée de l’image normale de l’oreille des carnivores domestique y est inclue. Enfin les pathologies de l’oreille des carnivores domestiques, les plus communes et nécessitant l’utilisation de l’IRM et de la tomodensitométrie pour l’établissement de leur diagnostic, sont rapportées en troisième partie de cette thèse

Simulation et analyse des mécanismes de transfert diphasique dans les Couches Actives des Piles à Combustible PEMFC

Afin de pouvoir utiliser les piles à combustible du type PEMFC dans une application automobile, leur coût doit être diminué et leur durée de vie doit être augmentée. De nombreux résultats montrent que la gestion de l'eau dans les piles PEMFC est essentielle sur ces aspects et qu’une meilleure maitrise contribuera a développer des piles plus performantes. La couche active cathodique (CCL, Cathode Catalyst Layer) est le lieu de production de l'eau ce qui en rend l'optimisation importante pour assurer une bonne gestion de l'eau. Dans ce travail, la méthode réseau de pores a été adaptée pour modéliser le transport diphasique dans la structure poreuse de la CCL. Dans l'état de l'art actuel, le modèle développé est le seul permettant d’analyser l'effet des proprietes locales de la CCL (structure, mouillabilite…) sur les mecanismes de transport diphasique. Cet outil de compréhension constitue également une base pour proposer des améliorations de la CCL afin d'améliorer les performances des piles. Les algorithmes d'invasion développés ont été analysés d'une façon détaillée. Le transport fluidique (gaz et liquide) est couplé avec le transport des charges (électrons et protons) par un modèle de réaction électrochimique. Les mécanismes de capillarité, de diffusion gazeuse et d’evaporation sont integres au modele afin d'avoir une représentation la plus complète possible du fonctionnement de la CCL. La description de la structure poreuse par un réseau de pore régulier, l'algorithme d'invasion de l'eau liquide et le modèle de la diffusion des gaz ont été validés par des comparaisons avec des résultats expérimentaux de la littérature ou spécifiques de ce travail. Le modèle est ensuite exploité pour analyser l'effet des paramètres de la CCL tels que la mouillabilité et la taille des pores sur les performances de la couche active. Les résultats permettent d’analyser de premieres idees de modifications de la CCL pour ameliorer la gestion de l’eau et les performances des PEMFC. ABSTRACT : In order to use PEM fuel cells in an automotive application, their cost must be reduced and their lifetime must be increased. Many results show that water management is a critical issue in PEMFC optimization. The water is produced in the cathode active layer (CCL) which makes the optimization of this component very important to ensure a better water management in the PEMFC. In this work, the pore network method has been adapted to model the two-phase transport in the porous structure of the CCL. Considering the state of the art, this is the only model developed to analyze the effect of local properties of the CCL (structure, wetting ...) on the two-phase transport mechanisms. This model is proposed as a scientific tool to help understanding the fundamentals behind the transport phenomena inside the CCL and also to help in the conception of the future CCL. The liquid invasion algorithms developed in this work were analyzed in details. The fluids transport (gas and liquid) is coupled with the charges transport (electrons and protons) using an electrochemical reaction model. The capillary driven liquid transport, the gas phase diffusion and the evaporation process are all integrated into the model in order to have the most possible complete description of the CCL. The description of the porous structure by a regular network, the liquid invasion algorithm and the gas diffusion model all have been validated by comparisons with experimental results from literature or specific work . The model is then exploited to analyze the effect of parameters such as the CCL wettability and pore size distribution on the performance. The results allow analysis of initial ideas that can help in the conception of the CCL in order to improve the water management and the performances of the PEMFC

Modélisation numérique du procédé de tissage des renforts fibreux pour matériaux composites

The aeronautical industry faces new challenges regarding the reduction of fossil fuel consumption. One way to address this issue is to use lighter composite materials. The ability to predict the geometry and the mechanical properties of the unit cell is necessary in order to develop 3D reinforcements in composite materials for these aeronautical applications. There is a difficulty to get realistic geometries for these unit cells due to the complexity of their architecture. Currently, existing tools which model 3D fabrics at a meso scale don't take into account manufacturing process influence on the shape modification of the textile structure. There is already some numerical tools that can model the braiding or knitting process, but none have been developed for weaving so far. Consequently, this study deals with the numerical simulation of the weaving process to obtain a deformed dry fabric structure. During the weaving process of E-glass fabrics, achieved in our laboratory, it has been observed that large deformations led to the modification of transverse section of meshes, or local density changes, that can modify the fabrics mechanical resistance. For this reason, a numerical tool of the weaving process, based on finite element modelling, has been developped to predict these major deformations and their influences on the final textile structure. The correlation between numerical results and fabrics produced with glass fibres has been achieved for plain weave and 2-2 twill.L'industrie aéronautique doit faire face aux nouvelles exigences environnementales, tout particulièrement concernant la réduction de la consommation des énergies fossiles. L'utilisation de matériaux composites plus léger permet de répondre en partie à cette attente. Pour limiter les coûts lors de la fabrication et du développement des composites à renforts tissés 3D, il est nécessaire d'utiliser des outils de simulation performants. En particulier, les outils existants, qui discrétisent à une échelle mésoscopique l'architecture des tissus 3D, ne tiennent pas compte de l'influence du procédé de fabrication sur la constitution de la structure textile. Si des outils numériques dédiés à la modélisation du procédé de tressage et de tricotage sont disponibles, il n'en est rien concernant le tissage. Cette étude avait donc pour but de s'intéresser plus particulièrement à la simulation du prodécé de tissage pour pouvoir obtenir une structure de tissu sèche déformée numériquement. La production de différentes architectures de tissu en verre E dans notre laboratoire nous a permis d'observer les différents éléments en contact avec le fil ou le tissu sur la machine à tisser, par le biais de l'utilisation d'une caméra rapide par exemple. Le développement d'un modèle numérique par éléments finis reproduisant le procédé de tissage a été réalisé. Une loi de comportement isotrope transverse fut utilisée pour modéliser les fils de verre. Des premières simulations numériques encourageantes pour la fabrication d'un tissu d'armure toile et d'un tissu d'armure croisé 2-2 sont présentées et comparées avec les tissus réels produits correspondants

Le vivant dans l'art : un questionnement renouvelé par l'essor des nouvelles technologies.

Artists's interests in biotechnologies date back from the 90's. Since then, numerous academic works focused on these interactions between art and biotechnology. By taking a closer look on works of arts conceived through the use of biotechnologies, we realize their impact in the work. How the use of new technologies demonstrates an evolution of the artistic perception of the living ? Opening the reflection on the living, understood as human beings, animals and plants, allows to take notice of an attempt to go beyond anthropomorphism while emphasizing the connection/dependency between the other living beings and the human specie. The works of art are as many scenarios which, if not necessary relevant on a scientific level, allow to think about the issues raised by technologic developments. The wish to go beyond human limits, dreams of hybridization between human and machine, and the refusal of death feed the artistic imaginary. Through as selection of works from Art Orienté objet, Wim Delvoye, Eduardo Kac, ORLAN and Stelarc, three big themes will be at the core of this reflection: death (and life), sex, and hybridization. The works will be analyzed through a formal, material and conceptual perspective. These elements allow us to emphasize the notion of flow in the interaction between art and biotechnology. Is the hybridization of knowledge, material, practices, shapes, which is visible in the aforementioned works, part of the new vision of the living being?L’intérêt des artistes pour les biotechnologies remonte aux années 1990. De nombreux travaux universitaires se sont penchés depuis sur ces interactions entre art et biotechnologie. En regardant de plus près les œuvres conçues à l’aide des biotechnologies, on s’aperçoit de leur importance dans l’œuvre. Comment l’utilisation des nouvelles technologies révèle-t-elle une évolution de l'appréhension artistique du vivant ? Ouvrir la réflexion au vivant, c’est-à-dire êtres humains, animaux et végétaux, permet de rendre compte d’une tentative de dépasser l’anthropocentrisme, tout en soulignant la dépendance des autres vivants envers l’espèce humaine. Les œuvres sont autant de scénarios qui, s’ils ne sont pas nécessairement pertinents sur le plan scientifique, permettent d’évoquer les enjeux des avancées technologiques. L’envie de dépasser les limites humaines, les rêves d’hybridation entre humain et machine, et le refus de la mort viennent alimenter l’imaginaire artistique. A travers une sélection d'œuvres d'Art Orienté objet, de Wim Delvoye, d’Eduardo Kac, d’ORLAN, et de Stelarc, trois grandes thématiques structurent cette réflexion : la mort (et la vie), le sexe et l'hybridation. Les œuvres y sont analysées sur le plan formel, matériel, et conceptuel. Les éléments d’analyse soulignent l'importance des notions de flux, de médium, et de reproduction dans l'interaction entre art et biotechnologie. L’hybridation des connaissances, des matériaux, des pratiques, des formes, visible dans les œuvres, participe-t-elle à une nouvelle vision de l’être vivant

Imaginaires migratoires et médias virtuels : le cas des Argentins au Canada et au Québec

Ce mémoire s'intéresse aux imaginaires migratoires des Argentins qui souhaitent émigrer au Canada et au Québec par le biais du programme des travailleurs qualifiés, dans un contexte de multiplication des sources d'information en ligne. L'objectif est de déterminer le rôle des nouvelles technologies de l'information dans la construction de ces imaginaires. Dans cette optique, on a d'abord réalisé une analyse comparative du contenu de sources internet officielles et informelles offrant des renseignements aux candidats à l'immigration. Des entretiens réalisés avec de futurs migrants argentins permettent de constater que si elles constituent des supports d'information importants dans le processus pré-migratoire, ces ressources virtuelles ne jouent pas un rôle actif dans la construction des imaginaires du Canada. Ces derniers se construisent plutôt à partir des facteurs d'attraction et d'expulsion qui sous-tendent la décision d'émigrer et d'une comparaison dynamique et constante des caractéristiques, réelles et imaginées, du pays d'origine et du pays d'accueil