Estimation des niveaux d'inondation pour une crue éclair en milieu urbain : comparaison de deux modèles hydrodynamiques sur la crue de Nîmes d'octobre 1988

Lors des crues extrêmes en ville, une forte part des écoulements reste en surface. Pour simuler ces inondations, deux modèles sont présentés : le logiciel REM2 U unidimensionnel a pour objectif de simuler la propagation des débits de crue dans l'ensemble d'un réseau de rues alors que le logiciel Rubar 20 bidimensionnel vise à fournir plus d'information sur ces écoulements. Des calculs avec ces deux logiciels ont été menés sur la crue d'octobre 1988 dans un quartier de Nîmes. Lors de cet événement, les hauteurs d'eau maximales ont dépassé deux mètres en certains points et les vitesses 2 m/s ce qui entraînait des passages en régime torrentiel. A partir des données rassemblées sur les sections en travers des rues, des maillages de calcul limités au réseau de rues ont été construits pour les deux logiciels afin de permettre un calcul détaillé. La comparaison des résultats avec les laisses de crue montre des situations très contrastées d'un point à un autre pour une hauteur d'eau maximale moyenne sur l'ensemble de la zone inondée correctement simulée. L'écart sur cette hauteur est, en moyenne, de 1 m ce qui provient des incertitudes sur les observations, sur la topographie et sur les conditions aux limites, des approximations lors de la modélisation et de particularités locales non décrites. Entre les deux logiciels, l'évolution des hauteurs et des vitesses est généralement très proche bien que, comme pour la comparaison avec les laisses de crue, des différences locales importantes sont observées.The hydraulic models that are used to simulate floods in rural areas are not adapted to model floods through urban areas, because of details that may deviate flows and create strong discontinuities in the water levels, and because of the possible water flow running in the sewage network. However, such modelling is strongly required because damage is often concentrated in urban areas. Thus, it is necessary to develop models specifically dedicated to such floods. In the southern part of France, rains may have a high intensity but floods generally last a few hours. During extreme events such as the October 1988 flood in the city of Nîmes, most of the flow remained on the ground with high water depths and high velocities, and the role of sewage network can be neglected. A 1-D model and a 2-D model were used to calculate such flows, which may become supercritical. On the catchments of the streams which cross the city of Nîmes, the rainfall was estimated as 80 mm in one hour and 250 mm in six hours in October 1988, although some uncertainties remain. The return period can be estimated between 150 and 250 years. The zone selected to test the models was an area 1.2 km long and less than 1 km wide in the north-eastern part of the city. It includes a southern part with a high density of houses. The slope from the North (upstream) to the South (downstream) was more than 1 % on average and was decreasing from North to South. Various topographical and hydrological data were obtained from the local Authorities. The basic data were composed of 258 cross sections of 69 streets with 11 to 19 points for each cross section. Observations of the limits of the flooded areas and of the peak water levels at more than 80 points can be used to validate the calculation results. The inputs consisted of two discharge hydrographs, estimated from a rainfall-discharge model from rains with a return period of 100 years, which may result in an underestimate of these inputs. These two hydrographs correspond to the two main structures that cross the railway embankment, which constitutes an impervious upstream boundary of the modelled area. Whereas the western and eastern boundaries are well delimitated by hills above maximum water levels, the downstream southern boundary is somewhat more questionable because of possibilities of backwater and inflows from neighbouring areas.The 1-D software REM2U solved the Saint Venant equations on a meshed network. At crossroads, continuities of discharge and of water heads were set. The hydraulic jump was modelled by a numerical diffusion applied wherever high water levels were found. The Lax Wendroff numerical scheme was implemented. It included a prediction step and a correction step, which implied precise solving of these very unsteady and hyperbolic problems. The software was validated on numerous test cases (Al Mikdad, 2000) which proved the adaptation to problems of calculations in a network of streets.The 2-D software Rubar 20 solves 2-D shallow water equations by an explicit second-order Van Leer type finite volume scheme on a computational grid made from triangles and quadrilaterals (Paquier, 1998). The discontinuities (hydraulic jumps for instance) are treated as ordinary points through the solving of Riemann problems. For the Nîmes case, the grid was built from the cross sections of the streets. Four grids were built with respectively 4, 5, 7 or 11 points for every cross section and these points correspond to the main characteristics of the cross section: the walls of the buildings, the sidewalks, the gutters and the middle point. The simplest crossroads were described from the crossings of the lines corresponding to these points, which provide respectively 16, 25, 49 or 121 computational cells. The space step was about 25 metres along the streets but went as low as 0.1 m in the crossroads; due to the explicit scheme, which implies that the Courant number was limited to 1, the time step was very small and a long computational time was required.The computations were performed with a uniform Strickler coefficient of 40 m1/3/s. Both 1-D and 2-D models provided results that agreed well with observed water levels. The limits of the flooded area were also quite well simulated. However, locally, the differences between calculated and observed maximum water depths were high, resulting in an average deviation of about 1 metre. The reasons for such deviations could come from three main causes. First, the uncertainty of topographical data is relatively high, because of the interpolation between measured cross sections without a detailed complementary DEM (digital elevation model). Second, the observed levels were also uncertain and reveal local situations that are not reconstructed by the hydraulic models which provided maximum water levels averaged on one cell which may not coincide with the exact location of the observations. Finally, modelling means a simplification of the processes, which implies cancelling the level variations due to some obstacles, such as cars, which are not simple to identify.In conclusion, both software packages can model a flood, even a flash flood, in an urbanised area. Research is still necessary to develop methods to fully use urban databases in order to define details more precisely. The improvements to the 1-D software should include a better modelling of storage and of crossroads with an integration of adapted relations for the head losses. 2-D software has a greater potential but the difficulty to build an optimal computational grid means a long computational time, which limits the use of such software to small areas. For both software packages, methods still need to be developed in order to represent exchanges with the sewage network, storage inside buildings and inputs directly coming from rainfall

Génération de maillage de peau pour géométries complexes par décomposition spatiale hiérarchique

Introduction générale, position du problème et motivations -- Objectifs de notre recherche -- Considérations pratico-théoriques du maillage -- Étude des méthodes de génération de maillage -- Méthodes de Delaunay-Voronoï -- Méthodes de type frontales -- Méthode de décomposition spatiale -- Un condensé de quelques problèmes -- Les maillages hybrides -- Outils techniques pour générer un maillage hybride -- Modélisation et calculs géométriques -- Outils techniques de la génération de maillage par décomposition hiérarchique -- Mise en oeuvre informatique -- Bilan de conception du programme Octree -- Design conceptuel, mise ne oeuvre informatique et évaluation des algorithmes -- Les structures de données du programme -- Le programme Octree appliqué sur le nez d'un avion -- Proposition de récupération de coins concaves -- Proposition d'une avenue pour un critère physique automatique d'arrêt -- Proposition pour une accélération de la décomposition Octree

Swiss Data Journal: étude de conceptualisation d'un modèle de partage des données de recherche basé sur le concept de Data Paper dans le contexte helvétique

L’ouverture des données de la recherche financées par des fonds publics est au coeur de l’actualité récente, tant au niveau européen qu’à l’échelle helvétique, en raison du message fort porté par la présidence néerlandaise de l’Union européenne, véritable manifeste en faveur de l’accès libre aux résultats de recherche, s’appuyant sur des considérations politiques, économiques et éthiques. Cet engagement a entraîné dans son sillage une réaction similaire du Fond national suisse pour la recherche scientifique. Les acteurs suisses de la recherche, qu’ils soient en charge de la promotion de la science et de l’innovation, institutions académiques, bibliothèques ou chercheurs tentent d’apporter des réponses aux enjeux soulevés par la production toujours plus importante de volume de données et l’évolution des exigences des agences de financement des partenaires européens et internationaux quant à la gestion des données. Dans ce cadre fertile, le rédacteur de ce travail, a été amené à réaliser une étude de conceptualisation sur la mise en place, à l’échelle helvétique, d’une solution de diffusion basée sur le concept de data paper. Ce sont de véritables publications savantes, dont le sujet n’est plus les résultats de l’étude, mais les données produites dans le processus de recherche ayant mené à sa réalisation, afin de pouvoir déterminer si ce type de solution était envisageable et quels en seraient les éléments essentiels. En résulte trois scénarios, qui ont été construits sur la base d’une étude contextuelle prenant en compte les besoins des principaux acteurs du domaine et les notions fondamentales de la gestion des données de recherche et de leur publication. Mais également plus spécifiquement sur le data paper et son influence sur les processus de communication scientifique. Le rédacteur a considéré, une fois les éléments nécessaires acquis, qu’une solution de diffusion basée uniquement sur le type de publication sélectionnée au départ pouvait apporter une plus-value intéressante, mais ne constituait que l’une des facettes de la publication des données de la recherche

Automatisation de la création de scénarios pour les scènes de la visualisation scientifique

RÉSUMÉ Bien que l’automatisation de la génération des chemins de caméra soit une pratique courante dans le cinéma et le jeu vidéo, elle fait preuve d’un retard important dans le milieu de la visualisation scientifique. La taille, la nature, la densité du maillage ainsi que l’absence de notions scénaristiques telles que les personnages et les actions font que l’opération d’import de règles de composition issues de domaines artistiques comme le cinéma ou la photographie ainsi que l’application des règles du montage deviennent plus complexe. Ce mémoire introduit une méthodologie qui propose une métamodélisation des attentes des scientifiques vis-à-vis de leurs données ainsi qu’une modélisation des comportements de données qui peuvent les intéresser. Ces modèles permettent de bâtir plus facilement des chemins de caméra pour des scènes numériques issues de simulations ou d’acquisitions. L’application des règles issues de la composition et du montage dans le but de produire des déplacements de caméra préservent l’intention du scientifique deviennent alors plus simple. La méthode a été expérimentée sur un ensemble de scènes issues de la mécanique des fluides et du génie biomédical; les résultats obtenus sur ces scènes nous ont permis de valider le fonctionnement de la méthodologie. Sont également proposés par la méthode un ensemble de paramètres de contrôle afin de modifier le processus de génération pour mieux l’adapter aux besoins précis que peut avoir un scientifique vis-à-vis d’une scène.----------ABSTRACT Automatic camera path generation is a common practice in film making and video games. However, it demonstrated a significant delay in scientific visualization due to the size, the nature, the mesh density and the lack of scriptwriting notions such as characters and actions. In this case, importing cinematography composition, photography composition and match cut rules becomes a more complex operation. This thesis presents a methodology that provides meta-models for the scientists' visualization expectations regarding their data and for the data behaviors that may interest them. These models make the camera paths generation process more intuitive. The application of composition and match cut rules, in order to produce camera moves that preserves the scientist's intention, becomes simpler. The method was tested on a set of scenes from fluid mechanics and biomedical engineering; the obtained results showed that our approach is a simple and efficient way for producing presentation videos. A set of control parameters are also provided by this method, in order to adapt the generation process to the specific needs that a scientist can have regarding his data

Développement d'une interface homme-machine pour une microcentrale hydroélectrique

L’introduction des logiciels de simulations dynamiques des processus automatisés est devenue une réalité dans la plupart des industries dans le monde. En plus de donner en temps réel la prédiction des systèmes, ils permettent d’apprécier les actions et les mouvements attendus de ces systèmes. De plus les entreprises intègrent dans leur programme de recherche et développement certains de ces logiciels, commerciaux ou du domaine public permettant de simuler et de visualiser les procédés industriels. Ces logiciels ont été utilisés dans la conception d’une maquette de la centrale miniature développée pour fins de formation. L’objectif principal de ce travail est d’intégrer un logiciel commercial de visualisation et de commande comme outil d’aide au contrôle, à l’instrumentation et à la supervision de la microcentrale hydroélectrique expérimentale. La thèse utilise des modèles dynamiques des éléments de la centrale hydroélectrique qui sont exécutés dans un logiciel de simulation et dont les résultats sont exportés au logiciel de visualisation par le biais d’un système de communication. Des leviers utilisateurs associés à l’interface homme machine qui représente des outils de supervision ont été développés dans le logiciel de visualisation et de commande. Des résultats de simulation sont présentées et montrent une adéquation avec le fonctionnement des centrales hydroélectriques rapportées dans la littérature scientifique

Intégration des aspects énergétiques dans la conception du projet architectural (une approche méthodologique)

Selon les objectifs d efficacité énergétique à l horizon 2020 en France, le secteur du bâtiment évolue vers des constructions dites à énergie positive . Ces nouveaux enjeux imposent l intégration de nouvelles composantes aux aspects architecturaux et techniques, ainsi qu une rupture dans les modes de conception et d évaluation d un projet. Mais la recherche de la performance énergétique dépend d instruments numériques de mesure qui ne sont parfois pas adaptés à la démarche de conception des architectes, ce qui se traduit par la difficulté de mettre en cohérence le projet architectural et les objectifs de performance énergétique.L objectif de ce travail est d analyser la complexité de l intégration des aspects énergétiques dans les différentes phases du processus de conception, afin de proposer une démarche qui permette d optimiser la performance énergétique. Pour étudier ces questions, nous proposons d analyser et de reconstituer la démarche de conception de l architecte d un point de vue méthodologique, pour aborder postérieurement la question de l optimisation de la performance énergétique à l aide d outils numériques.L étude du processus de conception permet d évaluer l impact de la composante énergie et son importance dans les phases initiales dans la démarche du concepteur. L analyse systémique des aspects énergétiques montre l interrelation entre les problématiques générales et les différents choix de conception. La formulation d une stratégie de conception à travers un outil méthodologique, nous permet de proposer une démarche d optimisation de la performance énergétique basée sur la structure morphologique du bâtiment.Cette approche ouvre de nouvelles perspectives méthodologiques dans la conception de bâtiments à énergie positive. La complexité des relations entre l énergie, la morphologie des bâtiments, les outils numériques seraient en train de modifier le processus de conception en architecture et la future organisation des ensembles urbains.According to the French energy efficiency target for 2020, the building industry is moving towards "positive energy". These new challenges require the integration of new components to architectural and technical aspects, as well as a break in the methods of design and evaluation of the project. But the research for energy efficiency depends of digital measurement instruments which are not adapted to the design process of architects, which results in the difficulty of consistency between architectural and energy performance targets.The objective of this work is to analyze the complexity of integrating energy issues in the design process, to propose a methodological approach which optimizes energy efficiency. To address these issues, we propose to analyze and reconstruct the design process from a methodological point of view, later to study the optimization of energy performance using digital tools.The study of the design process shows the impact of the energy component and its important role in the early stages of the design process. The methodological analysis of energy issues shows the interrelation between general principles and design decisions. The formulation of a design strategy using a methodological tool allows us to propose an approach for optimizing the energy performance based on the morphological structure of the building.This approach opens new methodological perspectives in the design of positive energy buildings. The complexity of the relationship between energy, the morphology of buildings and the use of digital tools would be changing the design process in architecture and the future organization of urban complexes.BORDEAUX1-Bib.electronique (335229901) / SudocSudocFranceF

Pilotage optimal des utilités industrielles : méthodologie et processus décisionnel reposant sur le formalisme ERTN

Longtemps considérée comme un objectif secondaire, la gestion optimale des utilités (énergie, eau, etc.) sur les sites industriels est désormais un enjeu économique et environnemental majeur. Outre la dynamique importante du marché des combustibles et les quotas d’émissions de CO2, les sites industriels doivent faire face à de nombreuses contraintes d’ordre technique, organisationnel et réglementaire. Dans le même temps, les exploitants cherchent à tirer profit des opportunités de valorisation économique des flux énergétiques co-produits proposées par le marché. Des outils logiciels qualifiés de Systèmes de Management de l'Energie (SME) sont proposés aux industriels pour faciliter la gestion de ces systèmes multifactoriels. Actuellement, la plupart des applications disponibles sur le marché proposent essentiellement des fonctions de suivi en temps-réel (visualisation, évaluation d’indicateurs de performance). S’il s’agit d’une première étape, la variabilité des besoins et les contraintes opérationnelles des équipements ont fait naître le besoin d’anticiper et de planifier la production des utilités pour optimiser la performance industrielle. Inclure un outil d’optimisation des flux au sein des SME de nouvelle génération permet de proposer de véritables solutions d'aide à la décision pour le pilotage et le contrôle de performance des systèmes industriels. L’introduction d’une telle fonction nécessite la mise en place d’un « jumeau numérique » de l’unité considérée. Du point de vue des développeurs de solutions, un des enjeux est de disposer d’outils de modélisation des processus de production, généraux et flexibles, qui leur permettent de réduire les temps de développement des applications tierces. C’est précisément dans cet objectif que ces travaux de thèse ont été menés. Si le modèle exécutable au cœur de l’application s’appuie sur une formulation de Programmation Linéaire Mixte (PLM), un des principes fondateurs de ces travaux est de proposer aux développeurs un modèle graphique formel de description de tout système de production. Ce niveau d’abstraction fait l’interface entre la représentation « métier » et le modèle exécutable et évite en grande partie la réécriture des équations fondamentales communes à tout processus industriel. Cette approche conceptuelle qui se veut la plus générique possible, est mise en œuvre grâce au formalisme Extended Resource-Task Network (ERTN) Sur le plan pratique, ces concepts ont été intégrés à des composants logiciels permettant le prototypage rapide et le développement d’applications dédiées au pilotage et à l’analyse de la performance des systèmes énergétiques. La pertinence et l’applicabilité des outils développés dans cette thèse ont été prouvées par leur mise en application sur différentes unités industrielles réelles, dont la centrale d’utilités d'un site de pétrochimie-raffinage en France. Ce site, dont la partie production d'utilités est composée de plus de 50 équipements de production, possède aussi la plus grande unité française de cogénération (d'une puissance de 250 mégawatts électriques

Une approche multi-physiques et multi-échelles pour l'amélioration de l'efficacité de la modélisation et de la simulation des disjoncteurs haute-tension

RÉSUMÉ La conception des disjoncteurs haute-tension est une tâche complexe et difficile en raison des écoulements internes compressibles supersoniques à haute température et instationnaires, des forts champs électriques, magnétiques et radiatifs. L’arc électrique créé lors de la séparation des contacts électriques en est la cause principale. Il s’apparente à un plasma porté à des températures qui avoisinent les 30 000 K et qui provoque la sublimation des matériaux à sa proximité. Devant la complexité de ces phénomènes et pour pouvoir en tirer des critères de design, les outils de simulations numériques sont indispensables pour répondre aux besoins des ingénieurs. Cependant, la modélisation et la simulation numérique de ces phénomènes multi-physiques, fortement non-linéaires, comportent de nombreux défis de natures multidisciplinaires. En effet, les aspects concernant : la physique, les méthodes numériques, la modélisation géométrique et le calcul haute-performance sont fortement entremêlés. La contrainte du temps de calcul, qui peut s’échelonner sur plusieurs semaines, est un frein supplémentaire majeur lors du développement de l’appareillage de coupure des circuits électriques haute-tension. Par conséquent, l’efficacité de la modélisation et de la simulation des disjoncteurs haute-tension dépend d’une approche multi-physiques et multi-échelles dans la conception des outils scientifiques. Dans un partenariat entre l’École Polytechnique de Montréal et la société Alstom (désormais intégrée à General Electric), vieux de plus de 30 ans, l’outil scientifique MC3 a été développé et enrichi par de nouveaux modèles au fil du temps afin de répondre aux besoins de simulation. En revanche, il était nécessaire de le moderniser : son architecture n’était pas adaptée au contexte multi-physiques, les algorithmes n’étaient pas adaptés aux architectures des matériels informatiques modernes, les performances en temps de calcul n’étaient pas maximisées et les simulations étaient restreintes à des calculs 2D axisymétriques. Dans un but de modernisation de MC3 et d’amélioration de son efficacité du point de vue des performances et de la fidélité des résultats de calcul, quatre axes de recherche ont été poursuivis consécutivement. En premier lieu, une révision des modèles a été proposée pour s’assurer de leur pertinence. Une mise à jour mineure du schéma numérique utilisé pour la résolution de la mécanique des fluides a été effectuée. Les autres modèles étaient à jour vis-à-vis de l’état de l’art. Cela a constitué des fondations stables et solides pour supporter la suite des étapes de modernisation. En second lieu, les performances en vitesse d’exécution avaient besoin d’être améliorées, une analyse approfondie de l’outil de calcul existant a donc été réalisée.----------ABSTRACT High-voltage circuit breaker design is a complex and challenging task, because of several factors including the dynamics of fluid flow (unsteady supersonic compressible internal fluid flow at high temperature) and the the strong coupled electric, magnetic and radiative fields. These phenomena are caused by the electric arc created by the separation of the electrodes. The arc is considered as a plasma at a temperature approaching 30,000 K and creating wall sublimation of the boundary materials. Facing the complexity of these phenomena, numerical simulation tools are indispensable to comply with engineering requirements and to obtain design criteria. However, modelling and numerical simulation of these multiphysics phenomena, which are highly non-linear, constitute multidisciplinary challenges. Indeed, physics, numerical analysis, geometric modelling and high performance computing are strongly interrelated. Calculation times can take several weeks, representing an additional obstacle to the development of high-voltage circuit breakers. Consequently, the efficiency of the modeling and the numerical simulation of high-voltage circuit breakers depends on a multiphysics and multiscale approach while designing scientific tools. As a result of a long term partnership, over 30 years, between Alstom company (now part of General Electric) and Ecole Polytechnique de Montréal, the scientific tool MC3 has been developed and enriched with new models, following the simulation requirements. During the task of modernizing MC3, it was found that the software architecture was not well adapted to the multiphysics context, that the algorithms were not suitable to modern computing hardware architecture, and that performance in terms of the calculation runtime were not maximized. In addition, simulations were limited to 2D axisymmetric cases. The research aims to address those issues to improve its efficiency from performance and result fidelity perspectives, and this has led to four research axes. First, a model review has been conducted to confirm the relevance of each physical model. A minor update for the numerical scheme used to solve fluid dynamics has been performed. The other models were state of the art. That step constituted robust and stable foundations to support the consecutive steps of code modernization. Secondly, performance in terms of the calculation runtime needed to be drastically improved. This has led to an in-depth profiling of the actual tool. Code profiling and numerical analysis have permited to steer modification choices which have been carried out to speedup the simulation for all the physics, independently

Etude de l'impact des caractérisations et des modes opératoires sur le vieillissement d'une pile à combustible à membrane échangeuse de protons haute température (PEM-HT)

La contribution du transport aérien au réchauffement climatique est revue à la hausse par la prise en compte d’émissions complémentaires à celles directes du CO2. Aussi, les principaux avionneurs prévoient une croissance importante du trafic aérien qui nécessiterait le doublement de la flotte actuelle d’avions pour 2035. Parallèlement, l’ensemble du secteur s'est engagé à réduire ses émissions. C’est dans ce contexte que s’inscrit le projet PIPAA (PIle à combustible Pour Applications Aéronautiques), projet porté par SAFRAN Power Units comportant quatre thèses qui étudient le potentiel de la pile à combustible à membrane échangeuse de protons haute température (HT-PEMFC) pour le secteur aéronautique. L’objectif final de cet ensemble d’études est de permettre une meilleure compréhension des phénomènes qui caractérisent la HT-PEMFC afin de l’intégrer dans un système autonome de génération électrique embarqué pour avions d’affaires. Les travaux effectués lors de cette thèse concernent des mono-cellules HT-PEMFC et s’inscrivent dans la continuité directe de ceux de la thèse de Sylvain Rigal portant sur la modélisation et le vieillissement de la HT-PEMFC. L’objectif principal de ces travaux est de quantifier la dégradation que pourraient apporter les phases de caractérisation de la pile, en particulier la courbe de polarisation, pendant des campagnes de vieillissement. Il s’agit d’identifier les phénomènes dégradants provoqués lors de ce type de caractérisation et de proposer une méthodologie non dégradante de réalisation des courbes de polarisation en HT-PEMFC. Dans ce sens, une campagne expérimentale de cyclage de profils de courant permettant de réaliser des courbes de polarisation a été effectuée. Elle a permis de comprendre les potentielles dégradations susceptibles de se produire lors de ces caractérisations. Afin de permettre une comparaison fiable des résultats, une étude sur la sensibilité de la tension à la pression atmosphérique a été menée et son impact sur les analyses a été démontré. Deux propositions de méthodologies de recalage de la tension aux conditions opératoires ont alors été analysées et appliquées. D’autres travaux complémentaires de modélisation ont aussi été poursuivis. En complément de la démarche précédente et suite à une fiabilisation du matériel d’essai et à la mise en place de nouveaux modes opératoires lors de ces travaux de thèse, des perspectives sur le vieillissement calendaire et sur l’interprétation des spectroscopies d’impédance électrochimique ont été proposées

Dimensionnement optimal d’un système hybride direct pile à combustible PEM Haute Température (PEM-HT) - batterie et impact d’un tel système sur les interactions avec le convertisseur de puissance associé

Cette thèse se déroule au sein du Laboratoire Plasma et Conversion d’énergie (LAPLACE), dans le Groupe Génie Electrique et Systémique (GENESYS). Ce groupe de recherche travaille sur la conception de systèmes énergétiques, et notamment les aspects de dimensionnement, de gestion d’énergie et de modélisation de systèmes hétérogènes couplés. Le groupe GENESYS travaille notamment sur les piles à combustible, en étudiant le potentiel de cette technologie au sein de systèmes de production d’électricité.Le projet « Pile à combustible Pour Applications Aéronautiques (PIPAA) » est porté par un des partenaires industriels du LAPLACE, Safran Power Units, basé à Toulouse. Ce projet vise à concevoir un système de production d'électricité utilisant une pile à combustible hybridée à des stockages électrochimiques (batterie, supercondensateurs) pour des applications aéronautiques.Dans l’optique de simplifier le système hybride, la thèse a pour objet l'étude de l’hybridation directe d’une pile à combustible type PEM-HT (Pile à membranes échangeuses de protons haute température) avec une batterie. Cette hybridation directe vise d’une part à protéger la pile contre les variations rapides de courant demandées par l’application et d’autre part à la protéger contre les harmoniques de courant générés intrinsèquement par l’électronique de puissance associée en filtrant l’ondulation haute fréquence du courant. Un modèle dynamique du système a été développé, composé de modèles de pile et de batterie identifiés à partir de caractérisations sur des composants typiques. Une caractérisation originale du modèle dynamique de la pile a été menée à partir de sollicitations quasi-statiques réalisées à débits régulés et à débits fixes, et de balayages dynamiques en courant réalisés à débits fixes. Un dimensionnement d’un système hybride direct pile – batterie est proposé à partir d’un modèle au final simplifié du système. Celui-ci, validé par comparaison avec un modèle dynamique plutôt très complet, permet la résolution analytique du système et la comparaison de différentes technologies de batterie – lithium-ion et NiCd – pour une telle hybridation. Par ailleurs, un essai d’endurance permettant d’étudier l’impact d’harmoniques de courant à haute fréquence (HF) est actuellement mené sur 4 monocellules PEM-HT sur un banc développé au cours de ces travaux de thèse. L’analyse la plus poussée possible de ces essais sera proposée afin de démontrer l’intérêt de filtrer ces harmoniques HF par une hybridation directe