ETUDE EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE DE MICROECOULEMENTS LIQUIDES DANS LES MICROSYSTEMES FLUIDIQUES

This study concerns the experimental and numerical analysis of liquid flows in fluidic microsystems. The main part of this work has consisted in conceiving, making and using a specific set-up. At first, the main fluidic microdevices usually used are presented with their different manufacturing processes. The influence of miniaturisation on the flows is considered and problems of coherence between the experimental results in the literature are pointed out.Then, the analysis and the conception of the set-up are detailed. The apparatus can measure flows between 10-7 and 10-13 m3 s-1 for upstream or downstream pressures in the range 1,5 kPato 0,35 MPa and temperatures between 288 K and 318 K. The experimental procedures and theprecision of the experimental data have been checked, by comparing with measurements ofHagen Poiseuille flows in circular microducts. A comparative theoretical and experimentalanalysis of the Poiseuille number is presented for flows in microchannels with triangular andtrapezoidal sections and hydraulic diameters from 3 to 15 μm. A dependence between Poiseuille and Reynolds numbers is shown and discussed. Subsequently an experimental analysis of the microvalves’ behaviour points out an important fragility and a lack of reliability. An alternative solution is proposed. Microdiodes, which are elements without moving parts, can be used. A numerical analysis, confronted to the experience, allows an initial geometrical optimisation of vortex microdiodes, comparing the performances with those of the other microdiodes presented in the literature. At the end, the perspectives and future developments of this work are suggested.Cette étude concerne l’analyse expérimentale et numérique d’écoulements liquides dans les microsystèmes fluidiques. La partie principale de ce travail a consisté à concevoir, réaliser et exploiter un banc d’essais spécifique. Dans un premier temps, les principaux microdispositifs fluidiques couramment utilisés sont présentés, ainsi que leursdifférents procédés d’élaboration. L’influence de la miniaturisation sur les écoulements est ensuite abordée et des problèmes de cohérence entre les différents résultats expérimentaux présents dans la littérature sont mis en évidence. L'analyse préalable et la conception du banc d’essais sont ensuite exposés. Ce banc peut mesurer des débits dans la plage 10-7 à 10-13 m3 s-1, pour des pressions amont ou aval allant de 1,5 kPa à 0,35 MPa et des températures comprises entre 288 K et 318 K. Les procédures expérimentales, ainsi que la précision des mesures, ont été qualifiées à partir de mesures d’écoulements permanents de type Hagen-Poiseuille dans desmicrocanaux de section circulaire. Une analyse comparative du nombre de Poiseuille théorique et expérimental est présentée, pour des écoulements dans des microcanaux de sections triangulaires et trapézoïdales et de diamètres hydrauliques compris entre 3 et 15 μm. Une dépendance du nombre de Poiseuille en fonction du nombre de Reynolds est mise en évidence puis discutée. Par la suite, une analyse expérimentale des microclapets d'une micropompemontre une fragilité importante et un manque certain de fiabilité. Une solution alternative est alors proposée. Il s’agit d’utiliser des microdiodes, éléments sans partie mobile. Une analyse numérique, confrontée à l’expérience, permet d’amorcer une optimisation géométrique de microdiodes vortex en comparant leurs performances à celles d’autres microdiodes présentées dans la littérature. Pour terminer, les perspectives et développements futurs de ce travail sontdégagés

Research and Design of a Routing Protocol in Large-Scale Wireless Sensor Networks

无线传感器网络，作为全球未来十大技术之一，集成了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理和自组织网技术，可实时感知、采集、处理、传输网络分布区域内的各种信息数据，在军事国防、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等领域具有十分广阔的应用前景。 本文研究分析了无线传感器网络的已有路由协议，并针对大规模的无线传感器网络设计了一种树状路由协议，它根据节点地址信息来形成路由，从而简化了复杂繁冗的路由表查找和维护，节省了不必要的开销，提高了路由效率，实现了快速有效的数据传输。 为支持此路由协议本文提出了一种自适应动态地址分配算——ADAR（AdaptiveDynamicAddre...As one of the ten high technologies in the future, wireless sensor network, which is the integration of micro-sensors, embedded computing, modern network and Ad Hoc technologies, can apperceive, collect, process and transmit various information data within the region. It can be used in military defense, biomedical, environmental monitoring, disaster relief, counter-terrorism, remote control of haz...学位：工学硕士院系专业：信息科学与技术学院通信工程系_通信与信息系统学号：2332007115216

ETUDE EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE DE MICROECOULEMENTS LIQUIDES DANS LES MICROSYSTEMES FLUIDIQUES

CETTE ETUDE CONCERNE L'ANALYSE EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE D'ECOULEMENTS LIQUIDES DANS LES MICROSYSTEMES FLUIDIQUES. LA PARTIE PRINCIPALE DE CE TRAVAIL A CONSISTE A CONCEVOIR, REALISER ET EXPLOITER UN BANC D'ESSAIS SPECIFIQUE. DANS UN PREMIER TEMPS, LES PRINCIPAUX MICRODISPOSITIFS FLUIDIQUES COURAMMENT UTILISES SONT PRESENTES, AINSI QUE LEURS DIFFERENTS PROCEDES D'ELABORATION. L'INFLUENCE DE LA MINIATURISATION SUR LES ECOULEMENTS EST ENSUITE ABORDEE ET DES PROBLEMES DE COHERENCE ENTRE LES DIFFERENTS RESULTATS EXPERIMENTAUX PRESENTS DANS LA LITTERATURE SONT MIS EN EVIDENCE. L'ANALYSE PREALABLE ET LA CONCEPTION DU BANC D'ESSAIS SONT ENSUITE EXPOSES. CE BANC PEUT MESURER DES DEBITS DANS LA PLAGE 10-7 A 10-13m cubes/s 1, POUR DES PRESSIONS AMONT OU AVAL ALLANT DE 1,5 KPA A 0,35 MPA ET DES TEMPERATURES COMPRISES ENTRE 288 K ET 318 K. LES PROCEDURES EXPERIMENTALES, AINSI QUE LA PRECISION DES MESURES, ONT ETE QUALIFIEES A PARTIR DE MESURES D'ECOULEMENTS PERMANENTS DE TYPE HAGEN-POISEUILLE DANS DES MICROCANAUX DE SECTION CIRCULAIRE. UNE ANALYSE COMPARATIVE DU NOMBRE DE POISEUILLE THEORIQUE ET EXPERIMENTAL EST PRESENTEE, POUR DES ECOULEMENTS DANS DES MICROCANAUX DE SECTIONS TRIANGULAIRES ET TRAPEZOIDALES ET DE DIAMETRES HYDRAULIQUES COMPRIS ENTRE 3 ET 15 microM. UNE DEPENDANCE DU NOMBRE DE POISEUILLE EN FONCTION DU NOMBRE DE REYNOLDS EST MISE EN EVIDENCE PUIS DISCUTEE. PAR LA SUITE, UNE ANALYSE EXPERIMENTALE DES MICROCLAPETS D'UNE MICROPOMPE MONTRE UNE FRAGILITE IMPORTANTE ET UN MANQUE CERTAIN DE FIABILITE. UNE SOLUTION ALTERNATIVE EST ALORS PROPOSEE. IL S'AGIT D'UTILISER DES MICRODIODES, ELEMENTS SANS PARTIE MOBILE. UNE ANALYSE NUMERIQUE, CONFRONTEE A L'EXPERIENCE, PERMET D'AMORCER UNE OPTIMISATION GEOMETRIQUE DE MICRODIODES VORTEX EN COMPARANT LEURS PERFORMANCES A CELLES D'AUTRES MICRODIODES PRESENTEES DANS LA LITTERATURE. POUR TERMINER, LES PERSPECTIVES ET DEVELOPPEMENTS FUTURS DE CE TRAVAIL SONT DEGAGES.TOULOUSE-INSA (315552106) / SudocSudocFranceF

Les microdiodes fluidiques : une solution alternative aux microvalves

International audienceEléments sans partie mobile, les microdiodes peuvent dans de nombreux cas jouer le rôle de microvalves à fort taux de fuite. Afin d'augmenter leur efficacité, il est nécessaire d'optimiser leur géométrie. Dans cet article, une nouvelle géométrie de microdiode fluidique, appelée microdiode vortex, est proposée. Une première simulation numérique de cette microdiode permet de mettre en évidence les principaux phénomènes locaux à l'origine de l'effet diode. Les performances simulées, en bon accord avec des mesures expérimentales effectuées sur une microdiode gravée par DRIE sur support silicium, sont comparées aux performances d'autres microdiodes décrites dans la littérature. Il apparaît qu'à ce stade de l'étude, l'efficacité de la microdiode vortex est équivalente, voire légèrement supérieure, à l'efficacité de la plus performante d'entre elles, la microdiode Tesla. Ce premier résultat est très encourageant, d'autant que la géométrie assez sophistiquée de la microdiode vortex permet d'envisager des perspectives d'optimisation variées. 2001 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS microfluidique / microdiode / microsystème / simulation numérique / expérimental / vortex Abstract-Fluidic microdiodes: An alternative for microvalves. The fluidic microdiodes can be compared with microvalves, but without moving parts and with a high leakage rate. To increase their efficiency, it is necessary to optimise their design. In this paper, a new design of microdiode is proposed. An initial numerical simulation of this so-called vortex microdiode points out the main local phenomena at the origin of the diode effect. The simulated performances, confirmed by experimental measurements with a microdiode etched by DRIE on a silicon wafer, are compared with the performances of other microdiodes described in the literature. This comparison shows that the vortex microdiode has, at this stage of the study, a performance equivalent to or even slightly better than that of the most performing, that is the Tesla microdiode. This is very encouraging, all the more so since the optimisation perspectives are varied, due to a sophisticated design. 2001 Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS microfluidics / microdiode / microsystem / numerical simulation / experiment / vorte