Changement de phase de grosses particules dans un écoulement turbulent

Le changement de phase d’une particule solide advectée dans un écoulement turbulent est un problème complexe car le transfert thermique entre le fluide et la particule dépend du glissement fluide-particule. Si, dans le cas d'une particule fixe dans un écoulement laminaire, le flux de chaleur dépend de la racine carré du nombre de Reynolds, le cas de grosses particules librement transportées est un problème ouvert du fait des interactions non linéaires entre l’écoulement et la particule. Nous étudions la fusion de billes de glace dans un écoulement de von Kármán en eau, pleinement turbulent, dont la température est maintenue fixe. Différentes vitesses de rotation des disques forçant l’écoulement permettent d’atteindre des nombres de Reynolds basés sur l’échelle de Taylor allant de 300 à 600. Un montage ombroscopique avec un faisceau parallèle illumine la quasi-totalité du dispositif, permettant un suivi des billes de glace, sans biais de mesure de taille. L’écoulement à 1 ou 2 disques et le cas de glaçons fixes ou librement advectées ont été étudiées, ainsi que des glaçons de différentes tailles, dans une gamme de l’ordre de grandeur de l’échelle intégrale de l’écoulement turbulent. Toutes les expériences se situent dans des gammes de vitesses suffisamment grandes, où les transferts thermiques par diffusion et convection naturelle sont négligeables. Ainsi, les mesures de la taille des glaçons au cours du temps suffisent à obtenir le flux de chaleur dans les différentes configurations. Dans le cas des glaçons fixes, le comportement est similaire au cas laminaire, mais avec un exposant plus proche de 4/5, cohérents avec des résultats obtenus pour des goutes s'évaporant dans l'air. Le cas des glaçons librement advectés est très différents : le transfert thermique est uniquement proportionnel à la vitesse du fluide et donc indépendant de la taille des billes de glace

Relating stochastic roughness to friction in lubricated contacts

The aim of our work is to understand the role of surface topography on the friction force for lubricated contacts. Since the friction force varies with different lubrication regimes (elastohydrodynamic, mixed, boundary), we focus on the way roughness shifts the transitions between these regimes, in terms of speed and load

The number of tree species on Earth

One of the most fundamental questions in ecology is how many species inhabit the Earth. However, due to massive logistical and financial challenges and taxonomic difficulties connected to the species concept definition, the global numbers of species, including those of important and well-studied life forms such as trees, still remain largely unknown. Here, based on global groundsourced data, we estimate the total tree species richness at global, continental, and biome levels. Our results indicate that there are 73,000 tree species globally, among which ∼9,000 tree species are yet to be discovered. Roughly 40% of undiscovered tree species are in South America. Moreover, almost one-third of all tree species to be discovered may be rare, with very low populations and limited spatial distribution (likely in remote tropical lowlands and mountains). These findings highlight the vulnerability of global forest biodiversity to anthropogenic changes in land use and climate, which disproportionately threaten rare species and thus, global tree richness

The number of tree species on Earth.

One of the most fundamental questions in ecology is how many species inhabit the Earth. However, due to massive logistical and financial challenges and taxonomic difficulties connected to the species concept definition, the global numbers of species, including those of important and well-studied life forms such as trees, still remain largely unknown. Here, based on global ground-sourced data, we estimate the total tree species richness at global, continental, and biome levels. Our results indicate that there are ∼73,000 tree species globally, among which ∼9,000 tree species are yet to be discovered. Roughly 40% of undiscovered tree species are in South America. Moreover, almost one-third of all tree species to be discovered may be rare, with very low populations and limited spatial distribution (likely in remote tropical lowlands and mountains). These findings highlight the vulnerability of global forest biodiversity to anthropogenic changes in land use and climate, which disproportionately threaten rare species and thus, global tree richness

The number of tree species on Earth.

One of the most fundamental questions in ecology is how many species inhabit the Earth. However, due to massive logistical and financial challenges and taxonomic difficulties connected to the species concept definition, the global numbers of species, including those of important and well-studied life forms such as trees, still remain largely unknown. Here, based on global ground-sourced data, we estimate the total tree species richness at global, continental, and biome levels. Our results indicate that there are ∼73,000 tree species globally, among which ∼9,000 tree species are yet to be discovered. Roughly 40% of undiscovered tree species are in South America. Moreover, almost one-third of all tree species to be discovered may be rare, with very low populations and limited spatial distribution (likely in remote tropical lowlands and mountains). These findings highlight the vulnerability of global forest biodiversity to anthropogenic changes in land use and climate, which disproportionately threaten rare species and thus, global tree richness

Consistent patterns of common species across tropical tree communities

Trees structure the Earth’s most biodiverse ecosystem, tropical forests. The vast number of tree species presents a formidable challenge to understanding these forests, including their response to environmental change, as very little is known about most tropical tree species. A focus on the common species may circumvent this challenge. Here we investigate abundance patterns of common tree species using inventory data on 1,003,805 trees with trunk diameters of at least 10 cm across 1,568 locations1,2,3,4,5,6 in closed-canopy, structurally intact old-growth tropical forests in Africa, Amazonia and Southeast Asia. We estimate that 2.2%, 2.2% and 2.3% of species comprise 50% of the tropical trees in these regions, respectively. Extrapolating across all closed-canopy tropical forests, we estimate that just 1,053 species comprise half of Earth’s 800 billion tropical trees with trunk diameters of at least 10 cm. Despite differing biogeographic, climatic and anthropogenic histories7, we find notably consistent patterns of common species and species abundance distributions across the continents. This suggests that fundamental mechanisms of tree community assembly may apply to all tropical forests. Resampling analyses show that the most common species are likely to belong to a manageable list of known species, enabling targeted efforts to understand their ecology. Although they do not detract from the importance of rare species, our results open new opportunities to understand the world’s most diverse forests, including modelling their response to environmental change, by focusing on the common species that constitute the majority of their trees.Publisher PDFPeer reviewe

Influence of random surface roughness on friction in elastohydrodynamic, mixed and boundary lubrication

La plupart des systèmes mécaniques contiennent des contacts lubrifiés (articulations, roulements, ...) qui sont soumis à des efforts importants. Dans ce travail expérimental, on s’intéresse à l’influence de la rugosité sur la friction dans les régimes de lubrification élastohydrodynamique (EHD), mixte, et limite dans des conditions représentatives des contacts dans un moteur de voiture. Les surfaces utilisées dans ce travail sont principalement des aciers usinés industriellement, revêtus ou non de Diamond-Like Carbon (DLC). La force de friction dans les régimes mixte et limite étant bien plus importante qu’en régime EHD, il est important de pouvoir prédire les transitions d’un régime à l’autre. Le problème est que la rugosité affecte significativement les vitesses de transition entre ces régimes, de telle manière qu’il est difficile de prédire le régime de fonctionnement d’un couple donné de surfaces. Les travaux expérimentaux s’attardant sur ce problème sont rares, et les tentatives théoriques d’inclure l’effet de rugosités aléatoires reposent sur des paramètres difficiles à mesurer à cause de leur grande dépendance vis-à-vis des conditions de filtrage, d’échantillonnage, et de leur non-stationnarité. à partir de nombreuses mesures topograhiques (interférométrie et AFM), une méthode assurant la représentativité des paramètres statistiques de rugosité est donc d’abord mise en œuvre pour caractériser des surfaces dont la rugosité va du nanomètre au micron. Des expériences de Stribeck sont ensuite menées avec ces surfaces afin de corréler leur signature morphologique à leur comportement en friction. La rhéologie sous pression de lubrifiants (poly-α oléfines) est mesurée dans un contact lisse en fonction de la pression et de la température, ce qui permet de prédire quantitativement la friction en régime élastohydrodynamique pour tout couple de surfaces, mais aussi de définir un critère non phénoménologique d’entrée en régime de lubrification mixte. à haute vitesse d’entraînement, la contrainte visqueuse décroît avec le taux de cisaillement ce qui est traditionnellement attribué à un échauffement du lubrifiant. On montre que les effets thermiques ne peuvent expliquer une telle chute et on l’explique par l’étalement du profil de pression dans le convergent, phénomène significatif quand l’épaisseur de lubrifiant devient de l’ordre d’un dixième de la taille du contact. Les résultats montrent que le produit de la viscosité dans le convergent avec la vitesse d’entraînement à la transition mixte-EHD suit une loi de puissance super-linéaire avec la rugosité, tous matériaux confondus, ce qui permet de prédire cette transition en fonction de la rugosité. La transition entre régimes mixte et limite est plus complexe et laisse apparaître un comportement clairement différent entre les contacts DLC/DLC et les contacts mettant en jeu au moins une surface d’acier. Pour les contacts DLC/DLC, la friction en régime limite correspond au cisaillement plastique du lubrifiant, ce qui explique que la rugosité n’affecte pas le frottement limite de ces contacts. Le frottement des contacts acier/acier et acier/DLC est plus important et présente deux évolutions monotones avec la rugosité composite du contact, que nous interprétons grâce à des expériences tribologiques à haut taux de glissement. Finalement, un modèle de portance mixte basé sur la théorie de Greenwood-Williamson est mis en œuvre et permet de reproduire avec une précision honorable les courbes de Stribeck obtenues expérimentalement. En particulier, ce modèle permet de déterminer les conditions d’échantillonnage optimales pour déterminer les propriétés des aspérités.Most mechanical systems include lubricated contacts submitted to important strengths. The present work deals with the influence of surface roughness on friction in the elastohydrodynamic (EHD), mixed and boundary lubrication regimes, with operating conditions that are typically those found in an internal combustion engine. Most of the surfaces used in the experiments are machined steel, with or with a Diamond-Like Carbon (DLC) coating. Given the friction in boundary and mixed lubrication being higher than in EHD lubrication, it is crucial to predict the transitions between these regimes. These strongly depend on surface roughness. There are very few experimental works that deal with this issue, and the theoretical attempts to include the influence of random surface roughness are based on roughness parameters that are difficult to measure because of their dependence towards the sampling conditions and their non-stationarity. Based on numerous topographical surveys (using interferometry and AFM), a method is implemented to ensure the representativeness of roughness statistical parameters in order to characterize a range of surface roughnesses within the interval [0.001 ; 1] μm. Then, these surfaces are rubbed against each other using Stribeck procedures in order to correlate their morphology to their friction behaviour. The high-pressure rheology of poly-α olefins is measured in smooth contacts with respect to the pressure and the temperature. This not only allows to quantify the friction force for any contact operating in EHD lubrication, but also to set a criterion to spot the onset of mixed lubrication. At high entrainment speed, the viscous shear stress vanishes, which is often attributed to shear heating. It is shown that thermal effects can not explain such a drop of friction for our own experiments. However, the widening of the pressure profile — which becomes significant when the film thickness becomes comparable to a tenth the contact length — is more likely to explain this behaviour. Our results show that the product of the inlet viscosity with the entrainment speed, spotted at the mixed-EHD transition, follows a super linear power law with the RMS roughness, whatever the materials involved, which allows to predict whether a contact operate in mixed lubrication or not. The transition from mixed to boundary lubrication reveals material and roughness-dependent with a clearly different behaviour between DLC/DLC contacts and contacts involving at least one steel body. Regarding the DLC/DLC contacts, the boundary friction is due to the plastic shearing of the lubricant, which explains why surface roughness has no influence on boundary friction for these contacts. With Steel/DLC and steel/steel contacts, the boundary friction presents two monotonous trends versus the composite RMS roughness. Eventually, a mixed bearing model based on the Greenwood-Willimason assumptions was implemented and allowed to reproduce quite closely the experimentally obtained Stribeck curves. This implementation indicates in particular the sampling conditions that are optimal to capture relevant asperity parameters

L’indemnisation des pollutions accidentelles par hydrocarbures dans les eaux sous juridiction belge : cas fictif du Tanka Suiso

L'analyse des régimes d'indemnisation du préjudice causé par les pollutions accidentes par hydrocarbures dans les eaux sous juridiction belge requiert un cheminement en trois étapes. Tout d'abord, il est nécessaire de définir ce que recouvre la notion de juridiction belge et son étendue. La notion de juridiction en droit international est vaste et recours à de nombreux concepts qui ne font pas toujours partie intégrante de la législation belge. Il est nécessaire de comparer les diverses notions afin de placer de manière cohérente la juridiction belge dans le droit maritime international. Ensuite, il apparaît important de procéder à un exercice de typologie des préjudices causés par la marée noire. Il s'agit ici d'actualiser la typologie réalisée par L. Neyret et J. G. Martin aux fins de la présente étude. Ce section est destinée à offrir un point de vue ouvert sur le préjudice causé par une pollution par hydrocarbures. Le livre III est quant à lui orienté sur l'indemnisation. Les régimes développés par l'Organisation Maritime Internationale sont vu en lien avec l'Oil Pollution Act of 1990. Ce dernier constitue le seul acte législatif d'envergure comparable. Suite au naufrage du pétrolier Erika en décembre 1999, la CJUE a développé une application de la directive déchet dans le cadre de des pollutions par hydrocarbures, il s'agit de la troisième partie du livre III. Le droit belge n'est pas en reste puisque la loi du 20 janvier 1999 prévoit un régime de responsabilité objective qu'il convient d'analyser également.Master [120] en droit, Université catholique de Louvain, 201

Dynamique de fusion de billes de glace en écoulement turbulent

International audienceNousétudions la fonte de grosses billes de glace dans unécoulement turbulent de von Kármánà très hauts nombres de Reynoldsà l'aide d'un montage optique couplant suivi de particules et ombroscopie. La mesure de la variation de taille d'une particule au cours du temps permet de mesurer le flux thermiqueà sa surface en fonction du nombre de Reynoldsà l'échelle de la particule ReD. Trois situations sont considérées : billes librement advectées dans tout l'écoulement, billes maintenues fixes dans une zone d'écoulement moyen nul, et billes maintenues fixes en présence d'unécoulement moyen fort. Dans les deux cas où les billes sont fixes, nous observons que le transfert thermique dans ce régime turbulent est toujours beaucoup plus fort que pour un régime laminaire, le nombre de Nusselt s'exprimant comme une loi de puissance en fonction du nombre de Reynolds : N u ∝ Re 0,8 D. Dans le cas des particules librement advectées, le transfert turbulent est encore augmenté et le nombre de Nusselt devient proportionnel au nombre de Reynolds. Le flux thermique par unité de surface est alors indépendant de la taille de la particule, ce qui correspondà un régime ultime de transfert de chaleur atteint lorsque la couche limite thermique est pleinement turbulente. Abstract. We study the melting dynamics of large ice balls in a turbulent von Kármán flow at very high Reynolds number. Using an optical shadowgraphy setup, we record the time evolution of particle sizes. We study the heat transfer as a function of the particle scale Reynolds number ReD for three cases : fixed ice balls melting in a region of strong turbulence with zero mean flow, fixed ice balls melting under the action of a strong mean flow with lower fluctuations, and ice balls freely advected in the whole flow. For the fixed particles cases, heat transfer is observed to be much stronger than in laminar flows, the Nusselt number behaving as a power law of the Reynolds number: Nu ∝ Re 0.8 D. For freely advected ice balls, the turbulent transfer is further enhanced and the Nusselt number is proportional to the Reynolds number Nu ∝ ReD. The surface heat flux is then independent of the particles size, leading to an ultimate regime of heat transfer reached when the thermal boundary layer is fully turbulent