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Accueil > Thèses et HDR > Thèses en 2008

Rosario de Giorgi - 5 décembre 2008

publié le , mis à jour le

Rosario de Giorgi soutiendra sa thèse le 5 décembre 2008, Amphi Hamilton à l’INSA de Lyon

Titre de la thèse : "Contribution à la caractérisation en débit des composants pneumatiques par décharge de réservoirs"

Jury composé de :
- Philippe MOUYON, Responsable unité CDIN (CERT/ONERA), Rapporteur
- Edouard RICHARD, Maître de conférence HDR (Univ. Henri Pointcarre Nancy-1), Rapporteur
- Massimo SORLI, Professeur, Directeur du Dipartimento di Meccanica (Politecnico di Torino), Rapporteur
- Jean-Charles MARE, Professeur (LGMT-INSA de Toulouse), Examinateur
- Patrice CHANTRENNE, Professeur (CETHIL-INSA de Lyon), Examinateur
- Daniel THOMASSET, Professeur (Ampère-INSA de Lyon), Examinateur
- Eric BIDEAUX, Professeur (Ampère-INSA de Lyon), Directeur de thèse
- Sylvie SESMAT, Ingénieur de recherche (Ampère-INSA de Lyon), encadrante
- Daniel HUBERT, R & D Manager, ASCO NUMATICS JOUCOMATIC, Invité

Spécialité :

Résumé :
Cette thèse s’inscrit dans la problématique de la modélisation et de la caractérisation des composants et circuits pneumatiques. La norme actuelle de caractérisation en débit (ISO 6358) implique une consommation énergétique importante puisqu’elle repose sur des mesures effectuées en condition d’écoulement stationnaire. Pour pallier le coût en énergie et en temps de la méthode existante, une nouvelle procédure de caractérisation des composants basée sur l’utilisation de réservoirs spécifiques dit "isothermes" a été proposée par le Tokyo Institute of Technology. L’originalité de notre travail de recherche est de proposer une nouvelle approche qui se base sur la reconstruction du débit à partir de l’inversion du modèle du comportement dynamique d’une chambre pneumatique. Cette approche, appliquée à la vidange d’un réservoir standard à travers un composant à caractériser, conduit directement à la reconstruction de la caractéristique en débit recherchée à partir de la mesure de pression, en transitoire dans le réservoir et le calcul de sa dérivée temporelle. L’étude de la mise en oeuvre d’un banc de caractérisation en débit par vidange de réservoir standard s’est ainsi appuyée sur l’exploitation de diverses connaissances rappelées dans le manuscrit et issues de la mécanique des fluides, de la thermodynamique et des mathématiques appliquées. L’une des contributions de ce travail concerne en particulier l’établissement d’un modèle macroscopique de transfert thermique à la paroi d’un réservoir lors de sa vidange. Se basant sur l’analyse dimensionnelle, ce modèle permet d’éviter la mesure de la température en écoulement non stationnaire pour déterminer l’état du gaz à tout instant, ceci constitue l’une des principales difficultés dans les systèmes pneumatiques. Il permet également le développement de banc à très faible coût pour la caractérisation en débit des composants. Un autre aspect développé dans ce mémoire concerne le choix des variables intrinsèques permettant d’exprimer la loi de débit dans un composant. La nécessité de prendre en compte l’énergie cinétique est mise en évidence et conduit à l’exploitation des grandeurs totales. Les développements théoriques s’appuient en outre sur une vaste campagne expérimentale qui a permis de valider à la fois la méthode de caractérisation en débit et le modèle de transfert thermique dont la simplicité d’implémentation suggère un potentiel intéressant pour des applications industrielles diverses.

Abstract:
This PhD dissertation is in line with the problematic concerning the modelling and the characterization of pneumatic components and circuits. The present standard for mass flow rate characterization (ISO 6358) leads to an important consumption of energy since it is based on measurements in stationary flow conditions. To compensate for the time and energy cost of the exiting method, a novel procedure based on the discharge of specific "isothermal" tanks was proposed by the Tokyo Institute of Technology. The originality of our research work is to propose a new approach based on the computation of the mass flow rate from the inversion of the dynamic behaviour model of a pneumatic chamber. Applying this approach to the discharge of an ordinary tank through the component to be characterized, it enables the mass flow rate characteristics to be directly determined from the measurement of the transient pressure in the tank and the computation of its time derivative. The study of the implementation of a rig for mass flow rate characterization based on the discharge of an ordinary tank requires then a various engineering knowledge in fluid mechanics, thermodynamics, and applied mathematics that are given in the dissertation. One of the main contributions of this work aims specifically at the introduction of a macroscopic model of the heat transfer at the wall of a tank when discharging. Based on dimensional analysis, this model avoids the measure of the temperature in transient conditions to determine at any time the gas state, this being one of the main difficulties in pneumatic systems. It allows also our proposal of a low cost rig for the mass flow rate characterisation of components. Another essential aspect of the flow characterisation of pneumatic components is the choice of the intrinsic variables, which rigorously expressed the mass flow rate characteristics in components. This is also discussed and points out the need to take into account kinetic energy that is to the use of total quantities. In addition, these theoretical developments rely on a wide experimental work. It has allowed the validation of the flow characterization method and also of the heat transfer model. For this last one, its ease of implementation suggests potential uses for various industrial applications.