Thèse soutenue

Utilisation de la thermodynamique à vitesse finie pour l’étude et l’optimisation du cycle Carnot et des machines de Stirling

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Auteur / Autrice : Camelia Petre
Direction : Michel FeidtStoian Petrescu
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique, Energétique
Date : Soutenance le 23/11/2007
Etablissement(s) : Nancy 1 en cotutelle avec Universitatea politehnica, Bucarest
Ecole(s) doctorale(s) : EMMA
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Rochelle, Rahal Boussehain, Florea Chiriac, Monica Costea, Michel Feidt, Stoian Petrescu, Ioan Voica
Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Rochelle, Rahal Boussehain, Florea Chiriac, Monica Costea

Résumé

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Le sujet choisi a nécessité une étude bibliographique pour les études de recherche publiées dans les domaines de la Thermodynamique à Vitesse Finie (TVF) et Thermodynamique en Temps Fini (TTF), et pas seulement. Le premier chapitre est dédié à l’état de l’art bibliographique en ce qui concerne le sujet. Une synthèse des aspects énergétiques du Monde, les principales considérations sur les machines de Stirling, les principales méthodes d’analyse et optimisation thermodynamique sont présentés. La comparaison entre la TVF et TTF est présentée, car le développement original s’appuie sur deux méthodes, une de la TVF et l’autre de la TTF, ou plutôt en Dimension Finie. Le deuxième chapitre est dédié aux contributions originales dans le domaine de la TVF: l’adaptation de la Méthode Directe à l’étude et optimisation des machines à cycle inverse avec des irréversibilités internes et externes; amélioration de la méthode de Schmidt en considérant la cinématique effective de la machine considérée ; présentation d’une étude de sensibilité qui permet de séparer les irréversibilités par causes et analyser les effets séparément ; adaptation de la Méthode Directe à l’étude et optimisation de moteurs de Stirling solaires et des ensembles solaire récepteur – concentrateur - moteur Stirling solaire- générateur électrique ; validation de schéma par la comparaison avec les données expérimentales; mise en valeur de la recherche par une application pratique: système de génération d’énergie électrique à partir de l’énergie solaire et hydrogène comme vecteur d’énergie. Le troisième chapitre est dédié aux contributions originales dans le domaine de la TTF. Un modèle thermodynamique pour l’étude et optimisation des machines thermiques est proposé et appliqué pour le cycle de Carnot, pour plusieurs cas, pour des lois de transfert de chaleur linéaires et non linéaires convectif et radiatif. L‘existence des données expérimentales a fait possible la simulation du fonctionnement avec le modèle analytique et la validation. Les conclusions générales et perspectives attendues sont présentées.