Dr. Garry RIVIERE

Contact : garry.riviere[at]univ-reunion.remove-this.fr

(Soutenance de thèse le 1er mars 2017)

Thèse de doctorat en Mécanique et énergie intitulée :"Mécanique et énergie. Optimisation topologique d’écoulements turbulents et application à la ventilation des bâtiments", sous la direction de Monsieur Alain BASTIDE.

Composition du jury :

• Madame Laëtitia ADELARD, Maître de Conférences, H.D.R., Université de La Réunion
• Madame Aurélie FOUCQUIER, Ingénieur, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives
• Monsieur Alain BASTIDE, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Pierre-Henri COCQUET, Maître de Conférences, Université de La Réunion
• Monsieur Éric FOCK, Maître de Conférences, Université de La Réunion
• Monsieur Patrice JOUBERT, Professeur, Université de la Rochelle
• Monsieur Dominique MARCHIO, Professeur, Ecoles des Mines – Paris Tech
• Monsieur Etienne WURTZ, Directeur de Recherches, Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives

Résumé :

En climat chaud, la ventilation des bâtiments permet d’assurer le confort de ses occupants.  Ainsi, une augmentation de la vitesse d’air sur un individu permet de réduire la température ressentie par celui-ci. Pour modifier les mouvements d’air dans une pièce, des formes de bouche de ventilation spécifiques peuvent être alors utilisées sans pouvoir  identifier la plus performante. Des techniques d’optimisation de forme comme l’optimisation topologique par ajout de matière peuvent alors être utilisées comme outils pour contrôler passivement les écoulements d’air.

 Ces travaux de thèse proposent ainsi, une étude numérique, avec pour objectif le contrôle d’air dans les pièces d’un bâtiment. Pour y parvenir, ces travaux s’intéressent dans un premier temps à l’optimisation de la forme d’une bouche de ventilation non connectée au bâtiment. Les formes optimales  obtenues permettent ainsi d’orienter partiellement le flux d’air en sortie de bouche et d’y minimiser les pertes de charge. Dans un second temps, le manuscrit présente l’optimisation de forme d’une bouche connectée au bâtiment. Selon la configuration proposée, les formes optimales obtenues permettent ainsi d’orienter le jet dans la direction de la zone de présence d’un usager.

 Ces nouvelles formes obtenues ont pour conséquences une augmentation significative des vitesses d’air et de l’intensité turbulente dans la pièce ;  ce qui entraine alors l’augmentation du taux d’insatisfaction des usagers. Pour répondre à cette problématique, ces travaux de thèse proposent alors une dérivation complète du modèle de turbulence k-epsilon pour pouvoir minimiser l’intensité turbulente de la pièce. Les formes optimales obtenues permettent ainsi de réduire l’intensité turbulente, mais la vitesse cible sur l’usager reste tout de même difficilement atteignable.

Mots-clés : Optimisation topoloqique ; Ventilation ; Ecoulements turbulents ; Modélisation RANS, Méthode adjointe continue, Turbulence gelée.

Dr. Pierre-Alexandre RIVIERE

(Soutenance le 3 novembre 2017)

Thèse de doctorat en Amenagement du territoire et Urbanisme intitulée :" Analyse du retour d'expérience et optimisation de la recherche opérationnelle maîtrise d'ouvrage pour les quartiers durables en milieu tropical ", sous la direction de Monsieur François GARDE et la co-direction de Monsieur Michel DIMOU. 

Composition du jury :

• Madame Marjorie MUSY, Directrice de Recherches, CEREMA Ouest
• Madame Pascale PHILIFERT, Professeur, Université Paris Ouest – Nanterre la Défense
• Monsieur Michel DIMOU, Professeur, Université de Toulon
• Monsieur François GARDE, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Jean-Philippe PRAENE, Maître de Conférences, Université de La Réunion

Résumé:

L’application du concept de développement durable à l’urbanisme suscite de nombreuses questions tant les contours de « l’urbanisme durable » et des « quartiers durables » paraissent flous. De nombreux outils ont été développés pour aider à la conception des « quartiers durables », souvent dérivés des outils de conception des bâtiments (LEED, BREAAM, HQE etc…) ; ils restent largement proposés et conduis par les Maîtres d’Oeuvre (MOE) et les Assistants à Maîtrise d’Ouvrage (AMO).
Dans ce contexte, une question émerge, celle de savoir quel peut-être l’impact de ces outils sur les décisions et la conduite du projet urbain par la Maîtrise d’Ouvrage Urbaine (MOU). De plus, le projet urbain qui a pour objet la création d’un quartier ou « morceau de ville », fait appel à un large jeu d’acteurs et les questions soulevées par les outils d’aide à la conception dépassent largement le champ d’action de la MOU. Ceci posé, si le couple MOE et AMO peut « se contenter » de l’utilisation d’outils existants au regard de leurs missions respectives, la MOU, du fait de son rôle central et moteur dans le « quartier durable » a de son côté besoin de nouveaux process pour répondre aux enjeux de la durabilité posés par ces outils : comment travailler avec les différents acteurs en vue d’objectifs communs et/ou convergeants ? Se pose alors la problématique de l’évolution des méthodes de travail de la MOU au fil des opérations d’aménagement durable ; comment ne pas avoir de « pertes en ligne » et ainsi continuer à progresser entre deux opérations d’aménagements : la capitalisation des savoir-faire du « chef d’orchestre » qu’est la MOU est alors un questionnement central.

Dr. Christelle HOARAU

(Soutenance de thèse le 23 juin 2017)

Thèse de doctorat en Génie civil, environnement et Urbanisme intitulée : "Contribution à l’analyse de la qualité environnementale d’un projet d’aménagement périurbain/rural en milieu tropical - Méthodes et outils d’aide à la décision", sous la direction de Monsieur Jean-Claude GATINA.

Composition du jury :

• Madame Fiona BENARD-SORA, Maître de Conférences, Université de La Réunion
• Madame Divya LEDUCQ, Maître de Conférences, Université de Tours
• Madame Marie-Hélène MASSOT, Professeur, Université Paris-Est Créteil
• Monsieur Harry BOYER, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Jean-Claude GATINA, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Jean-Philippe PRAENE, Maître de Conférences, Université de La Réunion
• Monsieur Bienvenue RANAIVO RABEHAJA, Professeur, Université d’Antanarivo
• Monsieur Belkacem ZEGHMATI, Professeur, Université de Perpignan Via Domitia

Résumé:

Le développement industriel important, le fort accroissement démographique, l’urbanisation intensive, l’expansion des trafics de transports routiers, aériens et maritimes, sont tout autant de facteur contribuant à l’épuisement des ressources planétaires, du foncier et au dérèglement climatique. Faire face aux émissions de gaz à effet de serre et aux autres impacts environnementaux se résume le plus souvent à la conduite d’une politique complémentaire couplant les 3 piliers stratégiques du développement durable : environnement, économie et social. Une normalisation des principes de développement durable est difficile à clarifier, elle dépend du contexte et des objectifs d’un pays ou du territoire d’étude impliqué. La transition énergétique et écologique nécessite un référentiel d’éco-aménagement adapté aux spécificités et aux enjeux des espaces concernés. Ces travaux contribuent à accompagner l’aménagement d’un site en milieu périurbain insulaire, autour d'activité des secteurs primaires, secondaires, tertiaires et résidentiels. Dans ce cadre, plusieurs outils d’analyse ont été développés pour répondre aux exigences d’un éco-aménagement, à partir notamment des analyses techniques, environnementales et de l’évaluation globale d'un éco aménagement. Ces outils développés permettent aux acteurs d'aménagement du territoire et de construction d'espaces bâtis, d'analyser les bilans d'impacts environnementaux d’un projet et d’évaluer différentes alternatives d’aménagement. Au delà des outils d'aide à la décision, il est proposé dans cette thèse, une démarche  méthodologique basée sur l'approche systémique et typologique et le cadre normatif ISO 14044 relatif à l'Analyse de Cycle de Vie.

 

Dr. Delphine BARBARY RAMALINGOM

(Soutenance de thèse le 13 décembre 2017)

Thèse de doctorat en Physique-Energétique intitulée :"Optimisation topologique des transferts thermiques et massiques dans un canal vertical asymétriquement chauffé", sous la direction de Monsieur Alain BASTIDE.

Composition du jury :

• Madame Lingai LUO, Directrice de Recherches, Université de Nantes
• Monsieur Christophe MENEZO, Professeur, Polytech’ Annecy-Chambéry
• Monsieur Jean CASTAING-LASVIGNOTTES, Maître de Conférences, H.D.R., Université de La Réunion
• Monsieur Jean-Luc HARION, Professeur, Ecole des Mines de Douai
• Monsieur Alain BASTIDE, Professeur, Université de La Réunion
• Monsieur Pierre-Henri COCQUET, Maître de Conférences, Université de La Réunion

Résumé:

Les transferts de chaleur entre deux fluides à des températures différentes sont des phénomènes courants dans de nombreux secteurs tels que l'industrie, le bâtiment ou encore les énergies renouvelables. Dans la plupart des cas, les deux fluides ne sont pas en contact, et le transfert s'effectue à travers une surface d'échange. Au sein de la paroi séparatrice, le mécanisme de transmission de la chaleur est la conduction, et, sur chacune des deux surfaces de contact avec les fluides, ce sont généralement les phénomènes de convection qui prédominent. Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le contexte des stratégies de maîtrise d'énergie où l'objectif de performance passe par l'optimisation des systèmes de transferts de chaleur. Les études effectuées s'intéressent à l'optimisation topologique des échanges de chaleur et de masse dans un canal vertical asymétriquement chauffé avec un écoulement de convection naturelle prédominant.
Dans un premier temps, nous avons identifié les verrous scientifiques à lever lors de la résolution de problèmes d'optimisation topologique en milieux continus. Un des points sensibles est la définition de l'interface fluide-solide à la fin du processus d'optimisation. En effet, une méthode couramment utilisée en optimisation topologique consiste à pénaliser la vitesse du fluide dans la zone correspondant au solide avec l'aide d'un terme de Brinkmann. Comme le coefficient situé devant ce terme ne correspond qu'à deux états (0 pour le fluide et ≠0 pour le solide), la stratégie est de recourir à des fonctions de régularisation qui permettent d'interpoler, entre autres, la conductivité thermique entre les domaines fluide et solide. Ces interpolations facilitent aussi l'utilisation des méthodes à base de gradient pour résoudre le problème d'optimisation. De plus, pour éviter les motifs en damier en fin d'optimisation, il est souvent conseillé d'utiliser des filtres numériques. Notre travail a porté sur l'introduction de nouvelles fonctions d'interpolation de type sigmoïde permettant d'améliorer la définition de la frontière fluide-solide pendant le processus d'optimisation. La taille de la zone intermédiaire, c'est-à-dire la zone ne correspondant ni au fluide ni au solide, a été calculée analytiquement et théoriquement pour montrer qu'elle a été réduite grâce à ces fonctions sigmoïdes. Outre le fait que la définition de la frontière entre les deux domaines s'effectue pendant l'optimisation topologique, cette nouvelle technique ne nécessite pas le recours aux filtres numériques et ne génère pas de motifs en damier. Nous l'avons validée sur deux cas référencés dans la littérature.
Dans un second temps, nous nous sommes intéressés aux transferts thermiques et massiques dans le canal vertical asymétriquement chauffé. En amont des travaux d'optimisation au sens topologique de ces transferts, une étude sur l'influence de la stratification thermique à l'extérieur du canal et l'influence du rayonnement de surface ont été évaluées sur différentes quantités thermiques et aérauliques. Cette étude a permis de mettre en évidence des grandeurs à prendre en compte pour définir nos fonctions coût dans les problèmes d'optimisation. Plus particulièrement, nous avons mis en évidence une variation de la taille de l'écoulement retour, ce qui contribue à augmenter les pertes de charge dans le canal. Nous avons aussi remarqué l'effet bouchon lié à la stratification thermique qui diminue la vitesse du fluide et influence donc l’énergie thermique au sein du canal. Nos travaux se sont concentrés sur l'expression de nouvelles fonctions coût pour la puissance mécanique, d’une part, traduisant ainsi les pertes de charge (malgré l'ajout de matière) dans le canal vertical et une nouvelle expression de la puissance thermique, d’autre part. Nous comparons les valeurs obtenues par notre algorithme avec celles couramment utilisées dans la littérature et montrons que ces nouvelles fonctions coût sont performantes. Elles ont pour effet de corriger les instabilités relevées avec les autres expressions et les formes topologiques obtenues permettent d’atteindre de bonnes performances thermiques et massiques.