Abstract FR:

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