M2 Enveloppe et Construction Durable

Rachid BENNACER - PU - ENS Paris-Saclay Smaine Kouidri - PU - Sorbonne Université Kamilia ABAHRI - MCF - ENS Paris-Saclay.

A l’issu de ce cours l’étudiant connaîtra les couplages entre les modes de transferts. Une attention particulière sera portée à la mécanique des fluides anisothermes. Un complément concernera l’influence du rayonnement en milieu semi-transparents.

Objectifs :
A l’issu de ce cours l’étudiant connaîtra les couplages entre les modes de transferts. Une attention particulière sera portée à la mécanique des fluides anisothermes. Un complément concernera l’influence du rayonnement en milieu semi-transparents.
Cet objectif s’inscrira dans sous l’angle de la dominance des phénomènes mis en jeux au sein des bâtiments et des équipements qui s’y rattachent.

Contenu :
Les sollicitations transitoires complèteront les précédents acquis.
Seront présentés les modèles permettant d’appréhender le comportement non linéaire en dynamique des transferts.
Ce cours abordera quelques unes des instabilités convectives.

3 modes de transferts et la mécanique des fluides.

Convection heat transfer par Adrian Bejan Transferts thermiques par Jean Taine, Estelle Iacona , Jean-Pierre Petit.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier.

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Nathalie Gineys - Expert Valorisation Matières - EQIOM Alexandra Bourdot - MCF - ENS Paris-Saclay Kamilia Abahri - MCF - ENS Paris-Saclay Farid Benboudjema -PU – ENS Paris Saclay.

Rappels sur la microstructure du ciment (fabrication, hydratation, composition, propriétés), Gestion des déchets en cimenterie. Substitution du ciment par des matériaux alternatifs : Les additions minérales issues de l’industrie. Substitution de ciment et sables : Valorisation des sédiments dans le béton, en technique routière et en paysager. Le béton de chanvre (fonctions, règles de construction, impact du liant, propriétés thermiques). Le béton de granulats recyclés : impact sur les propriétés mécaniques et le comportement différé du béton. Granulats alternatifs (issus du recyclage pour la valorisation des déchets). Impact environnemental des bétons innovants avec des matériaux alternatifs. Recyclage/valorisation de sous-produits de l’industrie et de déchets afin de produire de nouveaux matériaux de construction performants. Matériaux biosourcés alternatifs et valorisation de plastique recyclé. Modélisation du comportement de ces matériaux et impact environnemental.

Dans ce module, la substitution des matériaux standards à la confection de ciment et de béton sera abordée par l’étude des matériaux alternatifs tant au niveau des combustibles nécessaires à la production de chaleur pour la fabrication du clinker, qu’au niveau des matériaux constitutifs dans le cadre d’applications à usage bâtiment ou structure routière. Les questions de conservation des propriétés mécaniques et structurelles, d’amélioration de la durabilité et de réduction de l’impact environnemental seront abordées.
L’objectif est ainsi de présenter les alternatives au béton standard afin de réduire l’impact environnemental lié à sa fabrication et à sa déconstruction par la valorisation de déchets issus de cimenterie, de l’industrie, de l’activité humaine, ou de l’agriculture.
Les compétences visent à : Acquérir des notions avancées sur les granulats recyclés et matériaux à stockage de CO2; Connaître les avantages et inconvénients de tels matériaux notamment en termes de durabilité et d’impact environnemental; Connaître les possibilités de valorisation de sous-produits et déchets, issus de cimenterie, de l’industrie, de l’activité humaine, ou de l’agriculture, dans le domaine du génie civil.

Généralités sur les matériaux du génie civil, Durabilité des bétons, Notions sur l’ACV.

Achour R., 2013. Valorisation et caractérisation de la durabilité d’un matériau routier et d’un béton à base de sédiments de dragage Sofiane Amziane, Laurent Arnaud - Les bétons de granulats d'origine végétale : Application au béton de chanvre - Ed Lavoisier - 2013 Christian Lemaitre - Mise en oeuvre et emploi des matériaux de construction - Editions Eyrolles - 2012 Angélique Vichot, Jean-Pierre Olivier - La durabilité des bétons Bases scientifiques pour la formulation de bétons durables dans leur environnement - Presse des ponts Pierre-Claude Aïtcin, Sidney Mindes, Ecostructures en béton

Octobre - Novembre - Décembre.

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Farid BENBOUDJEMA, PU ENS Paris-Saclay Alexandra BOURDOT, MCF, ENS Paris-Saclay Kamilia ABAHRI, MCF, ENS Paris-Saclay Sabine CARE, Chercheur IFSTTAR Xavier JOURDAIN, PRAG, ENS Paris-Saclay.

Cours magistraux 1. Comportement des matériaux : l’emploi de capteurs 2. Microscopie et Caractérisation microstructurale 3. La Mesure : Précautions, Incertitudes, Exemples d’application TP : 1. Durabilité : diffusion des chlorures 2. Perméation 3. Propriétés thermiques 4. Micromorphologie 5. Microscopie Mots-clés: Capteurs, microscopie, mesure, application, expérimental, matériau, multi-échelle.

Les modes de sollicitation (mécanique, température, humidité relative, espèces ioniques …) et/ou les techniques de mesures dépendent des propriétés recherchées. Elles conditionnent aussi bien la machine, l’éprouvette, la (ou les) technique(s) de mesure(s), que les algorithmes d’identification ou encore les techniques de caractérisation microstructurale à utiliser.
CM :
Méthodes expérimentales d’analyse de la microstructure et des propriétés des matériaux à matrice cimentaire. Observation d’échantillons témoins et de matériaux dégradés au microscope électronique à balayage (MEB) ; Méthodes de mesures physiques à l’échelle macroscopique : déplacements, déformations (1D, 2D), température, ultrasons, perméabilité, etc. Emploi de capteurs. Diagnostic de la dégradation d’un ouvrage en environnement agressif ; La mesure : que faire d’une mesure, précautions, incertitudes, exemples, applications.

Bases de physique, chimie et mécanique.

Characterization", Mechanical behavior of concrete , edited by Jean-Michel Torrenti, GillesPijaudier-Cabot and Jean-Marie Reynouard, Wiley, 2010, p. 3-55.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier.

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Fabrice GATUINGT - PU - ENS Paris-Saclay Cédric GIRY - MCF - ENS Paris-Saclay.

Le cours sera accompagné d’un projet numérique durant lequel les étudiants mettrons en œuvre et coderont certaines de méthodes vues en cours sur des cas d'applications 1D.

Rappels sur la méthode des éléments finis pour des problèmes 1D en mécanique des solides et en thermique. Résolution des problèmes linéaires et non linéaires pour des sollicitations quasi-statiques. Discrétisation et mise en œuvre de la méthode des éléments finis pour des problèmes 2D et 3D (fonction de forme, intégration numérique, assemblage). Aspects approfondis de la méthode des éléments finis (mécanique linéaire de la rupture, éléments finis enrichis,…). Problèmes non linéaires et algorithmes de résolutions (calcul des contraintes et de la charge résiduelle,…). Schémas d'intégration temporelle de type explicite et implicite;.

Mécanique des milieux continus, équations aux dérivées partielles.

The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals, Olek C Zienkiewicz, Robert L Taylor, J.Z. Zhu. Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures, Rene de Borst, Wiley and Sons Pub. Prat M., Bisch Ph., Mestat Ph., Millard A., Pijaudier-Cabot G. (1995) La modélisation des ouvrages. Collection AFPC-Emploi des éléments finis en génie civil. Editions Hermès, Paris, 770 p. Prat M., Bisch Ph., Mestat Ph., Millard A., Pijaudier-Cabot G. (1997) Calcul des ouvrages généraux de construction. Collection AFPC-Emploi des éléments finis en génie civil. Editions Hermès, Paris, 768 p.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Tulio Honorio De Faria – MCF – ENS Paris-Saclay Fabrice GATUINGT – PU – ENS Paris-Saclay Caroline DE SA – PRAG – ENS Paris-Saclay.

Cours 1: Introduction à la modélisation multi échelle; Echelle nanométrique et origine physique des propriétés des matériaux Cours 2 : Dynamique moléculaire et simulations Monte Carlo ; Échelle mésoscopique « granulaire » ; Passage échelle atomique – continu Cours 3 : Introduction à la micromécanique; Homogénéisation analytique en élasticité ; Variabilité des champs mécaniques et estimation de la résistance mécanique Cours 4 : Homogénéisation analytique des propriétés de transfert et électromagnétiques Cours 5 : Homogénéisation analytique des champs de transformation (Thermoélasticité, Poromécanique, Gonflement interne) ; Homogénéisation analytique en viscoelasticité linéaire ; Homogénéisation numérique ; Propriétés croisées. Cours 6 : Microstructure des matériaux, modélisation simplifiée Cours 7 : Exemple de calcul en homogénéisation et comparaison avec les simulations numériques Cours 8 : Application à l'étude du séchage et du comportement à hautes températures du béton.

Corrélation composition-(micro)structure-propriétés des matériaux. Echelles spatiales et temporelles dans la modélisation des matériaux et structures du Génie Civil, notamment les matériaux cimentaires.
Simulations à l’échelle moléculaire (dynamique moléculaire et Monte Carlo) et colloïdale, passage échelle atomique-continue.
Rappel sur les modèles mécaniques, de transfert de masse et de chaleur et les assemblages élémentaires série/parallèle. Notion de volume élémentaire représentatif, statistique. Bornes inférieures et supérieures (Voigt-Reuss, Hashin-Shtrikman). Notions de morphologie, texture et percolation. Problème d’Eshelby, estimation à travers les schémas dilués, de Mori-Tanaka, auto-cohérent, auto-cohérent généralisé. Homogénéisation des propriétés mécaniques (élastique, viscoélastiques, résistance), thermiques (conductivité, expansion thermique), de transfert et électromagnétiques des matériaux avec microstructure. Application à l'étude du séchage et du comportement à hautes températures du béton: stratégies expérimentales et méthodes numériques de prédiction des effets de l’hétérogénéité.

Notions de mécanique de milieux continus; Notions de thermodynamique des matériaux.

Torquato, S., 2002. Random Heterogeneous Materials: Microstructure and Macroscopic Properties. Springer Science & Business Media. Allen, M.P., Tildesley, D.J., 1989. Computer Simulation of Liquids. Oxford University Press, New York. Dormieux, L., Kondo, D., Ulm, F.J., 2006. Microporomechanics. John Wiley & Sons.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier.

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Caroline DE SA - PRAG - ENS CACHAN LMT Laurent ROYON - MCF HdR - Univ. Paris Diderot Laboratoire Matière et Systèmes Complexes Julien WAEYTENS - CR - IFSTTAR.

Présentation des différents systèmes actifs ou passifs de production et de stockage d’énergie thermique disponibles au niveau du bâtiment. Comparaison, bilan énergétiques et optimisation des différentes solutions du point de vue énergétique et technologique.

Contenu :
1. Prospectives et stratégies énergétiques dans le bâtiment
2. Matériaux pour le stockage et la maîtrise de l'énergie thermique au niveau de l'enveloppe et du bâtiment
3. Procédés de rafraichissement via l'enveloppe de bâtimeent
4. Modélisation et optimisation des transferts dans les bâtiments
5. TD/TP numérique sur la modélisation des transferts et l'identification des paramètres thermiques

Mots-clé:
solaire, bâtiment, énergie, stockage, thermique, simulation thermique.

Transferts thermiques dans le bâtiment (parois et équipements énergétiques), systèmes de production d’énergie classique.

A. Filloux, Intégrer les énergies renouvelables, CSTB L’énergie solaire, thermique et photovoltaïque, M. Tissot, Eyrolles Mémoire d’HDR « Des transferts couplés de masse et de chaleur à la conception bioclimatique: recherches sur l’efficacité énergétique des bâtiments », T. Duforestel (EDF R&D), U. Claude Bernard Lyon 1, 2015 M. Hendel, L. Royon, The effect of pavement-watering method on subsurface pavement temperature, Urban Climate, Urban Climate, Urban Climate , Vol 14, Part 4, 650–654, 2015 L. Royon, L. Karim, A.Bontemps, Optimization of PCM embedded in a floor panel developed for thermal

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Kamilia Abahri -MCF - ENS Paris-Saclay Rachid Bennacer -PU - ENS Paris-Saclay Stéphane Poyet -Ingénieur Chercheur-CEA.

Rappel des propriétés des milieux poreux et prises de moyennes Rappel sur des équations de conservation et des flux (lois) phénoménologiques Discussion sur les éléments de la thermodynamique Mécanique statistique et relation aux propriétés thermodynamique Thermodynamique des processus irréversible; Déduction et discussion des phénomènes diagonaux (classiques), termes croisés et critique des lois classiques Découverte et analyse des problématiques des phénomènes de transferts dans les matériaux cimentaires (faible perméabilité): modélisations en cours. Découverte et analyse des problématiques des phénomènes de transferts dans les matériaux fibreux/isolant (non faible perméabilité) : modélisations en cours.

Description, caractéristiques géométriques, physiques, physicochimiques des milieux poreux. Porosité, variabilité spatiale, isotropie-anisotropie Loi de Darcy. Transport d’espèces en milieu saturé non réactif : modèles stochastiques, transport en milieu fracturé. Transport en milieu poreux saturé réactif. Transport en milieu non saturé, en milieu multiphasique.
Relation entre les propriétés thermophysiques et les propriétés thermodynamique via la mécanique (physique) statistique. Généralisation des flux principaux (lois phénoménologiques), Fick, Fourier, Darcy, Osmose, électroosmose, Soret, Duffour etc.. par l'utilisation de la thermodynamique des processus irréversibles.

Caractérisation des milieux poreux (porosité, perméabilité, tortuosité etc..) Prises de moyennes spatiale et temporelles Les équations de transferts (invariants et les lois classiques phénoménologiques).

Resume du cours de Physique Statistique? Christophe Texier? L3 Univ Paris-Sud Modeling Phenomena of Flow and Transport in Porous Media, Authors: Bear, Jacob, Ed. Springer Modélisation des transferts hydriques isothermes en milieu poreux : application au séchage des matériaux à base de ciment Auteur : Marc Mainguy? Olivier Coussy? Robert Eymard? Laboratoire central des ponts et chaussées. Documents distribués en cours (Polys : S. Poyet, K. Abahri et R. Bennacer).

Décembre - Janvier - Février.

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Anh Dung tran Le - MCF - UPJV Benoit Morel -Ingénieur Matériaux et R&D – GTT Kamilia Abahri - MCF- ENS Paris-Saclay Marielle Gueguen - CR - IFSTTAR Adélaide Feraille - CR - ENPC Alexandra Bourdot - MCF - ENS Paris-Saclay.

Propriétés thermiques des matériaux isolants. Modélisation des propriétés dans des matériaux anisotropes. – Anh Dung tran Le (MCF - UPJV) – 3h Historique des matériaux isolants dans la construction. Isolation traditionnelle. Matériaux super-isolants. Matériaux pour la rénovation. Solutions à stockage d’énergie. – Benoit Morel (Ingénieur Matériaux et R&D – GTT) – 6h Matériaux bio-sourcés: propriétés hygrothermiques, caractérisation microscopique, développement fongique et durabilité. – Kamilia Abahri (MCF- ENS Paris-Saclay) – 6h Dégradation du béton armé suite à une attaque biologique, à la carbonatation, attaque aux chlorures, gel/degel, réactions de gonflement interne, retrait gêné. Auto-cicatrisation et cicatrisation biologique – Marielle Gueguen (CR – IFSTTAR) – 3h ACV: application à la construction- Adélaide Feraille (CR – ENPC) – 3h TP Impact environnemental de matériaux de la construction – Alexandra Bourdot (MCF – ENS Paris-Saclay) – 3h.

L’éco- conception vise à l’intégration systématique des aspects environnementaux dès la conception et le développement de produits (biens et services, systèmes) avec pour objectif la réduction des impacts environnementaux négatifs. Il faut donc proposer des solutions répondant aux notions de développement durable. Il s’agit donc de réaliser une construction optimisée en fonction des conditions, notamment par une isolation adaptée et à utiliser des matériaux recyclés ou à réparer quand cela est possible.
L’objectif du module est alors de présenter les solutions développées ou en développement pour éco-concevoir. Le module présente ainsi différentes solutions à l’isolation traditionnelle avec des matériaux à plus faible impact environnemental, caractérisés au travers de l’ACV, ou à propriétés super-isolantes, les développements actuels en terme de modélisation en thermique pour éco-concevoir, ainsi que l’impact microbien sur la durabilité du béton.
Les compétences visent à :
- Acquérir des notions avancées sur les matériaux isolants, bio-sourcés et super –isolant dans la construction
- Comprendre les modèles et l’intérêt de modélisations dans le domaine de la thermique du batiment pour éco-concevoir.
- Comprendre l’impact microbien sur le béton en éco-conception
- Acquérir des notions d’impact environnemental au travers de l’ACV et du bilan carbone de matériaux de construction.

Connaissances générales sur les matériaux du génie civil Connaissances de base sur la thermique du bâtiment.

Jean-Pierre Oliva, L'isolation thermique écologique, Conception, matériaux, mise en œuvre Jean-Luc Menet, Ion Cosmin Gruescu, L'éco-conception dans le bâtiment: en 37 fiches-outils, Edition Dunod, 2014 Armand Dutreix, Bioclimatisme et performances énergétiques des bâtiments, Editions Eyrolles, 2011 Angélique Vichot, Jean-Pierre Olivier, La durabilité des bétons Bases scientifiques pour la formulation de bétons durables dans leur environnement, Presse des pontsJolliet, O., Saadé, M., Crettaz, P., Soucy, G., Houillon, G., & Houillon Gre?gory. Analyse du cycle de vie comprendre et réaliser un

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre.

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Vincent Bourdin, CNRS.

"Introduction à l’exergétique / application : récupération de chaleur (2h CM / 1h TD) 2. Application : pompes à chaleur (1,5h CM, 1,5h TD) 3. Application : cogénération (1,5h CM, 1,5h TD) 4. Ressource Solaire /mesure (1,5h CM, 1,5h TD) 5. Capteurs insolateurs, CESI, SSC (1,5h CM, 1,5h TD) 6. Dimensionnement en fonction du lieu – logiciel PVGIS (3h TP/ 12 étudiants) (possiblement déporté vers le module photovoltaïque) 7. Systèmes concentrateurs (1,5h CM, 1,5h TD) 8. Introduction à la gestion des réseaux avec sources et consommation intermittente, stockage (1,5h CM)".

"Sur la Terre dont l’environnement est profondément dégradé par les activité humaines et dont les ressources seraient rapidement épuisées par la poursuite des modes de vie et de développement actuels dans le cadre d’une pression démographique insoutenable [1], il est urgent d’adopter des méthodes permettant de faire des choix réalistes pour la conversion et l’utilisation de l’énergie sous contrainte de ressources énergétiques, minérale, agricoles, et environnementales [2, 3].
Ce module vise à donner aux étudiants les bases permettant une approche rationnelle des problèmes posés par la transition énergétique. Il est plus spécifiquement centré sur l’analyse exergétique des procédés de récupération de chaleur (intégration thermique dans les procédés, pompe à chaleur, cogénération…), sur la conversion « lumière-chaleur » (solaire thermique ou hybride) et sur la gestion optimum de l’énergie dans les réseaux. ".

"• connaissances mathématiques de base • connaissances de la physique macroscopique • énergétique : 1er et 2nd principes de la thermodynamique et leurs conséquences • transferts thermiques : rayonnement, convection et conduction • optique géométrique, ondes et photons".

"[1] « Atlas de l’anthropocène » François Gemenne et al. Presses de Siences Po (2019) [2] « L'âge des low tech » Philippe Bihouix coll. Anthropocène - Seuil (2014) [3] « Transition énergétique pour tous, ce que les politiques n’osent pas vous dire » Jean-Marc Jancovici, éditions Odile Jacob, (2011) Selon les besoins de l’étudiant-e et au choix : « Thermodynamique de l’ingénieur » Olivier Cleynen – Framabook « Éléments de thermodynamique technique » de Joseph Martin, Pierre Wauters - UCL Presses Universitaires de Louvain – DUC (2014) « Thermodynamique » de Bernard Diu, Claudine Guthmann

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Ivan Delbende.

4 séances sur 4 semaines.

Le cours présente les grands principes, éprouvés ou émergents, sur lesquels les machines de production d'énergie renouvelable éolienne et marine sont conçus, avec un accent mis sur la modélisation en aérodynamique des rotors et sur la prédiction de l'énergie annuelle produite. Continuellement remis à jour, il aborde aussi l'actualité très fournie dans ces domaines.

Chapitres du cours :

Aérogénération : historique, développement actuel et principes de base
Eolienne standard : fonctionnement, rendement instantané et production annuelle
Energies marines : éolien off-shore, hydroliennes et dispositifs houlo-moteurs

Des études de cas et des dimensionnement sont proposés sous forme d'exercices de TD et d'une séance de TP numérique encadré.

Mécanique des fluides élémentaire (bilans de masse, de quantité de mouvement, d'énergie. Théorème de Bernoulli).

HAU, E. (2006) Wind turbines, Fundamentals, technologies, application, economics, second edition, Springer. LE GOURIERES, D. (2008) Les éoliennes, Editions du Moulin Cadiou. Journal des Energies Renouvelables.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Olivier QUEMENER - PU – Univ Evry Frédéric JOLY - MCF – Univ Evry Yassine ROUIZI - MCF – Univ Evry.

Ce module d'enseignement sera constitué d'une partie théorique, ainsi que de séances de Travaux Pratiques sur ordinateurs, afin de pouvoir appréhender sur quelques études de cas l'intérêt de ces méthodes.

* Première approche de réduction à partir de modèles discrets : du modèle nodal au modèle modal. Exemple en thermique des bâtiments * Approche variationnelle de la décomposition : les grandes étapes de l’obtention d’un modèle d’état réduit. * Compatibilité avec les conditions limites : espace H0 et H1. Non décomposabilité. Exemple sur une paroi avec des conditions limites de Dirichlet, Fourier stationnaire et variable en temps, Non linéaire de type rayonnement. * Introduction aux bases de branche. Intérêt de la condition de Steklov. * Méthode de sélection des modes : critère de Marshall, Litz, Energétique, Amalgame. * Cas du problème de diffusion avec transport. Opérateur non autoadjoint et conséquences. Exemple d’un disque de frein, d’une éprouvette de traction.

Les problèmes thermiques sont omniprésents dans la conception des systèmes énergétiques mais aussi en thermomécanique, métrologie. La modélisation thermique aboutit le plus souvent à des modèles numériques de grande taille gourmands en place mémoire et en temps de calcul. Cet enseignement montre comment réduire la taille de ces modèles sans sacrifier l'intégrité géométrique et la dynamique temporelle. On envisagera l’approche de réduction par des modèles d’état où les solutions sont décomposées sur des bases de fonctions particulières. De très nombreuses bases existent (ondelettes, polynômes de Tchebychev, modes propres, base spectrale, …). Une fois ces bases déterminées il faut trouver des algorithmes qui sélectionnent les modes dominants, puis par une technique de projection du problème initial construire l’équation d’état réduite avant de passer à la simulation. Ces modèles réduits se révèlent aussi d’un grand intérêt pour régulariser les problèmes inverses ou pour l’identification de modèle.

Equation de la chaleur. Algèbre linéaire (matrices, diagonalisation). Séries de Fourier.

Allaire G.- Analyse numérique et optimisation. ISBN 2-7302-1255-8 Lefbvre G. - La méthode modale en thermique, ISBN 2-7298-3263-7 Dehausse R. - Energétique des bâtiments. Tomme II, ISBN 2-8533-0097-8.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre.

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Kamilia ABAHRI - MCF - ENS CACHAN LMT Matthieu COUTIERE - Air Serenity Thierry DUFORESTEL - Ing. Recherche - EDF R&D Yacine ALLAB - ESTP- Artelia.

CM : - Présentation de la thématique QAI - Les polluants de l'air intérieur - Phénoménologie et représentation physique du transport des polluants (3h) - Effet de la ventilation sur l'occupant - Qualité du climat intérieur - Indice de ventilation - Qualité de l'air et équipements techniques - Réglementation.

Dans ce module, l’étude des d'interface air intérieur-air extérieur seront poursuivies afin de déterminer la part des polluants extérieurs s'ajoutant aux polluants spécifiques intérieurs en fonction de l'environnement, et d'étudier la dispersion de ces polluants dans les bâtiments, en fonction notamment de la ventilation. Par ailleurs, certains labels (biosourcé, RT 2012, HQE) disposants de volets propres à la qualité des moyens d’aération seront étudiés pour valoriser les bonnes méthodes de mise en œuvre.
L’objectif est de présenter une vision sur la prévention et la réduction des sources de pollution, la caractérisation environnementale et sanitaire des produits de construction, le développement de systèmes d’aération performants et compatibles avec des bâtiments à isolation renforcée, l’évaluation de la stratégie de ventilation.
Contenu :
Sources de pollutions, bâtiments économes en énergie : la qualité de l’aire en question, indices pour la qualité de l’air, futures aléas climatiques, analyse de la pollution d’un angle économique, ventilation pour la qualité de l’air intérieur (QAI), Matériels et systèmes, évolution réglementation, confort et performances, modèles statistiques, modèles numériques (pour la surveillance de la qualité de l’air ambiant extérieur), Aérosols, Aldéhydes, dispersion et transport des polluants de l’air ambiant, Le facteur de volatilisation des polluants gazeux du sol sous le plancher à un espace clos, convection à l’interface sol bâtiment, typologie de pollution….

Performances énergétique des bâtiments, la réglementation thermique RT 2012, matériaux de construction, hygrométrie dans le bâtiment.

Mélanie Nicolas, Ozone et qualité de l’air intérieur : interaction avec les produits de construction et de décoration, thèse Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, CSTB, (2006). Francis Allard, Observation de la qualité de l’Air intérieur, 2eme journée régionale de l’air, (2013), Université de La Rochelle. Malya Abdelouhab, Contribution à l’étude des polluants gazeux entre le sol et les environnements intérieurs des bâtiments, thèse université de La Rochelle, CSTB, (2012).

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Sergent Anne, Maître de Conférences, CNU 60, UPMC Delbende Ivan, Maître de Conférences, CNU 60, UPMC.

3 séances de cours-TD, 1 séance de TP.

Objectifs : L'objectif de cette UE est de montrer aux étudiants comment les concepts de la mécanique des fluides et de la thermique sont utilisés en production d'énergie éolienne ou marine et en thermoaéraulique des bâtiments. Les principes et théories de base sont présentés. L'accent est mis sur les modélisations et les pratiques numériques utiles à la R&D dans ces deux domaines. De nombreux cas pratiques sont commentés.

Contenu :
1) Energies éolienne et marines : cette partie présente les grands principes, éprouvés ou émergents, sur lesquels les machines de production d'énergie renouvelable sont conçus, avec un accent mis sur la modélisation en aérodynamique des rotors, sur la prédiction de l'énergie annuelle produite.
2) Thermoaéraulique des bâtiments : cette partie vise à mettre en évidence les grands principes de modélisation des écoulements d’air dans les bâtiments, dans une perspective de modélisation des écoulements de ventilation naturelle, prédiction des écoulements dans des espaces spécifiques (atrium, entrées/sorties d’air, source de chaleur locale, etc …) ou encore d’optimisation des systèmes passifs HVAC.

- mécanique des fluides : coefficients aérodynamiques. Ondes de surface. Couche limite laminaire et turbulente. - Thermique : Conduction. Convection. Rayonnement. - Simulation numérique : pratique de codes CFD.

BEJAN, A. (2004) Convection heat transfer, Wiley. TAINE, J., IACONA, E., PETIT, J.P. (2008) Transferts thermiques, Dunod. AWBI, H.B. (2003) Ventilation of Buildings, Taylor & Francis.

Novembre - Décembre - Janvier - Février.

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Frédéric Moisy Sébastien Deck (ONERA).

8 séances de cours / TD.

Les écoulements turbulents jouent un rôle clef dans un grand nombre d’applications de la mécanique des fluides et des transferts thermiques : aéronautique, écoulements industriels, géophysiques etc. De plus, la turbulence continue de poser un certain nombre de problèmes fondamentaux au physicien : dissipation anormale, singularités à temps fini etc. L’objectif de ce cours est double : (1) fournir aux étudiants les concepts de modélisation de la turbulence utiles à l’ingénieur, avec pour objectif l’obtention d’équations moyennées bien adaptée à la résolution numérique des écoulements turbulents ; (ii) comprendre la physique des transferts d’énergie, à travers le concept de cascade d’énergie en turbulence homogène.

Plan :
1. Equations de Reynolds (RANS)
2. Modèles de turbulence (viscosité turbulente, k-epsilon)
3. Cascade d'énergie (mécanismes physiques, approche spectrale, intermittence)
4. Simulation des grandes échelles.

Cours de mécanique des fluides de niveau Master 1.

- Hydrodynamique Physique, Guyon, Hulin, Petit, CNRS Editions - Turbulence, Bailly et Comte-Bellot, CNRS Editions.

Septembre - Octobre - Novembre.

ORSAY

PIR - Encadrants de PIR Anglais - Catherine COLIN - PRAG - ENS Paris-Saclay.

Le PIR se déroule sur l'ensemble du début de l'année jusqu'à Mars avec un rapport écrit et une soutenance orale pour l'évaluation. Les cours d'anglais sont adaptés au niveau de l'étudiant avec un test initial de placement en début d'année.

Le Projet d'Initiation à la Recherche (PIR) a pour objectif principal de former au travail de bibliographie dans un projet de recherche.
Le partie formation en anglais a pour objectif de former à l'anglais scientifique en travaillant par exemple sur la rédaction de documents type recherche (ex. résumé de conférence).

Maîtrise correcte de l'anglais.

Septembre - Octobre - Novembre - Décembre - Janvier - Février - Mars.

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Encadrants de stage.

Le stage se déroule dans un environnement permettant la réalisation d'un travail de recherche. L'évaluation se base sur le retour de l'encadrement, d'un rapport de recherche, d'un poster et d'une soutenance orale.

Le stage permet à l'étudiant de réaliser une première expérience de recherche (bibliographie, réalisation d'une action de recherche - développement analytique, modélisation, expérimentation ...).

Mars - Avril - Mai - Juin.