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Le dépôt légal électronique est instauré à l'Université de Poitiers pour les thèses soutenues à partir du 1er juin 2012.
UPthèses propose également l'accès à certaines des thèses soutenues entre janvier 2008 et juin 2012, sous réserve de l'accord des auteurs.

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• Improving solar-receiver efficiency by manipulating turbulence in heat-collecting, fluid-conveying channels: from physical understanding to machine-learning-based optimization   - Guérin Lou - 09 décembre 2025

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  Cette thèse étudie l'efficacité des oscillations transverses pariétales pour induire un transfert thermique dissymétrique dans les écoulements turbulents pariétaux. L'approche méthodologique repose sur une combinaison de simulations numériques et de techniques d'apprentissage automatique. Le travail se développe selon trois axes interconnectés. Premièrement, des simulations numériques directes d'un canal plan oscillant sont réalisées pour établir des cas de référence. Cette maquette numérique présente une forte analogie de Reynolds dans le cas non contrôlé, ce qui permet d'évaluer le potentiel d'une amélioration préférentielle du transfert thermique par rapport à la traînée. Une attention particulière est portée aux mécanismes physiques à l'origine du découplage thermique-dynamique. Ces mécanismes impliquent des modifications complexes de l'écoulement pariétal. Deuxièmement, une comparaison systématique de techniques de réduction de dimensionnalité est menée dans le but de développer un modèle à dimension réduite. Cette comparaison inclut plusieurs méthodes d'apprentissage automatique, notamment les autoencodeurs convolutionnels, la décomposition orthogonale propre et les autoencodeurs variationnels Beta. Troisièmement, l'algorithme d'optimisation par politique, adapté de l'apprentissage par renforcement profond et couplé à des simulations implicites aux grandes échelles, permet des études paramétriques exhaustives de l'amplitude et de la période des oscillations. Ces études sont appliquées à la réduction de traînée, à l'augmentation du transfert thermique et au transfert thermique dissymétrique. Cette approche est ensuite étendue à l'optimisation de la forme du signal de contrôle via une paramétrisation polynomiale. Les résultats obtenus améliorent significativement la compréhension des oscillations transverses pariétales en tant que stratégie de contrôle pour l'optimisation du transfert thermique. La méthodologie développée et les analyses menées fournissent des bases solides pour étendre ces travaux à des scénarios plus réalistes. Ces avancées sont particulièrement pertinentes dans le cadre des centrales solaires à concentration, où de telles stratégies de contrôle pourraient significativement améliorer l'efficacité énergétique et contribuer aux efforts d'atténuation du changement climatique.
  
  

• Développement d'une interface haptique hybride à centre de rotation fixe pour la robotique de téléopération : application à la chirurgie mini invasive   - Meskini Majdi - 18 décembre 2024

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  Cette thèse porte sur l’interaction homme-robot appliquée à la chirurgie mini-invasive. Les robots jouent un rôle croissant dans le domaine médical, notamment pour l’assistance chirurgicale, la rééducation et les soins aux personnes âgées. Leur intégration nécessite de garantir sécurité, éthique et confiance, en particulier lorsqu’ils collaborent directement avec les praticiens. Les interfaces haptiques constituent un élément essentiel de cette interaction. Elles permettent de percevoir et manipuler des objets à distance grâce à un retour d’efforts réaliste, indispensable lorsque la vision et la mobilité du chirurgien sont limitées par les petites incisions caractéristiques de la chirurgie mini-invasive. Elles améliorent ainsi la précision gestuelle, l’évaluation des forces appliquées aux tissus et le confort de manipulation des instruments. La distance entre les instruments et la zone opérée constitue l’un des principaux défis de cette chirurgie. Les systèmes de téléopération robotique représentent une solution efficace : en contrôlant des bras robotisés via une interface haptique, le chirurgien bénéficie d’une meilleure dextérité, d’une réduction des tremblements et d’un retour tactile simulé. Cette thèse vise à développer une interface haptique hybride destinée à la téléopération chirurgicale. Réalisé en cotutelle entre l’École Nationale d’Ingénieurs de Sousse et l’institut Pprime, ce travail prolonge les recherches de l’équipe CoBRA, tout en apportant des améliorations à l’architecture initiale du système maître. Le mémoire s’articule en trois chapitres. Le premier présente les dispositifs à centre de rotation fixe utilisés en médecine, puis les principes de la chirurgie mini-invasive et de la téléopération. Le second expose la cinématique de l’interface haptique hybride, ses modèles géométriques et l’optimisation de ses paramètres afin d’améliorer la répartition de la dextérité dans l’espace de travail. Pour éviter les singularités, une solution intégrant des capteurs supplémentaires dans la partie sérielle est proposée. Le troisième chapitre décrit l’évaluation expérimentale de l’interface, comparée à un dispositif de référence. Les résultats montrent une amélioration notable de la précision, de la fluidité et du retour d’efforts en téléopération. En conclusion, cette thèse propose une interface haptique optimisée permettant de renforcer la performance et la sécurité des systèmes de chirurgie robotique. Les perspectives incluent l’amélioration de la précision et de la réactivité pour des interventions toujours plus fiables.
  
  

• Étude d'un procédé électro-médié de synthèse d'ammoniac par voie lithium   - Dubrulle Louis - 10 décembre 2024

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  L'ammoniac, issu de la réaction de réduction du diazote, est considéré comme un vecteur d'avenir pour des applications liées au stockage et au transport d'énergie provenant de ressources renouvelables (éolien et solaire). Cependant, l'enthalpie élevée associée à la dissociation de la liaison azote-azote (946 kJ.mol⁻¹) rend sa synthèse particulièrement difficile. Actuellement, l'ammoniac est produit à grande échelle par le procédé Haber-Bosch qui nécessite des conditions sévères, des infrastructures de grandes dimensions très localisées et génère d'importantes quantités de dioxyde de carbone. Alternativement, la réduction électro-médiée de l'azote permettrait la génération d'ammoniac dans des conditions douces et de manière délocalisée tout en valorisant les énergies renouvelables et en supprimant les émissions de dioxyde de carbone. Particulièrement attractive, cette approche nécessite néanmoins encore des développements majeurs avant son éventuel déploiement. Jusqu'à récemment, la plupart des travaux du domaine se sont concentrés sur l'étude de systèmes électro-catalytiques fonctionnant en milieu aqueux ou organique et démontrant des performances électrochimiques modestes. Typiquement les efficacités faradiques reportées atteignent des valeurs de l'ordre de 1 à 10 % et des vitesses de production d'ammoniac correspondantes inférieures à 1 nmol.cm⁻².s⁻¹, qui sont bien trop faibles pour envisager des solutions industrielles à court terme. Parmi les autres approches proposées pour la réduction électrochimique de l'azote, la médiation via le lithium métallique est la plus prometteuse. Décrite pour la première fois en 1993 dans des électrolytes à base de tétrahydrofurane contenant un sel de lithium et une source de protons sous pression d'azote, et récemment améliorée en 2022, cette voie permet d'atteindre des efficacités faradiques significatives, entre 60 et 90 %, avec des vitesses de production d'ammoniac correspondantes comprises entre 200 et 250 nmol.cm⁻².s⁻¹. Ces améliorations reposent principalement sur l'optimisation de la composition de l'électrolyte. Le processus implique la déposition électrochimique de lithium métallique sur une électrode inerte suivi de sa réaction directe avec l'azote dissous dans l'électrolyte pour générer du nitrure de lithium. Enfin, cet intermédiaire est protoné par une source de protons pour libérer l'ammoniac et les cations lithium dans l'électrolyte. Des stratégies similaires ont été étudiées par différentes équipes de recherche en raison d'une potentielle transposition de cette stratégie en un procédé industriel viable. Cependant, plusieurs facteurs, tels que l'utilisation de solvants organiques toxiques, le manque d'approches systématiques et la consommation énergétique élevée associée à la réduction du lithium, limitent encore son application. Pour répondre à ces problématiques, ce travail se concentre dans un premier temps sur l'étude de la conversion chimique du lithium métallique en nitrure de lithium puis en ammoniac sous pression d'azote, dans des conditions standardisées, afin d'optimiser rapidement la composition de l'électrolyte tout en évitant la complexité associée à la réduction des cations lithium. L'influence de différents solvants, sources de protons, sels et de leur concentration sur la quantité d'ammoniac produite est étudiée. Les conditions les plus favorables pour la synthèse d'ammoniac, déterminées lors du criblage initial, sont ensuite intégrées dans le processus électrochimique complet. Ensuite, nous avons étudié de manière systématique l'effet de paramètres d'intérêt sur les performances de la synthèse d'ammoniac par voie électrochimique incluant les conditions opératoires, la composition de l'électrolyte, le matériau d'électrode, etc. Enfin, nous discuterons des différentes stratégies envisagées pour réduire la tension globale de la cellule et améliorer les performances énergétiques du procédé.