Design, modélisation, fabrication et caractérisation d'un micro dispositif pour l'étude des écoulements alternés - application à la récupération et la conversion d'énergie

par Jean Kovchar

Projet de thèse en Sciences pour l'Ingénieur

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de SPIM - Sciences Physiques pour l'Ingénieur et Microtechniques , en partenariat avec FEMTO-ST Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (laboratoire) et de Micro Nano Sciences et Systèmes (MN2S) (equipe de recherche) depuis le 16-09-2019 .


  • Résumé

    Cette thèse de doctorat a pour objectif l'étude du comportement fluidique et thermique à l'échelle microscopique des écoulements alternés (vitesse moyenne de l'écoulement nulle) afin d'acquérir une meilleure connaissance des phénomènes mis en jeu dans un dispositif miniaturisé de récupération d'énergie, basé sur le principe du moteur Stirling. À ces échelles, les mécanismes des écoulements alternés ne sont toujours pas bien compris et il n'y a quasiment aucun résultat sur le sujet dans la littérature. Les résultats obtenus permettront donc d'optimiser la conception finale du dispositif de récupération d'énergie miniature. Pour ce faire, des micro-bancs de test seront réalisés au moyen des technologies de salle blanche (disponible au sein de l'institut FEMTO-ST). L'utilisation d'outils d'usinage 3D innovants (FEMTOprint) récemment disponibles dans le centre de technologie MIMENTO de FEMTO-ST permettra de réaliser des géométries ultra-miniatures innovantes. En parallèle, pour réaliser la conversion d'énergie, l'intégration de films de Niobate de Lithium sur les structures en mouvement (membranes) sera étudiée. La deuxième partie du travail de thèse consistera en une caractérisation thermique et fluidique des performances de la machine. L'accent sera mis sur la récupération et la conversion d'énergie (thermique / électrique).

  • Titre traduit

    Design, modeling, fabrication and characterization of a micro-device for the study of alternating flow - application to energy harvesting and conversion


  • Résumé

    This PhD thesis aims at the study of fluidic and thermal behavior at microscale of alternating flows (mean zero displacement velocity) in order to acquire better knowledge of the phenomena occurring in miniaturized device for energy harvesting. At these scales, the mechanisms of alternating flows are still not well understood and there are almost no result on the subject in literature. Therefore, the results obtained on the micro-test setup will enable the optimization of the design of the device to achieve. The micro-test channels will be fabricated using clean room technologies (available within the Femto-st institute). The use of innovative 3D machining tools (FEMTOprint) recently available in FEMTO-ST's MIMENTO technology center will enable innovative ultra-miniature geometries. In parallel, to achieve the energy conversion, the integration of Lithium Niobate films on the moving structures (membranes) will be studied. The second part of the PhD work will consist of both thermal and fluidic characterization of the machine's performance. Emphasis will be put on energy recovery and conversion (thermal / electrical).