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Accueil > Thèses et HDR > Thèses en 2020

18/09/2020 - Kévin LAUZIER

par Laurent Krähenbühl - publié le

Kévin Lauzier soutient sa thèse le 18/09/2020 à 10:00.
Lieu : amphi Émilie du Châtelet (bibliothèque INSA).

Titre :
Analyse et réduction des vibrations d’un refroidisseur cryogénique pour application spatiale : de la modélisation multiphysique à la commande non-linéaire

Jury :
Rapporteurs : GODOY Emmanuel, HUBERT Arnaud
Examinateurs : GERBAUD Laurent, DUVAL Jean-Marc
Directrice de thèse : LIN SHI Xuefang (Ampère)
Co-encadrants de thèse : BRIBIESCA ARGOMEDO Federico, GAUTHIER Jean-Yves, SESMAT Sylvie (Ampère)
Invités : CARVALHO LOPES Diogo, GARDELEIN Arnaud

Résumé :
Les satellites météorologiques, scientifiques et militaires d’observation de la Terre sont parfois équipés de caméras thermiques. Ces imageurs doivent être refroidis à très basse température pour limiter le bruit induit sur les images de la Terre par la température des capteurs eux-mêmes ainsi que par des sources de chaleur proches des détecteurs infrarouges. Cette thèse s’intéresse à un refroidisseur cryogénique de type « tube à gaz pulsé » qui remplit cette fonction. Elle traite plus particulièrement des vibrations qu’il génère car elles peuvent notamment déstabiliser le satellite ou mettre en mouvement le plan focal des caméras. Les objectifs sont alors de comprendre et de réduire les vibrations induites par le fonctionnement du refroidisseur cryogénique.
Ces travaux de thèse comportent deux parties principales. Dans la première, après une analyse du refroidisseur et de son fonctionnement, son comportement vibratoire est modélisé. Ce modèle multiphysique global a pour objectif d’identifier les dissymétries, les non-linéarités et les comportements mécaniques susceptibles d’induire des vibrations. L’approche système proposée fait appel à différentes disciplines scientifiques telles que l’électromagnétisme, la mécanique des solides, la mécanique des fluides et la thermodynamique. Des études de sensibilité sont conduites et le modèle est confronté à des expériences, en mettant en exergue les limites des moyens de mesure et des méthodes de vérification.
Dans un second temps, la réduction des vibrations du refroidisseur par la commande est étudiée. L’ensemble du contrôleur actuel de réduction des vibrations est remis en question. Les améliorations proposées concernent les capteurs de vibration, l’algorithme d’analyse fréquentielle, l’algorithme de réduction des vibrations ainsi que le mode de commande.
Les solutions de pilotage, de conception et de fabrication du refroidisseur qui résultent de cette thèse offrent des opportunités pour améliorer les performances du système et diminuer son coût.

Mots-clés : Modélisation multiphysique non-linéaire, actionneurs électromécaniques linéaires, mécanique des fluides oscillants, contrôle actif des vibrations, refroidisseur cryogénique, tube à gaz pulsé, compresseurs oxford, mesure et analyse vibratoire