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An experimental set up have been designed and built to investigate the alternating flow characteristics of a metallic regenerator with straight channels under isothermal conditions. The operational frequency of the system was run between (0.71-4.25 Hz). Detailed experimental data were obtained for the pressure drop. It is found that the pressure drop of alternating flow in regenerator is different than that of steady state unidirectional flow. The effect of frequency and size of the regenerator on the pressure drop is presented and discussed. The current results of the friction factor were compared to other studies from the literature employing alternating air flow in similar metallic materials.

La valorisation des chaleurs fatales constitue un enjeu majeur pour notre économie. On estime que, sur le gisement industriel de près de 110 TWh, 25\% correspondent à un niveau de température compris entre 100 et 200$^{\circ}$C. Les progrès récents des dernières décennies dans les technologies MEMS ont ouvert la voie à la conception, au développement et à la miniaturisation de dispositifs de récupération et de conversion en énergie électrique d'énergie basse température fonctionnant sur le principe d'une machine Stirling. De précédentes études menées au sein de l'institut Femto-st ont contribué à la fabrication d'un prototype de moteur Stirling miniaturisé. Cependant, les tests expérimentaux du prototype miniature ont mis en évidence des problèmes liés aux écoulements alternés à ces échelles. Les pertes de charge observées étaient en effet bien plus importantes que celles prévues par la théorie à échelle macroscopique. De plus, bien que les écoulements alternés aient été largement étudiés à l'échelle macroscopique, il n'existe pratiquement aucune étude sur ces écoulements à l'échelle microscopique. L'objectif de ce travail est donc de permettre une meilleure compréhension des écoulements alternés de gaz au sein de microcanaux de section rectangulaire à travers la détermination des pertes de charge. Les microcanaux, conçus pour permettre l'étude de l'influence de différents paramètres géométriques, sont fabriqués à l'aide de technologies de salle blanche disponibles au sein de la centrale de microfabrication MIMENTO de l'institut FEMTO-ST. Des capteurs de pression et de température situés en entrée et sortie du microcanal, permettent des mesures globales de pression et de température. De manière plus localisée, des capteurs de température surfaciques et miniatures, quasiment non intrusifs, et ayant des temps de réponse courts, ont été élaborés et intégrés au processus de microfabrication. Basés sur le principe des RTD, les mesures de température sont obtenues à l'aide de piste résistive de Platine, d'épaisseur sub-micrométrique, déposées par évaporation. Dans cette étude, nous nous intéressons à l'écoulement d'air dans des canaux ayant un diamètre hydraulique allant de 100 \si{\micro\metre} à 1 mm et avec des fréquences d'alternance de l'écoulement variant de 0.5 Hz à 10 Hz. Différents rapports d'aspect des canaux (rapport entre la largeur et la hauteur du canal) sont également étudiés variant de 0.1 à 1 (canaux de section carré). Des variations de température non négligeables, probablement dues à la compressibilité du fluide, ont pu être observées. Ces variations de température augmentent en fonction de la fréquence d'oscillation de l'écoulement. Les pertes de charge et le coefficient de frottement ont également été déterminés expérimentalement entre chaque extrémité du microcanal et sont représentés en fonction du nombre de Womersley. Ces pertes de charge observées sont plus importantes au sein des microcanaux que ceux observés dans la littérature à échelle macroscopique.

During the last decade, the development of microfabrication technologies for the fabrication of Micro Electro-Mechanical Systems (MEMS) has led to the development of an increasing number of microfluidic technologies. However, the emergence of MEMS, has highlighted that the behavior of fluids in micro-channels is not necessarily the same as the one experienced at the macroscopic scale. This has led to numerous questions regarding the applicability of the predictions based on conventional assumptions for gas-phase microflows. Previous experiments on a thermal micromachine based on a Stirling cycle were carried out in our institute, and have highlighted thermal issues, high pressure drops and difficulties to understand oscillating flows at these microscales. In the literature, the effects of various parameters such as working fluid, cross-sectional geometry of duct, channel wall roughness and aspect ratio have already been studied for unidirectional permanent flows. However, fluid flow and heat transfer in oscillatory flows are still not yet mastered and require further research work. Thus, the objective of the present study is to investigate numerically permanent and oscillating gas flows in microchannels with and without temperature gradient. The aim is to obtain reference data that will be compared to the correlations obtained in the literature, before being compared later on with experimental results. A three-dimensional model of microchannel is established and simulated using the commercial code ANSYS Fluent. The influences of working fluids, fluid temperature, geometrical parameters (such as hydraulic diameter, length of the channel and cross-sectional geometry of duct) are investigated, as well as the associated minor and major losses. The pressure drop data are used to characterize the friction factor over a range of aspect ratio from 0.024 to 1 and Reynolds number from 0.1 to 100 with Air, Helium, Hydrogen and Nitrogen as working fluids. This numerical analysis will be completed by an experimental study with micro-channels that are currently being microfabricated in the MIMENTO cleanroom facility of the FEMTO-ST Institute. They will be instrumented with temperature and pressure sensors, manufactured and calibrated in our institute, that will provide local measurements inside the micro-channel. The experimental setup, that will allow both the studies for permanent and alternate gas flows, is currently under construction.

De nos jours la production de froid à température modérée est largement dominée par les machines à compression de vapeur utilisant des fluides de travail impactant le réchauffement climatique. Les machines Stirling, déjà utilisées en cryogénie, pourraient être une alternative pour cette application dans le domaine frigorifique. Dans ce but, nous travaillons sur une machine Stirling de type Beta. Nous avons modélisé cette machine à l'aide d'un modèle monodimensionnel développé dans le logiciel SAGE. Les composants du modèle sont un piston, un déplaceur, un échangeur chaud, un échangeur froid, un régénérateur, ainsi que les volumes de compression, détente et volume de rebond. Les différents composants sont reliés par des débits de gaz de travail et des flux thermiques. Pour le gaz de travail, les équations résolues dans le modèle sont les équations de conservation de la masse, de la quantité mouvement et de l'énergie ainsi que l'équation d'état du gaz. Le régime est harmonique. Des corrélations empiriques sont utilisées pour déterminer les coefficients d'échange thermique et de pertes de charge. Le modèle a été validé grâce aux résultats expérimentaux obtenus à l'aide du prototype FEMTO-60 développé au laboratoire. Il s'agit d'une machine de type Beta, de puissance frigorique de l'ordre de 450 W à 5$^{\circ}$C fonctionnant à l'azote comme gaz de travail, sous une pression de 15 à 20 bar, à une fréquence de rotation de 5 à 13 Hz. Le diamètre du piston est de 60 mm, le volume balayé est de 120 c\si{\cubic m}. Le régénérateur est constitué de grilles métalliques. Une analyse de sensibilité a ensuite été conduite en faisant varier les paramètres opérationnels et les paramètres géométriques de la machine. Pour les paramètres opérationnels, les effets du changement de gaz de travail, de pression, de fréquence de rotation ont été évalués. Pour les paramètres géométriques, les effets de la longueur du régénérateur, de sa porosité, des diamètres du piston et du déplaceur ainsi que le nombre et longueur des canaux des échangeurs ont été évalués. Grâce aux résultats de cette étude, une nouvelle conception de machine a été proposée sur le plan théorique. Elle permet d'augmenter la valeur de la puissance froide produite et du COP.

International audience; A key issue in the optimal designing of a Stirling machine is to develop a precise thermodynamic numerical model that could predict the performances and provide means for further optimization. In this paper, a non-ideal second-order numerical model called modified simple analysis model has been presented for the

La recherche d'économies d'énergie nous conduit à étudier des solutions de production d'énergie locales et de faible puissance destinées notamment à alimenter les objets connectés. Parmi les solutions technologiques possibles, l'utilisation d'un moteur Stirling fabriqué en micro-technologie et fonctionnant en récupération de chaleur à basse température est étudiée dans cette communication. Pour cela, une adaptation des techniques et concepts utilisés pour les machines macroscopiques est nécessaire. L'article présente tout d'abord les technologies, géométries et matériaux utilisables en micro-fabrication. A partir de cette étude, un concept de base de machine de type Alpha est proposé. Des membranes sont utilisées en lieu et place des pistons qui ne sont pas envisagés à cette échelle. Les chambres de compression et de détente et les canaux des échangeurs sont gravés dans des galettes ou wafers. Les matériaux utilisés sont le silicone pour les membranes, le silicium pour les pièces où un bon échange thermique est nécessaire, c'est-à-dire les échangeurs, et le verre pour les autres pièces. Le régénérateur utilise des micro-piliers en silicium. Un dimensionnement permettant l'obtention théorique d'une puissance de 2 mW est ensuite proposé grâce à une modélisation adiabatique du moteur incluant les pertes principales : conduction directe entre les pièces chaudes et froides, inefficacité du régénérateur, pertes de charge, pertes par hystérésis. Ensuite, une étude paramétrique est menée dans le but d'observer des différences entre le comportement théorique de cette micro-machine et celui des machines macroscopiques. Ainsi, l'influence de la fréquence de fonctionnement qui pourrait être théoriquement élevée en raison de la faible inertie des pièces de la machine est étudiée. L'utilisation des 3 gaz de travail (air, hélium, hydrogène) principalement employés dans les machines fait également l'objet de simulations. Les paramètres du régénérateur comme sa longueur et sa porosité sont étudiés. A partir de résultats cette étude en modélisation, des recommandations de conception de micro-machines Stirling sont déduites.

Le présent travail décrit l'optimisation d'une machine Stirling Duplex qui est une association de moteur et de récepteur Stirling, ayant un accouplement direct et partageant le même cylindre. Le moteur Stirling est un système de conversion d'énergie à haut rendement, simple, silencieux et très fiable non polluant et nécessitant peu de maintenance. Sa compatibilité à tout type d'énergie thermique en tant que machine à apport de chaleur externe (combustion, valorisation de rejets industriels, soleil,etc.) contribue à des intérêts scientifique et industriel. Le système de chauffage est un échangeur constitué de tubes minces parallèles afin de présenter une grande surface d'échange et de permettre l'écoulement d'un grand débit de gaz. Le régénérateur est composé d'une matrice tubulaire à mailles en fils fins. La réversibilité du cycle Stirling est utilisée pour la génération du froid ou de la chaleur. Entraînée par un moteur, la machine devient une machine frigorifique ou une pompe à chaleur. Chaque demi-machine du Stirling Duplex (moteur ou refroidisseur) est une machine complète et comporte les principaux éléments d'une machine Stirling à savoir le réchauffeur, le régénérateur, le refroidisseur, le déplaceur et le piston Les paramètres géométriques (diamètre du piston, les diamètres du déplaceur-moteur et du déplaceur-récepteur, et la course des déplaceurs sont déterminés par une optimisation multi-objectif utilisant l'algorithme NSGA2, implémenté sur MATLAB. Les fonctions-objectifs considérées sont : la maximisation du coefficient de performance et la minimisation de la masse de la machine. Sous les contraintes dimensionnelles concernant les diamètres des pistons de puissance, des déplaceurs et de la course des déplaceurs, il ressort que les conditions optimales permettaient de dimensionner une machine Stirling Duplex de masse de 17,08 kg présentant un coefficient de performance de 0,46. Les COP frigorifique et thermique sont étudiés et il en ressort que la machine Stirling Duplex est plus performante, lorsqu'elle est utilisée en pompe à chaleur qu'en extracteur thermique.

Le développement quasi exponentiel des MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) dans l'industrie permet d'accroître la densité de composants sur différents supports électroniques et informatiques. L'augmentation résultante des sources de chaleur nécessite alors d'intensifier les transferts thermiques dans le but de refroidir ces composants. Le développement des micro-systèmes tire profit de la technologie MEMS. En effet, à ces échelles miniatures, des procédés de micro-fabrication sont utilisés pour la réalisation des prototypes. Nous avons ainsi conçu un micro-échangeur à base d'assemblages de parois en verre et silicium constituants des canaux de dimensions micrométriques pouvant être traversés par un gaz tel que l'azote, l'argon ou l'hélium. L'objectif de cet article est de déterminer les performances optimales d'un micro-échangeur. Les écoulements en microcanal avec transfert de chaleur sont le siège de transferts thermiques et de pertes de charge fonctions de conditions géométriques (diamètre hydraulique, longueur, surface) et thermofluidiques (masse volumique, viscosité, chaleur spécifique). La disparité dans les résultats obtenus dans la littérature concernant les micro-écoulements en régime permanent est essentiellement due aux effets de raréfaction, de rapport d'aspect du micro-canal et de la rugosité de la paroi. En effet, des études portées sur des micro-échangeurs thermiques montrent que les échanges thermiques sont nettement améliorés contre une augmentation de pertes de charge pour les micro-écoulements. Des études effectuées sur des micro-écoulements d'azote, d'hélium et d'argon montrent qu'en régime laminaire, pour des faibles débits massiques, le coefficient d'échange thermique convectif se trouve réduit par rapport à celui escompté par calculs, ce décalage étant plus notable pour des faibles débits. Il est également souligné l'importance de la conduction axiale dans les parois et sa prépondérance par rapport à celle dans le fluide ce qui favorise le mélange et diminue ainsi l'efficacité du micro-échangeur. Un bilan entropique permettra de distinguer, sous la forme d'un facteur adimensionnel de production d'entropie, la part entre les irréversibilités fluidiques et thermiques en fonction du débit de gaz, du gradient de température entre le gaz et les parois, du coefficient de frottement et du nombre de Reynolds.

This paper demonstrates the share of different power and heat losses on the total losses of the respective categories of a Stirling machine. The design and development of Stirling cycle refrigerators require an understanding of the processes that govern the operation of the machine. The operating condition and processes of the Stirling cycle refrigerator are accompanied by different types of losses. Power losses (including losses due to fluid friction, mechanical friction, finite speed, and gas hysteresis) tend to increase the input power requirement and heat losses( including losses due to shuttle heat, regenerator ineffectiveness, and conduction heat) that tend to decrease the amount of cooling. Different losses have been evaluated for the modified simple model using the geometrical parameters of the FEMTO--ST engine model. The share of major power and heat losses have been presented at a particular working condition. The major power and heat losses, as well as their effect on the performance of the cooling machine, have been discussed. The biggest power loss is loss due to fluid friction followed by mechanical friction loss. At a pressure of 17.5 bar, these two types of losses contribute about 94\% of the total power loss. The major heat loss is loss due to regenerator ineffectiveness. Furthermore, the share of different power and heat losses for different rotational speeds have been studied as well as their effects on the performance of the cooling machine have been discussed. The share of fluid friction loss and loss due to regenerator ineffectiveness increase with rotational speed. The coefficient of performance of the refrigerating machine decrease with the rising rotational speed majorly due to the increase of fluid friction and regenerator ineffectiveness losses. Hence, the design of the Stirling refrigerator shall consider the operating range of the machine so that critical investigation could be done to minimize major losses. On the other hand, the share of heat loss is majorly dependent on the temperature gradient between the hot and cold reservoirs. This is because heat conduction loss is majorly affected by temperature difference.

International audience; Résumé – cet article présente une étude expérimentale d’une machine Stirling destinée à une application de véhicule hybride. Un prototype de puissance théorique 10 kW a été développé avec le groupe PSA avec comme gaz de travail de l’azote. Le banc d’essai utilisé pour valider le prototype est décrit. Les résultats présentés détaillent la marche du moteur à vide : pression au cours du cycle, températures, couple et vitesse instantanés, pertes dans les circuits de refroidissement.Experimental study of a Stirling engine for a hybrid vehicleAbstract – this article presents an experimental study of a Stirling machine for a hybrid vehicle application. A 10 kW theoretical power prototype has been developed with Groupe PSA using nitrogen as a working gas. The test bench used to validate the prototype is described. The results presents detailed operation of the machine in engine mode at no load : cycle pressure, temperatures, instantaneous torque and speed, losses in the cooling circuits.

Le moteur Ericsson, inventé par l'américain d'origine suédoise John Ericsson en 1833, fait partie des machines à apport de chaleur externe (MACE), lesquelles peuvent fonctionner avec différentes sources d'énergie : combustibles fossiles, biomasse, solaire, chaleur fatale, etc. Le moteur Ericsson, dans sa configuration la plus simple, est constitué d'une enceinte de compression, d'un échangeur de chaleur et d'une enceinte de détente ; le fluide de travail est de l'air, lequel est comprimé, réchauffé et détendu avec pour but de convertir de l'énergie thermique en énergie mécanique ou électrique si on ajoute une génératrice au système. Le fluide admis dans le détendeur doit passer à travers les soupapes d'admission. Afin d'estimer le débit massique qui rentre dans l'enceinte, l'équation de Barré Saint-Venant est souvent utilisée dans les travaux sans préciser s'il s'agit de soupapes classiques (ouverture vers l'intérieur de l'enceinte) ou inverses (ouverture vers l'extérieur de l'enceinte). Cet article présente un modèle dynamique de l'admission d'air dans une enceinte à volume constant à travers une soupape inverse. Le modèle développé qui emploie l'équation de Barré Saint-Venant est confronté, en vue de sa validation, aux données expérimentales obtenues à partir d'essais réalisés par la société Ananké sur l'enceinte de détente d'un moteur Ericsson à soufflets métalliques. La campagne d'essais a été effectuée pour de l'air à température ambiante comme fluide de travail, pour quatre différentes pressions (125, 150, 250 et 350 kPa) et trois volumes (166, 369 et 518~$\unit{cm^3}$) différents. Les premiers résultats issus de la confrontation entre les expérimentations et la simulation donnent une valeur du coefficient de décharge compris entre 0,4 et 0,5 pour la soupape inverse en fonction de la pression d'admission.

Les machines Stirling font partie des technologies qui sont à nouveau étudiées en remplacement de technologies peu compatibles avec la vision actuelle du développement durable. Fonctionnant en mode moteur, ces machines convertissent une énergie thermique en énergie mécanique donc potentiellement en électricité. L'apport de chaleur est externe à la machine ce qui les rend très polyvalentes vis-à-vis des sources thermiques : biocarburants, carburants solides, récupération de chaleur, sources solaires. Elles permettent donc d'utiliser des sources à faible impact carbone. Des études sont menées en collaboration avec la société PSA pour développer une machine pour une application automobile. La machine Stirling est alors utilisée pour charger la batterie d'un véhicule hybride et la source thermique peut être un biocarburant ou un carburant solide. Un prototype de puissance théorique 10 kW a été développé. Ses principaux paramètres sont un volume balayé par le piston de $45\cdot10^{-4}\ \unit{m^3}$, une pression nominale de 40 bar, des températures nominales chaudes et froides de 650$^{\circ}$C et 65$^{\circ}$C respectivement. Le gaz de travail est de l'azote. Les matériaux utilisés sont l'acier inoxydable sauf pour l'échangeur froid qui est en aluminium. Le régénérateur est constitué par des grilles métalliques. Le banc d'essai utilisé pour valider le prototype est décrit. La source chaude est constituée par un four électrique thermiquement isolé qui est placé sur l'échangeur chaud de la machine. Le four est alimenté par un alternostat. La puissance du four est réduite par rapport à la puissance nominale de la machine car il ne délivre que 7 kW. Le refroidissement est assuré par la circulation d'eau dans l'échangeur froid de la machine. Le démarrage de la machine est effectué par l'intermédiaire d'un variateur de fréquence de 11 kW qui alimente une machine asynchrone de 11 kW également. La liaison entre l'arbre de la machine électrique et le vilebrequin de la machine Stirling est assurée par un accouplement magnétique. L'instrumentation du banc comporte un capteur de pression dans le volume de compression de la machine, des capteurs de température sur la surface intérieure du four électrique, dans les volumes de détente et de compression de la machine, et en entrée et sortie des circuits de refroidissement (volume de compression, volume de rebond, accouplement magnétique), des débitmètres sur les circuits de refroidissement. Les résultats présentés montrent le fonctionnement de la machine lorsqu'elle est entraînée à plusieurs vitesses et plusieurs pressions de charge (pression sur cycle, températures moyennes, couple et vitesse instantanés, pertes dans les circuits de refroidissement). Des résultats sont également présentés en marche moteur à vide.

International audience; The Stirling cycle machines have many applications as prime mover and cooling purpose. A review is presented for the development of regenerative Stirling cycle machines in the refrigeration area. The Stirling cycle refrigerators of gas cycle machines, which are the counterparts of the Stirling engines. They can operate from low temperature to moderate temperature applications. The present paper describes an overview of the Stirling refrigerating machine and its associated researches carried out in this area.Initially, the review explains the general working principle, the configuration and the drive mechanisms as well as the research findings within the range from low-temperature cryocoolers to moderate temperature cooling applications. Furthermore, this review points out and discusses the various models and methods of optimization to improve the performance of the Stirling cycle refrigerator.

Un banc d'essai de moteur à apport de chaleur externe de type Ericsson a été réalisé au laboratoire. Celui-ci a été développé pour étudier le fonctionnement dynamique de compression et de détente du cycle thermodynamique. Il est notamment constitué d'un système de transmission par bras de levier atypique. Ce dernier permet de modifier la course, mais aussi la cylindrée du volume de travail, tout en ajustant le rapport de bras de levier mécanique entre les deux volumes. Également, ces enceintes déformables sont constituées de soufflets métalliques en lieu et place d'un système traditionnel par piston et cylindre. Cette solution offre l'avantage d'éliminer toutes fuites de fluide de travail liées à la segmentation des systèmes traditionnels, mais aussi de diminuer de manière significative les pertes par frottement aux parois. Les travaux présentés dans cet article concernent un modèle numérique permettant de simuler le fonctionnement du moteur. Un code de calcul a été développé pour reproduire fidèlement les étapes thermodynamiques, mécaniques et fluidiques d'un cycle. Le langage utilisé permet d'obtenir un temps de simulation très proche du temps simulé et ainsi étudier une large gamme de fonctionnements. Une comparaison des principales variables est présentée entre l'expérimentation et le modèle dynamique numérique approchant le fonctionnement de la machine. L'instrumentation mise en œuvre au niveau du moteur utilise des techniques de métrologie instationnaire pour différentes grandeurs comme la pression et la température aux points clés du système (aspiration, enceinte, refoulement). Les capteurs utilisés disposent d'une fréquence de coupure suffisante pour l'analyse des phénomènes observés avec 2kHz pour la pression voir exceptionnel avec 8Hz pour la température à l'aide de microthermocouples fabriqués in situ. La caractérisation du moteur par cette approche garantit l'obtention d'un modèle plus fidèle pour une large gamme de fonctionnements et permet d'inscrire cette étude dans une perspective favorable pour la compréhension du moteur complet.

National audience; L'article présente une étude paramétrique du moteur Ericsson en cycle fermé sans régénérateur sous le cycle de Joule. Le modèle thermodynamique en régime établi prend en compte les efficacités des échangeurs chaud et froid. D'abord, on étudie l'impact de durée de l'admission et de l'échappement, lequel est comparé aux résultats en cycle ouvert. Ensuite, on continue à étudier l'influence des variations de l'efficacité dans l'échangeur chaud et froid qui font partie du moteur Ericsson.

International audience; Stirling machine as auxiliary power unit for range extender hybrid electric vehicles

International audience; The Stirling Duplex concept, in which a Stirling engine drives a Stirling heat pump, has many energy and environmental benefits. This machine is essentially composed of three movable elements, a working piston and two displacers, in the same enclosure. The machine has two circuits of nonpolluting working fluid, in both parts, engine and refrigerator. The compatibility of the Stirling machine with any type of thermal energy as an external combustion engine contributes to its industrial interests and scientific research. In this paper, a study is presented to estimate Stirling Duplex0s parameters and efficiencies by considering the adiabatic model.

International audience; This article concerns the design and thermal modeling a microregenerator of a micro-Stirling generator for waste heat recovery at low temperatures. The microregenerator geometry is a microchannel integrated with staggered DRIE etched silicon micropillars, the whole is encapsulated between two glass wafers. The porosity is set to 0.8. A 2D numerical study (ANSYS Fluent) of the microregenerator thermofluidic performances is investigated with three different gases (air, helium and hydrogen) under incompressible viscous steady flow condition. The pressure drop encountered with helium gas is more than twice the one registered with hydrogen. The obtained results show thermal energy transfer from heated walls to the working gas is predominantly governed by thermal diffusion rather than gas advection even though forced convection is experienced.

International audience; This paper describes a Stirling Engine used as an Auxiliary Power Unit in a Series Hybrid Vehicle. Integration of the Stirling engine in the vehicle power train is described. Using a vehicle model, fuel consumption is compared between Stirling Engines and Spark ignition Engines. The results show that Stirling engines present good performances compared to internal combustion engines in the same configuration. Finally, the prototype design and first experimental results are presented.

International audience; Résumé - Cet article présente le travail expérimental de caractérisation d’un écoulement alterné compressible d’air sec à travers un régénérateur métallique qui peut être ou non soumis à un gradient axial de température. Des mesures instationnaires de pressions, températures et vitesses sont effectuées de part et d’autre du régénérateur. Ces mesures permettent la détermination de l’évolution temporelle de la densité et donc la quantification de la compressibilité du gaz au cours d’un cycle de travail.

International audience; Cette étude se situe dans le cadre du développement de fluxmètres thermiques. Dans une première partie, nous étudions les effets d’intrusion d’un fluxmètre à gradient à sondes résistives en platine déposées sur un substrat en verre à l’aide d’une étude par éléments finis. Dans une deuxième partie, nous déterminons les incertitudes de mesures associées à l’utilisation de la loi de Fourier pour calculer le flux. Dans une troisième partie, nous étudions un banc d’étalonnage en flux par comparaison à des fluxmètres de référence. Nous présentons des résultats de mesure pour différentes valeurs de flux qui montrent une bonne concordance entre les valeurs mesurées par les capteurs de référence et celle de notre capteur.

International audience; Metrology methods-application to Marangoni convection

International audience; The aim of this work is to achieve the realization of a Stirling engine Beta type functional and robust for producing electrical energy. This work is part of a research process to produce electrical energy "green" and distributed in cooperation with the telecommunications company Orange. This paper presents experimental results in the field of power generation from a machine intake of external heat. Different geometric and mechanical configurations have been processed by simulations in order to identify the best solutions to obtain consistent experimental results. This work is devoted to the various tests and experimental results that allow achieving energy balance. Different hot heads (geometries, materials) have helped highlight conductive heat losses. Particular attention was paid to the dynamic sealing at the engine piston and displacer. Tests showed excellent resistance to pressure without leakage of the working gas. All engine experimental operations were carried out with dry air and azote as the working gas. The Stirling engine operates with a heat source temperature from 400°C up to 800°C, with a variation of average charge pressure up to 13-15 bar for training a generator of 30 to 50 W electric powers. The speed of the engine varies between 100 and 1500 rev/min.

International audience; This paper presents an experimental work to characterize the dynamic operation of a metal regenerator crossed by dry air alternating compressible flow. Unsteady dynamic measurements concern the pressure, velocity and temperature of the gas at the ends and inside the channels of the regenerator. The regenerators are tested under isothermal condition and thermal axial temperature gradient. Results lead firslty to the determination of the phase between thermofluidic parameters and secondly to the determination of the instantaneous gas density.

International audience; Résumé - Cet article présente la conception et la modélisation thermique d’un microrégénérateur en vue de l’intégrer dans une micromachine Stirling à membrane hybride. Le microrégénérateur conçu est formé par des microplots gravés en silicium logés entre deux wafers de verre. Les microplots sont disposés en quinconce le long du microcanal. La modélisation des échanges thermiques entre fluide et parois chauffées pour différents gaz sous un régime laminaire pour un fluide visqueux incompressible a montré que la diffusion thermique est le mode de transfert prépondérant.

International audience; This paper reports design and thermal modeling of a micro-scale regenerative heat exchanger (microregenerator) dedicated to a free piston Stirling generator for waste heat recovery at low temperatures. The selected geometry for the microregenerator is a microchannel integrated with silicon photo-etched micropillars, the porosity is around 80% and the shape factor of the etched microstructures is around 0.35. The gas flow is set to be incompressible and viscous (note that no viscous heating was involved in the computation).Two-dimensional heat transfer in the porous medium with staggered pattern configuration under unidirectional steady state flow conditions was numerically investigated using a CFD tool (Fluent 15.0). The investigated working fluids are respectively air, helium (He) and hydrogen (H2). The obtained numerical results confirm that for a better thermal heat diffusion in the fluid path, helium is found to be the most interesting candidate.