Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Estimation de l'énergie libre“

Cet article pose deux questions. D'abord, pourquoi et comment s'est opéré le virage d'une politique étrangère (libérale) et basée sur le principe de l'intégration nationale et territoriale accompagnée d'un effort de rayonnement international - la troisième voie -, vers une politique étrangère (conservatrice) d'inspiration pragmatique et commerciale, mise au service du rayonnement régional nord-américain ? Ensuite, quelle a été la place du secteur énergétique dans la mise en place du libre-échange nord-américain dans le cadre du traité canado-américain (ALÉ) de 1988, puis de l'Accord de libre-échange nord-américain (ALÉNA) de 1992 ? L'article fait ressortir l'importance des facteurs intérieurs dont la prééminence des traditions « privatisantes » qui triomphaient en Alberta et au Québec (provinces productrices) de même que le débat très vif qui se fait jour, surtout en Ontario (province consommatrice), et menace de renverser les Conservateurs en 1988. Aussi, le rôle de la réserve stratégique de l'énergie comme outil d'intéressement des États-Unis au principe de libre-échange, élément qui fut habilement utilisé par le Canada dans la nouvelle conjoncture, sera étudié. On y verra comment l'énergie devient le fer de lance de la stratégie d'exportation canadienne.

RésuméLa formation de nappes de glace stratifiée est un phénomène hydrologique cou- rant en milieu subarctique. Il résulte de l'accumulation d'écoulements successifs pendant l'hiver. La taille et l'épaisseur des couches de glace sont déterminées par l'interaction entre les systèmes microclimatologique et hydrologique de l'eau de surface. On étudie ici les échanges d'énergie suivant différentes épaisseurs de nappes de glace. Dans le cas d'épaisses nappes d'écoulement, les couches de glace prennent plus de temps à geler entièrement en raison de la plus grande quantité de chaleur latente emmagasinée dans les volumes d'eau. Des températures de l'air plus douces vont davantage ralentir le processus. Dans de telles conditions, l'eau circulant entre le couvert de glace supérieur et la glace sous-jacente procure des quantités d'énergie appréciables. De 60 à 87 % de l'énergie est fournie par l'eau libre. Avec des températures progressivement plus froides, l'englaciation accélérée réduit le temps d'écoulement de l'eau, diminuant ainsi la quantité relative d'énergie fournie par l'eau. Dans ce cas, l'énergie est livrée par la chaleur latente libérée par le gel de l'eau contenue dans la couche de débordement. Dans certaines conditions, l'absortion du rayonnement solaire produit aussi une quantité considérable d'entrée d'énergie dans le régime thermique. Cette énergie est libérée par l'entremise de pertes appréciables de chaleur irradiante. Pendant la formation d'une nappe de glace, la chaleur latente est la moins importante, ne comptant que pour 6 à 17 % de la perte totale de chaleur.

L'Algérie possédant un gisement solaire important, de part son climat, la puissance solaire maximale en tout point de notre pays est d'environ 1 kW/m² (soleil au zénith). L'énergie journalière maximale (ciel clair mois de juillet ) dépasse les 6 kWh/m² et l'énergie annuelle maximale en Algérie dépasse 2500 kWh/m². Afin d'exploiter au mieux, cette ressource énergétique et pour un bon dimensionnement des installations solaires, il est nécessaire de connaître avec précision, la position apparente du soleil à chaque instant de la journée et de l'année. Outre, la détermination des énergies sur un capteur d'orientation quelconque, notre objectif consiste à repérer la position du soleil en coordonnées cartésiennes et établir un programme de simulation de cette position apparente du soleil en tout point de la terre. Ce programme permet la conception des systèmes photo solaires adaptés à chaque site.

En este trabajo proponemos utilizar el principio de datos disponibles derivado del algoritmo NIPALS (Nonlinear estimation by Iterative Partial Least Square) para trabajar el Análisis de Componentes Principales (ACP) en presencia de datos faltantes. Esta propuesta es importante puesto que no realiza imputación de datos, ni se descartan individuos de la base datos, el método propuesto trabaja con los elementos pares disponibles para conformar las matrices de cuasicorrelación en y en la descomposición espectral de estas matrices permite a través de las relaciones de transición realizar un ACP convencional. Del estudio de simulación realizado se encontró que a medida que aumenta el porcentaje de datos faltantes disminuye la inercia explicada en el primer plano factorial. Se desarrolló el algoritmo de solución bajo el entorno de programación R y se anexa el código para uso libre.

Les propriétés et le comportement des matériaux dans des conditions extrêmes sont essentiels pour les systèmes énergétiques tels que les réacteurs de fission et de fusion. Cependant, prédire avec précision les propriétés des matériaux à haute température reste un défi. Les mesures directes de ces propriétés sont limitées par les instruments expérimentaux, et les simulations à l'échelle atomique basées sur des champs de force empiriques sont souvent peu fiables en raison d'un manque de précision. Ce problème peut être résolu à l'aide de techniques d'apprentissage statistique, qui ont récemment vu leur utilisation exploser en science des matériaux. Les champs de force construits par apprentissage statistique atteignent le degré de précision des calculs ab initio ; cependant, leur mise en œuvre dans les méthodes d'échantillonnage est limitée par des coûts de calcul élevés, généralement supérieurs de plusieurs ordres de grandeur à ceux des champs de force traditionnels. Pour surmonter cette limitation, deux objectifs sont poursuivis dans cette thèse : (i) développer des champs de force par apprentissage statistique avec un meilleur compromis précision-efficacité et (ii) créer des méthodes accélérées d'échantillonnage de l'énergie libre afin de faciliter l'utilisation de champs de force d'apprentissage statistique coûteux en termes de calcul. Pour le premier objectif, nous améliorons la construction des champs de force d'apprentissage statistique en nous concentrant sur trois facteurs clés : la base de données, le descripteur de l'environnement atomique local et le modèle de régression. Dans le cadre de la régression par processus gaussien, nous proposons et optimisons des descripteurs basés sur des noyaux échantillonnés par la transformée de Fourier ainsi que de nouvelles méthodes de sélection de points épars pour la régression par noyau. Pour le deuxième objectif, nous développons un schéma d'échantillonnage bayésien rapide et robuste pour estimer l'énergie libre anharmonique, qui est cruciale pour comprendre les effets de la température sur les solides cristallins, à l'aide d'une méthode de force de biais adaptative améliorée. Cette méthode effectue une intégration thermodynamique à partir d'un système de référence harmonique, où les instabilités numériques associées aux fréquences nulles sont éliminées. La méthode d'échantillonnage proposée améliore considérablement la vitesse de convergence et la précision globale. Nous démontrons l'efficacité de la méthode améliorée en calculant les dérivées de second ordre de l'énergie libre, telles que les constantes élastiques, avec une rapidité plusieurs centaines de fois supérieure à celle des méthodes standard. Cette approche permet de prédire les propriétés thermodynamiques du tungstène et des alliages à haute entropie Ta-Ti-V-W à des températures qui ne peuvent être étudiées expérimentalement, jusqu'à leur point de fusion, avec une précision ab initio grâce à l'utilisation de champs de force construits par apprentissage statistique. Une extension de cette méthode permet l'échantillonnage d'un état métastable spécifique sans transition entre différents bassins d'énergie, fournissant ainsi l'énergie libre de formation et de liaison d'une configuration défectueuse. Ce développement aide à expliquer le mécanisme derrière l'observation des cavités dans le tungstène, mécanisme qui ne peut pas être expliqué par les calculs ab initio existants. Le profil d'énergie libre des lacunes dans le système Ta-Ti-V-W est également calculé pour la première fois. Enfin, nous validons l'application de cette méthode d'échantillonnage de l'énergie libre aux liquides. La précision et l'efficacité numérique du cadre de calcul proposé, qui combine des champs de force d'apprentissage statistique et des méthodes d'échantillonnage améliorées, ouvrent de nombreuses possibilités pour la prédiction fiable des propriétés des matériaux à température finie
The properties and behaviors of materials under extreme conditions are essential for energy systems such as fission and fusion reactors. However, accurately predicting the properties of materials at high temperatures remains challenging. Direct measurements of these properties are constrained by experimental instrument limitations, and atomic-scale simulations based on empirical force fields are often unreliable due to a lack of accuracy. This problem can be addressed using machine learning techniques, which have recently become widely used in materials research. Machine learning force fields achieve the accuracy of ab initio calculations; however, their implementation in sampling methods is limited by high computational costs, typically several orders of magnitude greater than those of traditional force fields. To overcome this limitation, this thesis has two objectives: (i) developing machine learning force fields with a better accuracy-efficiency trade-off, and (ii) creating accelerated sampling methods to facilitate the use of computationally expensive machine learning force fields and accurately estimate free energy. For the first objective, we enhance the construction of machine learning force fields by focusing on three key factors: the database, the descriptor of local atomic environments, and the regression model. Within the framework of Gaussian process regression, we propose and optimize descriptors based on Fourier-sampled kernels and novel sparse points selection methods for kernel regression. For the second objective, we develop a fast and robust Bayesian sampling scheme for estimating the fully anharmonic free energy, which is crucial for understanding temperature effects in crystalline solids, utilizing an improved adaptive biasing force method. This method performs a thermodynamic integration from a harmonic reference system, where numerical instabilities associated with zero frequencies are screened off. The proposed sampling method significantly improves convergence speed and overall accuracy. We demonstrate the efficiency of the improved method by calculating the second-order derivatives of the free energy, such as the elastic constants, which are computed several hundred times faster than with standard methods. This approach enables the prediction of the thermodynamic properties of tungsten and Ta-Ti-V-W high-entropy alloys at temperatures that cannot be investigated experimentally, up to their melting point, with ab initio accuracy by employing accurate machine learning force fields. An extension of this method allows for the sampling of a specified metastable state without transitions between different energy basins, thereby providing the formation and binding free energies of defective configurations. This development helps to explain the mechanism behind the observation of voids in tungsten, which cannot be explained by existing ab initio calculations. The free energy profile of vacancies in the Ta-Ti-V-W system is also computed for the first time. Finally, we validate the application of this free energy sampling method to liquids. The accuracy and numerical efficiency of the proposed computational framework, which combines machine learning force fields and enhanced sampling methods, opens up numerous possibilities for the reliable prediction of finite-temperature material properties

On considere les processus markoviens a temps continu qui apparaissent dans la theorie du recuit simule. A tout instant, on leur associe une energie libre, qui est le gain d'information de la loi du processus en cet instant par rapport a la probabilite stationnaire instantanee. On prouve, en utilisant des inegalites de sobolev-logarithmiques, que l'energie libre verifie une inegalite differentielle qui, sous certaines evolutions de la temperature, entraine le systeme vers les minima globaux du potentiel. On retrouve ainsi des resultats connus quand l'espace des phase est un ensemble fini, une variete riemannienne compacte et connexe ou un espace euclidien usuel (on utilise alors des estimees de seconde valeur propre). On etend ensuite ces resultats, en utilisant l'energie libre specifique, a des espaces de dimension infinie, munis d'une famille de potentiels d'interactions, invariante par translations et de rang fini

Nous considérons un processus complexe strictement stationnaire symétrique stable à temps discret. Dans la première partie, nous estimons la densité spectrale de ce processus en utilisant un noyau introduit par Hosoya. Dans la seconde partie, nous supposons que cette densité spectrale est le mélange d'une mesure absolument continue et d'une partie discrète comportant un nombre fini d'atomes. A l'aide des noyaux polynomiaux de Jackson et de la méthode du double noyau, nous estimons la densité de la partie continue ainsi que les masses ponctuelles. La troisième partie concerne les processus complexes symétriques stables bidimensionnels (champs aléatoires) à temps discrets. On envisage un cas général en supposant que la mesure spectrale de ce processus est la somme d'une mesure absolument continue, d'une mesure discrète d'ordre fini et d'un nombre fini de mesures continues sur diverses droites. Nous estimons la densité de la mesure absolument continue et les densités des mesures continues sur les droites. Dans la quatrième partie, à partir des observations discrètes, nous estimons la densité spectrale d'un processus complexe symétrique stable strictement stationnaire à temps continu

Le systeme hydrothermal de st martin (antilles francaises) a permis de degager des assemblages de mineraux secondaires (epidote+chlorite), (epidote+amphibole) et meme (epidote+chlorite+amphibole) qui se positionnent dans le profil d'alteration suivant un gradient de temperature. Les associations minerales precedentes vont servir de support a une etude thermodynamique des equilibres chimiques par minimisation d'energie libre. Un programme informatique appele minus a ete developpe et permet d'obtenir une exploitation multicritere des donnees (temperature, pression, fraction de phase et modele thermodynamique). Afin de realiser des echanges cationiques pour des cations de valence differente (mg, fe, al), le concept de poles fictifs de solutions solides a ete pris en compte. Les valeurs thermodynamiques des poles purs ferreux et ferriques ont ete calculees a l'aide d'un developpement de la methode d'estimation proposee par sverjensky en 1985. En utilisant ces donnees, une equation generale incluant la temperature, la pression et la fraction de phase est determinee pour les couples de solutions solides chlorite-epidote et epidote-amphibole. Elle fait intervenir un modele thermodynamique subregulier. La determination de la temperature d'equilibre d'autres echantillons contenant les memes solutions solides est alors realisee avec une precision de sept degres. Dans le cas du systeme triphase chlorite-epidote-amphibole, la repartition des cations dans les sites de mineraux est realisee a l'aide de deux modeles thermodynamiques differents selon que la fraction de la phase est en forte ou faible proportion. Le modele thermodynamique actuel n'est utilisable que dans le cas d'un equilibre entre les differentes phases

Ces travaux de thèse consistent à proposer des outils matériels et logiciels pour estimer et améliorer le rendement énergétique de la chaine de conversion d’énergie photovoltaïque pour les applications de l’habitat. Nous avons dans un premier temps proposé une nouvelle architecture mixte d’onduleur à 5 niveaux. Ce type de structure, fondé sur un couplage d’un onduleur en pont complet et d’une architecture NPC, permet de diminuer le THD de la tension de sortie du convertisseur tout en limitant les niveaux de courant de fuite induits par les modules photovoltaïques. Ce type d’architecture est constitué d’un nombre limité de dispositifs à semi-conducteurs par rapport à une structure NPC et permet d’améliorer la robustesse de l’onduleur. Ces premiers résultats de test à puissances réduite permettent de valider le concept proposé. On s’intéresse ensuite à l’étude des paramètres environnant du système pouvant impacter la production d’énergie. Il est mis en évidence l’influence de la variation du coefficient d’échange convectif avec la vitesse du vent. Pour cela, un outil flexible d’estimation de production a été développé. Il est alors possible de quantifier et de qualifier l’impact des conditions météorologiques sur la production d’énergie photovoltaïque
This study deals with the development of hardware and software tools to estimate and improve the efficiency of the PV energy conversion chain for household photovoltaic applications. We firstly proposed a new mixed 5-level inverter. This type of structure, based on the mixture of a full bridge inverter and NPC architecture, reduces the converter output voltage THD while reducing levels of leakage current induced by the PV modules. This architecture consists of a limited number of semiconductor devices with respect to a NPC structure and improves the robustness of the inverter. Several test results in reduced power validate the concept proposed. Finally, we focus on some parameters that could perturb the system and impact the energy production. It is highlighted that the impact of the convective heat transfer coefficient variation with wind speed is important. For this purpose, a flexible tool was developed to estimate the PV production. It is then possible to quantify and qualify the impact of wind speed on the photovoltaic energy production

Dans la première partie, nous avons étudié l'effet du bruit sur la vitesse d'un front décrit par une équation de type Fisher-Kolmogorov. Ces équations interviennent souvent comme la limite d'un modèle aléatoire faisant intervenir N particules quand N devient grand. Elles ont beaucoup de solutions, mais c'est la vitesse marginalement stable v^* qui est sélectionnée pour une condition initiale localisée. Nous avons montré que si l'on prend en compte l'aspect discret du modèle microscopique en ajoutant un cut-off d'ordre 1/N dans la queue du front, alors, quelles que soient les conditions initiales, la vitesse de propagation v_N est proche de v^* et la différence v^* - v_N est d'ordre (log N)^(-2). Ces résultats peuvent s'appliquer au modèle aléatoire: grâce à des simulations faisant intervenir jusqu'à 10^14 particules, nous avons observé une correction de la vitesse compatible avec celle obtenue dans le modèle avec \textit{cut-off}. La méthode que nous avons employée permet également de retrouver les résultats de Bramson sur l'influence des conditions initiales sur la vitesse d'un front. La seconde partie est consacrée aux polymères dirigés dans un milieu aléatoire de largeur finie. La méthode des répliques permet de ramener le calcul des fluctuations de l'énergie libre d'un tel polymère à un problème de mécanique quantique avec n particules en interaction. Ce modèle peut être résolu grâce à l'Ansatz de Bethe, mais il faut extrapoler les solutions à des n non-entiers pour faire le lien avec l'énergie libre d'un polymère. Nous avons présenté une méthode qui nous a permis de calculer exactement les premiers cumulants de cette énergie libre. De plus, pour une dimension transversale périodique, on peut calculer tous ces cumulants dans la limite où la largeur du système devient grande et déterminer ainsi la distribution de l'énergie libre. Cette distribution est la même que celle obtenue dans le modèle ASEP et semble donc être une propriété universelle de l'équation KPZ.

Les processus à densité spectrale du type L/F sont largement utilisés pour représenter des phénomènes dits à longue mémoire. Mandelbrot et Van Ness ont propose une définition de ces processus, appelés bruits gaussiens fractionnaires, à partir des taux d'accroissements du mouvement brownien fractionnaire. Cependant, leur approche reste peu satisfaisante. Dans cette thèse, nous montrons que le bruit gaussien fractionnaire peut être rigoureusement défini comme la dérivée du mouvement brownien fractionnaire au sens des distributions vectorielles de Schwartz. De plus, notre approche permet notamment de mettre en évidence l'équivalence entre le concept de bruit gaussien fractionnaire et l'intégrale stochastique relative au mouvement brownien fractionnaire. La seconde partie de ce travail est consacrée à l'estimation de densité spectrale non nécessairement bornée à l'origine (ce qui est le cas pour les taux d'accroissements du mouvement brownien fractionnaire). Auparavant, de nombreux auteurs (Parzen, Anderson,. . . ) avaient montré que, sous certaines conditions dont l'absolue sommabilité de la fonction d'autocorrélation, certains estimateurs de la densité spectrale, obtenus par lissage de périodogramme, étaient consistants. Dans un but de généralisation, nous montrons que parmi ces estimateurs certains d'entre eux restent consistants lorsque la densité spectrale à estimer n'est pas bornée à l'origine

Avec l'arrivée de l'environnement comme enjeu mondial, le secteur de l'efficacité énergétique prend une place de plus en plus importante pour les entreprises autant au niveau économique que pour l'image de la compagnie. Par le fait même, le domaine des technologies de l'énergie est un créneau de recherche dont les projets en cours se multiplient. D'ailleurs, un des problèmes qui peut survenir fréquemment dans certaines entreprises est d'aller mesurer la composition des matériaux dans des conditions difficiles d'accès. C'est le cas par exemple de l'électrolyse de l'aluminium qui se réalise à des températures très élevées. Pour pallier à ce problème, il faut créer et valider des modèles mathématiques qui vont calculer la composition et les propriétés à l'équilibre du système chimique. Ainsi, l'objectif global du projet de recherche est de développer un outil de calcul d'équilibres chimiques complexes (plusieurs réactions et plusieurs phases) et l'adapter aux problèmes électrochimiques et d'équilibres contraints. Plus spécifiquement, la plateforme de calcul doit tenir compte de la variation de température due à un gain ou une perte en énergie du système. Elle doit aussi considérer la limitation de l'équilibre due à un taux de réaction et enfin, résoudre les problèmes d'équilibres électrochimiques. Pour y parvenir, les propriétés thermodynamiques telles que l'énergie libre de Gibbs, la fugacité et l'activité sont tout d'abord étudiées pour mieux comprendre les interactions moléculaires qui régissent les équilibres chimiques. Ensuite, un bilan énergétique est inséré à la plateforme de calcul, ce qui permet de calculer la température à laquelle le système est le plus stable en fonction d'une température initiale et d'une quantité d'énergie échangée. Puis, une contrainte cinétique est ajoutée au système afin de calculer les équilibres pseudo-stationnaires en évolution dans le temps. De plus, la contrainte d'un champ de potentiel électrique est considérée pour l'évaluation des équilibres électrochimiques par des techniques classiques de résolution et fera l'objet de travaux futurs via une technique d'optimisation. Enfin, les résultats obtenus sont comparés avec ceux présents dans la littérature scientifique pour valider le modèle. À terme, le modèle développé devient un bon moyen de prédire des résultats en éliminant beaucoup de coût en recherche et développement. Les résultats ainsi obtenus sont applicables dans une grande variété de domaines tels que la chimie et l'électrochimie industrielle ainsi que la métallurgie et les matériaux. Ces applications permettraient de réduire la production de gaz à effet de serre en optimisant les procédés et en ayant une meilleure efficacité énergétique.

Ce mémoire composé de quatre chapitres, réunit des résultats sur l'existence, l'unicité et la régularité des solutions des Equations Primitives (EPs) des océans et de l'atmosphère, en dimension deux et trois d'espace (Chapitres 1--3), ainsi qu'une étude sur le comportement asymptotique des EPs quand le nombre de Rossby tend vers zero (Chapitre 4) ; les conditions aux limites sont de type périodique dans tous les cas. Dans le premier chapitre, on considère les EPs de l'océan en dimension deux d'espace (écoulement tridimensionnel indépendant de la variable y). On montre d'abord l'existence globale en temps d'une solution faible ainsi que l'existence et l'unicité d'une solution forte. Puis, on prouve l'existence d'une solution plus régulière (jusqu' à la régularité C-infini). Dans le deuxième chapitre on montre, pour un modèle semblable à celui du premier chapitre que, pour une force analytique en temps à valeurs dans un espace du type de Gevrey, et une donnée initiale dans un espace de Sobolev convenable, les solutions des EPs appartiennent, sur un certain intervalle de temps, à un espace de Gevrey. Le troisième chapitre est dans la continuité naturelle des deux premiers chapitres. On considère ici les EPs en dimension trois d'espace et on étudie la régularité du type de Sobolev et du type de Gevrey pour les solutions. Le dernier chapitre de la thèse est dédié à l'étude du comportement asymptotique des EPs (sous la forme introduite au premier chapitre), quand le nombre de Rossby tend vers zero. On arrive ici a "moyenner" la solution exacte très oscillante quand le nombre de Rossby est petit, en utilisant une méthode de renormalisation
This thesis, containing four chapters, studies the existence, uniqueness and regularity of the solutions of the Primitive Equations (PEs) of the oceans and the atmosphere in space dimensions 2 and 3 (Chapters 1--3), and also the asymptotic behavior of the PEs when the Rossby number goes to zero (Chapter 4); the boundary conditions considered here are periodical. In the first chapter, we consider the PEs of the ocean in a two-dimensional space (three dimensional motion independent of the y variable). We prove the existence, globally in time, of a weak solution and the existence and uniqueness of strong solutions. Moreover, we prove the existence of more regular solutions, up to C-infinity regularity. In the second chapter, for a model similar to the previous one, we prove that, for a forcing term which is analytical in time with values in a Gevrey space, the solutions of the PEs starting with the initial data in a certain Sobolev space become, for some positive time, elements of a certain Gevrey class. As a natural continuation of the work from the first two chapters, in the third chapter we consider the PEs in a 3D domain and we study the Sobolev and Gevrey regularity for the solutions. The last chapter of the thesis is devoted to the study of the asymptotic behavior when the Rossby number goes to zero, for the PEs in the form considered in the first chapter. The aim of this work is to average, using the renormalization group method, the oscillations of the exact solution when the Rossby number goes to zero, and to prove that the averaged solution is a good approximation of the exact oscillating solution

Afin de disposer de moyens propres en cas de crise nucléaire ou radiologique, le Service de santé des armées a créé, au sein l'Institut de recherche biomédicale des armées, le laboratoire de dosimétrie biologique des irradiations. Ce laboratoire effectue, après un événement nucléaire ou radiologique, accidentel ou malveillant, une estimation de la dose de rayonnements ionisants reçue par les victimes dans une optique de tri, puis de prise en charge médicale adaptée. Il utilise pour cela les techniques chromosomiques recommandées par I 'Agence internationale de l'énergie atomique. Il complète les capacités du Service de protection radiologique des armées, spécialisé dans la dosimétrie physique. Le positionnement du Laboratoire de dosimétrie biologique des irradiations à l'Institut de recherche biomédicale des armées lui permet de faire évoluer et d'améliorer sa capacité d'expertise et l'ouvre à des projets de recherche collaboratifs. Il s'implique dans des réseaux internationaux d'inter-comparaisons en dosimétrie chromosomique.