Dissertations / Theses on the topic 'Approche statistique de la mécanique des fluides'
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Venaille, Antoine. "Mélange et circulation océanique : une approche par la physique statistique." Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10310.
Abstract:
La compréhension de l'effet des petites échelles turbulentes sur l'organisation des grandes échelles des écoulements océaniques est un problème important, tant pour la description des courants de surface que pour la structure verticale des océans. Ces écoulements sont caractérisés par un nombre de degrés de liberté très élevé qui rend illusoire toute approche déterministe. Les outils de mécanique statistique permettent en revanche de réduire ces problèmes à l'étude de quelques paramètres. Dans la première partie, nous appliquons la mécanique statistique d'équilibre des écoulements bidimensionnels à l'étude de modèles simples d'océan. Il s'agit de comprendre les phénomènes d'organisation des courants à grande échelle. La seconde partie est une approche phénoménologique du mélange turbulent dans les fluides stratifiés. Il s'agit de décrire l'évolution temporelle de la probabilité de mesurer une certaine densité de fluide à une profondeur donnéeUnderstanding how the small scales affect the large scales in oceans is an important issue for the description of surface currents and of the vertical structure of the oceans. The huge number of degrees of freedom involved in those problems makes any deterministic approach illusory. By contrast, the traditional tools of statistical mechanics allow to reduce those problems to the study of only a few parameters. In the first part, the equilibrium statistical mechanics of two-dimensional flows is applied to the study of simple ocean models. The second part is a phenomenological approach to turbulent mixing in stratified flows; the aim is to describe the temporal evolution of the probability to measure a certain value of the fluid density at a given depth
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Venaille, Antoine. "Mélange et circulation océanique : une approche par la physique statistique." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00347063.
Abstract:
La compréhension de l'effet des petites échelles turbulentes sur l'organisation des grandes échelles des écoulements océaniques est un problème important, tant pour la description des courants de surface que pour la structure verticale des océans. Ces écoulements sont caractérisés par un nombre de degrés de liberté très élevé qui rend illusoire toute approche déterministe. Les outils de mécanique statistique permettent en revanche de réduire ces problèmes à l'étude de quelques paramètres. Dans la première partie, nous appliquons la mécanique statistique d'équilibre des écoulements bidimensionnels à l'étude de modèles simples d'océan. Il s'agit de comprendre les phénomènes d'organisation des courants à grande échelle. La seconde partie est une approche phénoménologique du mélange turbulent dans les fluides stratifiés. Il s'agit de décrire l'évolution temporelle de la probabilité de mesurer une certaine densité de fluide à une profondeur donnée.
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Ottonelli, Claudio. "Apprentissage statistique de modèles réduits non-linéaires par approche expérimentale et design de contrôleurs robustes: le cas de la cavité ouverte." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2014. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-01065782.
Abstract:
Cette thèse est consacrée à la conception d'un contrôle en boucle fermée d'un écoulement de cavité subsonique. L'objectif est de réaliser un contrôleur qui dépend seulement de grandeurs observables expérimentalement et qui gère des situations où les écoulements sont excités par des perturbations aléatoires extérieures. Pour faire face à ces deux aspects essentiels, deux stratégies ont été définies: l'identification d'un modèle non-linéaire reproduisant la dynamique de l'écoulement à partir seulement d'informations mesurables et la conception d'un compensateur linéaire robuste, basée sur la théorie du contrôle H∞, qui incorpore des propriété de robustesse dans la définition de la fonction objectif. La première partie de la thèse est consacrée à l'identification d'un modèle non-linéaire grâce à des données obtenues à partir d'une expérience menée dans la soufflerie subsonique (M = 0.1) S19 sur le site Chalais-Meudon de l'ONERA. Afin de décrire la dynamique de cet écoulement, et en particulier son contenu fréquentiel, l'écoulement sans contrôle a été caractérisé par des mesures par fil chaud et de pression instationnaire et par des clichés de vélocimétrie par images des particules (PIV) résolue en temps. Un filtrage temporel a été appliqué avec succès aux clichés PIV afin d'extraire la dynamique basse fréquence de l'écoulement. Cette étape est indispensable pour pouvoir gérer des écoulements turbulents caractérisés par un spectre fréquentiel très étendu. Les modes POD obtenus ont été utilisés comme base de projection pour le champ de vitesse et les trajectoires associées ont été interpolées (apprentissage statistique) sur une structure de modèle non-linéaire autorégressif exogène (NLARX). Il s'avère que les modèles obtenus ne sont pas robustes, dans le sens où ils ne parviennent pas à reproduire la dynamique d'un ensemble de données de validation, une fois adaptés à un ensemble de données d'apprentissage. Il a été démontré que cet échec est dû aux fortes non-linéarités observées dans l'écoulement de cavité, qui rendent impraticables les méthodes d'identification. La deuxième partie de la thèse est consacrée à la conception d'un contrôleur robuste à partir de simulations numériques d'un écoulement de cavité carrée, incompressible et en régime transitionnel, pour différents nombres de Reynolds. Diverses méthodes de synthèse de contrôleur ont été testées et évaluées en utilisant plusieurs mesures de robustesse. On a constaté que la technique traditionnelle de contrôle linéaire quadratique gaussien (LQG) présente une faible robustesse aux perturbations extérieures, tandis que d'autres, comme la technique LTR (Loop Transfer Recovery) et les contrôleurs basés sur les perturbations "les pires" (worst-case), améliorent la robustesse, mais pas suffisamment pour faire face à la forte non-linéarité de l'écoulement. Dans ce but, on met en place un contrôleur qui optimise les propriétés de robustesse par rapport à des incertitudes de type "entrée-multiplicative" et de type "entrée vers sortie". Celui-ci présente des marges de robustesse fortement augmentées par rapport à l'introduction de perturbations de la partie stable de la dynamique entré-sortie, même si le prix à payer en terme de performance est significatif. Une stratégie pour prendre en compte également des perturbations de la partie instable de la dynamique entrée-sortie, comme celles obtenues par un changement du nombre de Reynolds, a été présentée.
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Fontaine, Côme. "Etude de deux modèles simplifiés de turbulence à l'aide du groupe de renormalisation fonctionnel : l'équation de Burgers et le modèle de Sabra." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2023. http://www.theses.fr/2023GRALY083.
Abstract:
Dans cette thèse nous nous intéressons à deux modèles simplifiés décrivant des écoulements turbulents. Dans ces deux modèles, la turbulence est caractérisée par l'invariance d'échelle et des propriétés statistiques universelles, comme observé pour la turbulence hydrodynamique réelle. Ce type de comportement est très familier en physique: il s'agit d'un système critique. Dans cette thèse, nous utilisons un outil très répandu pour l'étude de la criticalité: le groupe de renormalisation fonctionnel (FRG). Le premier modèle, nommé modèle de Sabra, décrit les interactions effectives entre un nombre discret de modes de vitesse d'un fluide turbulent. Cette description schématique conserve beacoup de propriétés essentielles de la turbulence. En particulier, le champ de vitesse est multi-fractal. La façon dont la dynamique engendre cette multi-fractalité est encore mal comprise d'un point de vue théorique. Dans cette thèse, nous formulons un flot de renormalisation inverse, c'est-à-dire intégrant les plus grandes échelles d'abord. Grâce à cette méthode, nous trouvons un point fixe du flot de renormalisation ayant une invariance d'échelle anormale, et relativement proche de la valeur attendue pour certaines observables. Nous montrons que ce point fixe diffère de celui obtenu lorsque toutes les échelles sont forcées, par un forçage avec un spectre en loi de puissance, qui correspond au point fixe du RG obtenu en théorie de perturbation. Le second modèle étudié est l'équation de Burgers, qui décrit la dynamique d'un fluide en l'absence de pression. Nous nous intéressons à l'effet d'un bruit conservatif sur le champ de vitesse. Nous prouvons l'existence d'un régime d'invariance d'échelle avec un exposant critique dynamique z=1 en utilisant une fermeture exacte de l'équation de flot de renormalisation. Cette fermeture est permise par l'existence de certaines symétries de l'équation de Burgers. Ce nouveau régime d'invariance d'échelle avait été observé auparavant dans des solutions numériques de l'équation de Burgers. Nous apportons dans cette thèse une preuve théorique de son existence, et calculons les propriétés universelles associéesIn this thesis, we focus on two simplified models describing turbulent flows. In these two models, the turbulent state exhibits scale-invariance and universal statistical properties resembling those of true hydrodynamical turbulence. This type of behaviour is very familiar in physics: it corresponds to a critical system. In this work, we use a widely used tool in the study of criticality: the functional renormalisation group (FRG). The first model, named the Sabra shell model, describes effective interactions among a discrete number of velocity modes of a turbulent fluid. This schematic description captures many essential properties of turbulent flows. In particular, the velocity field is multifractal. The way in which the dynamics generates this multifractality is still poorly understood from a theoretical perspective. In this thesis, we formulate a reverse renormalisation flow, meaning that we integrate out the largest scales first. Using this method, we find a fixed point of the renormalisation flow with anomalous scale invariance, relatively close to the expected value for certain observables. We show that it is clearly distinct from the fixed point obtained when all scales are forced, through a forcing with a power-law spectrum, which corresponds to the fixed point of the RG obtained in perturbation theory. The second model studied is the Burgers equation, which describes the dynamics of a fluid in the absence of pressure. We focus on the effect of a conservative noise on the velocity field. We prove the existence of a scale invariant regime with a critical dynamical exponent z=1 using an exact closure of the renormalisation flow equation. This closure relies on the existence of certain symmetries of the Burgers equation. Indications of the existence of this new scaling regime were previously found in numerical solutions of the Burgers equation. We provide in this thesis a theoretical proof of its existence and calculate the associated universal properties
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Monchaux, Romain. "Approche statistique des écoulements turbulents." Paris 7, 2007. http://www.theses.fr/2007PA077206.
Abstract:
Nous présentons dans ce mémoire deux études centrées sur l'écoulement expérimental de von Karman. Nous confrontons d'une part des prédictions théoriques obtenues dans le cadre idéal d'une mécanique statistique développée pour les écoulements axisymétriques non visqueux et non forcés à des mesures de vitesse réalisées par Vélocimétrie par Imagerie de particule stéréoscopique (SPIV). Nous obtenons des relations globales caractérisant les états stationnaires du système et prouvant une tendance à l'alignement vitesse-vorticité pour les grands nombres de Reynolds. Cette observation nous permet de dériver théoriquement deux théorèmes de fluctuation-dissipation qui sont testés sur des mesures de SPIV à hauts nombres de Reynolds. D'autre part, nous étudions dans le cadre de la collaboration VKS l'effet dynamo dans un écoulement non contraint de sodium liquide. Cet effet est une instabilité qui serait responsable des champs magnétiques des objets astrophysiques dont la Terre. L'expérience en sodium liquide VKS2 a, pour la première fois, permis d'observer au laboratoire un effet dynamo donnant lieu à des dynamiques temporelles variées de champs magnétiques. Des régimes stationnaires, oscillants, intermittents ou encore présentant des inversions erratiques similaires à celle du champ magnétique terrestre sont en effet présentés. Nous montrons que ces différents régimes se classent en fonction du nombre de Rossby de l'expérience et mettons en évidence les liens qui existent entre les bifurcations magnétiques et hydrodynamiques observéesThis work presents two studies based on the experimental von Karman flow. On the one side, we compare theoritical predictions obtained in the ideal case of a statistical mechanics derived for inviscid force-free axisymmetric flows to Stereoscopic Particule Imaging Velocimetry (SPIV) measurements. We get global relations characterizing the system's steady states and showing a tendency to velocity-vorticity alignement at high Reynolds numbers. On the other side, in the VKS collaboration, we study dynamo action in an unconstrained liquid sodium flow. This effet is an instability which is assumed to be responsible for astrophysic object's magnetic fields, the Earth's one for example. The VKS2 experiment has demonstrated for the first time a dynamo action leading to a wide variety of time-dependent dynamics: steady states, oscillations, intermittency and even randomly switching behaviours close to Earth's magnetic field are presented. We show that these different dynamics can be classified with respect to the experiment's Rossby number. We underline the links existing between hydrodynamic and magnetohydrodynamic bifurcations
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Bonnifet, Valentin. "Prédiction du phénomène de tremblement sur un profil d'aile avec une approche LES de type PANS-RSM." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS389.
Abstract:
L'objectif de cette étude est le developpement d'un modèle de sous-maille à équations de transport pour la simulation aux grandes échelles. Le modèle de sous-maille est développé par analogie avec le modèle statistique du second ordre proposé par Gerolymos-Lo-Vallet-Younis. Un paramètre de contrôle constant y est introduit afin de régler la quantité d'énergie cinétique turbulente modélisée par le modèle de sous-maille. Ce paramètre permet un passage continue entre la résolution directe et statistique des équations de Navier-Stokes. Cette approche à la capacité de prédire correctement des écoulements turbulents avec un maillage spatio-temporel plus grossier qu'avec l'approche de la simulation au grandes échelles classique utilisant des modèles de sous-maille algébriques. La méthode proposée est utilisée pour simuler un écoulement transsonique autour du profil d'aile OAT15A. Pour les conditions d'entrées étudiées, cet écoulement est le siège d'une interaction onde de choc couche limite turbulente sur l'extrados du profil d'aile provoquant une oscillation auto-entretenue de la position de l'onde de choc. Les résultats montrent que l'approche développée est apte à reproduire le mouvement de l'onde de choc. Une analyse des grandeurs filtrées de l'écoulement, des corrélations turbulentes ainsi que de l'impact du paramètre de contrôle est présentée. Enfin, cette étude énonce des suggestions de développement pour améliorer le modèle de sous-maille proposé en utilisant un paramètre de contrôle inhomogène en espace et/ou en tempsThis PhD was devoted to develop a Large Eddy Simulation subgrid scale model based on transport equations. The subgrid scale model is built in the same manner as second order statistical model suggested by Gerolymos-Lo-Vallet-Younis. A constant control parameter has been introduced to tune the amount of turbulent kinetic energy handled by subgrid scale model. This parameter allows a bridging from Direct Numerical Simulation to Reynolds Averaged Navier-Stokes. This approach can correctly predict turbulent flow with coarser grid and time step than canonical Large Eddy Simulation based on algebraic subgrid scale models where subgrid length scale corresponds to Taylor micro scale. Indeed, the subgrid scale model handles a large part of turbulent kinetic energy in the boundary layer.Transonic flow simulation around OAT15A airfoil is carried out using the suggested approach. On particular inflow conditions, the shock-wave shows a self-sustained motion on the airfoil upper side resulting from the shock-wave boundary layer interaction. Reynolds Averaged Navier-Stokes is not able to predict averaged field because this large unsteadiness is undeterministic and an LES approach is needed. According to the results, the suggested approach can handle shock-wave motion. Filtered flow field, turbulent correlation and control parameter impact analysis are presented. Finally, development ways are suggested in order to improve the subgrid scale model using inhomogeneous control parameter in space and/or time
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Agullo, Olivier. "Dynamique des tourbillons et statistique des vortex ponctuels." Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11067.
Abstract:
Le theme general de ce memoire est l'etude de differents processus et phenomenes physiques lies aux ecoulements tourbillonaires. Il est constitue de trois parties independantes. Dans le premier chapitre, on s'interesse a un ecoulement de beltrami quasi-symetrique. Les ecoulements de beltrami bien que possedant un champ de vitesse stationnaire presentent une topologie des lignes de courant chaotique. Les proprietes d'advection et de transport qui en resultent sont etudiees a partir de simulations numeriques. Un modele de marche aleatoire sur un reseau discret, qui utilise le caractere quasi-symetrique de l'ecoulement et reproduit les principales caracteristiques observees numeriquement, est ensuite presente. Enfin, en effectuant le passage a la limite continue du modele, on obtient un processus stochastique non-markovien qui satisfait a une equation de diffusion non-locale. Dans le second chapitre, on regarde la dynamique de deux vortex ponctuels dans un milieu visqueux. Elle peut etre decrite a partir d'une equation de type fokker-planck. Une solution exacte est deduite dans le cas ou les deux vortex ont des circulations identiques. Un processus de fusion est mis en evidence. La limite d'une viscosite tendant vers zero est aussi etudiee et permet de voir que la distribution de probabilite de la distance des deux vortex est geometriquement concentree sur une structure en forme de spirale. Le troisieme chapitre porte sur l'etude de la thermodynamique des vortex ponctuels. Dans un premier temps, on deduit les equations pour la fonction courant lorsque le systeme est a l'equilibre et dans la limite d'un nombre infini de vortex ponctuels. On considere le cas ou les circulations sont des variables aleatoires et n'ont donc pas leurs valeurs fixees. Dans un second temps, on presente quelques resultats relatifs a l'introduction d'une longueur d'interaction de portee finie dans le systeme et en particulier on montre qu'il existe des solutions caracterisees par une localisation spatiale de la vorticite.
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Lafon, Philippe. "Mélange laminaire de fluides miscibles en cuve agitée : approche numérique." Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT021G.
Abstract:
Les operations d'agitation et de melange de liquides en cuves agitees sont frequemment presentes en genie des procedes. Longtemps etudiees a l'aide de techniques globales, comme celles basees sur les correlations adimensionnelles de resultats experimentaux obtenus parmesure de la puissance consommee, par conductimetrie ou calorimetrie, ces operations ont ete examinees a l'aide de methode plus locales, experimentales ou numeriques. Poursuivant dans cette voie, nous avons applique des methodes numeriques de modelisation a base de differences finies, d'une part pour obtenir le regime permanent hydrodynamique et d'autre part le regime transitoire de melange de deux liquides miscibles. Appliquees a une configuration bidimensionnelle a base d'agitateurs de type bipale ou ancre, ces methodes nous ont permis d'obtenir les champs de vitesses et de concentrations locales au cours du temps. Des comparaisons avec des resultats hydrodynamiques de la litterature et des visualisations experimentales du champ de concentrations ont conduit a une premiere validation
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Ngot, Kongolo Joseph Christian. "Stabilité des gradins des exploitations à ciel ouvert : approche statistique mécanique et probabiliste." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL050N.
Abstract:
Les fosses à ciel ouvert font l'objet d'une étude de stabilité des pentes. La méthode généralement utilisée est celle décrite par HOEK et LONDE. Elle ne prend pas en compte la structure (espacement et extension des discontinuités) du massif et les paramètres de tir au voisinage des fronts. Cette méthode convient au dimensionnement des fosses globales. En effet on veut écarter tout risque de rupture, et on se place dans l'hypothèse la plus défavorable. Pour le gradin au contraire, on accepterait bien une certaine probabilité de rupture à condition de contrôler les paramètres de la stabilité. Dans l'objectif de mettre au point une méthode de prévision et de prévention de la stabilité des gradins, l'influence de ces paramètres naturels ou d'exploitation a été étudiée à partir d'une enquête, et des simulations des différents états de stabilité ont été effectuées. Des méthodes de dimensionnement des banquettes (paramètre de stabilité à l'échelle du gradin) sont proposées.
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Poli, Charles. "Chaos ondulatoire en milieux ouverts : approche statistique par la théorie des matrices aléatoires non-hermitiennes." Nice, 2009. http://www.theses.fr/2009NICE4091.
Abstract:
Dans le domaine du Chaos ondulatoire, les statistiques des systèmes fermés sont à l’heure actuelle bien comprises. Cependant, il en est tout autrement pour les systèmes ouverts, c’est-à-dire pour des systèmes dont le couplage avec l’environnement ne peut plus être négligé. En appliquant la Théorie des Matrices Aléatoires au formalisme de l’hamiltonien effectif, les statistiques spectrales et spatiales de systèmes chaotiques ouverts sont étudiées analytiquement. De plus, les prédictions théoriques sont systématiquement vérifiées par des simulations numériques de type matrices aléatoires. Dans le domaine spectral, les modifications engendrées par le couplage sur les écarts et les croisements évités sont illustrées par le phénomène de piégeage des résonances. Les distributions bien connus des écarts et des croisements évités sont généralisées aux systèmes chaotiques ouverts, permettant d’expliquer des résultats expérimentaux obtenus avec une cavité électromagnétiques. Dans le domaine spatial, les statistiques du paramètre de non-orthogonalité, qui mesure l’effet du couplage sur les fonctions d’onde propres de l’hamiltonien effectif, sont dé »rivées analytiquement et sont vérifiées par des simulations numériques modélisant des cavités électromagnétiques chaotiques. Pour des systèmes dont le couplage varie, une relation entre la largeur spectrale et le paramètre de non-orthogonalité à une même résonance est aussi obtenue. Cette prédiction est confirmée par des expériences en élastodynamiqueIn the field of Wave Chaos, statistics of ideal closed systems are nowadays well understood. However, much less is known for open systems, namely for systems those coupling to environment cannot be neglected anymore. Applying the Random Matrix Theory to the formalism of the effective Hamiltonian, spectral and spatial statistics of open chaotic systems are investigated analytically. Furthermore, theoretical predictions are checked systematically through numerical simulations of random matrices. In the spectral domain, the modifications induced by the openness on the spacings and the avoided crossings are illustrated using the resonance trapping effect. The well-known distributions of spacings and avoided crossings are generalized to open chaotic systems that allow to explain results based on microwave experiments. In the spatial domain, statistics of the non-orthogonal parameter, which measures the impact of the openness on the eigenfunctions of the effective Hamiltonian, are derived analytically and verified by numerical simulations modelling chaotic complexness parameter for a given resonance, is also obtained. This finding is confirmed through electrodynamics experiments
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Serra, Roger. "Sur une approche statistique de l'identification modale des structures." Besançon, 1999. http://www.theses.fr/1999BESA2055.
Abstract:
Cette thèse traite des erreurs d’identification dans le domaine fréquentiel des paramètres modaux d’une structure soumise à une excitation aléatoire. La précision des méthodes d’identification dépend des conditions dans lesquelles les mesures sont effectuées. En effet, lorsque nous réalisons plusieurs fois le même test modal dans des conditions identiques, des résultats différents sont obtenus et ceci quel que soit le soin avec lequel l’expérimentateur opèrera. Plusieurs auteurs ont proposé des méthodes de réduction du bruit des mesures basées sur des algorithmes de moyennisation des données observées. Contrairement à ces méthodes, une méthode statistique basée sur le principe des intervalles de confiance et sur l’application réciproque de la fonction de répartition à partir d’essais répétés et de données simulées type Monte-Carlo est proposée. Cette méthode permet de déterminer un intervalle de confiance contenant la vraie valeur des paramètres modaux avec un risque donné a priori. Cette valeur est inconnue et les conditions de son existence sont établies. L’avantage de notre méthode par rapport aux procédures de moyennisation classiques est que nous obtenons une approximation de la vraie valeur dont nous pouvons juger de la qualité. La détermination des intervalles de confiance pour ces paramètres pourra être exploitée lors de l’amélioration du modèle numérique. Cette thèse présente dans un premier temps les développements théoriques de notre méthode et sa performance sont testées sur deux structures réelles.
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Feliachi, Ouassim. "From Particles to Fluids : A Large Deviation Theory Approach to Kinetic and Hydrodynamical Limits." Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2023. http://www.theses.fr/2023ORLE1063.
Abstract:
Comprendre comment décrire un système avec des équations macroscopiques, qui sont généralement déterministes, en partant d'une description microscopique, qui peut être stochastique, est le problème fondamental de la physique statistique. Souvent, cette tâche implique au moins deux limites : une limite "grand N" et une limite "d'équilibre local". La première permet de décrire un système de N particules par une fonction de distribution dans l'espace des phases, tandis que la seconde reflète la séparation des échelles de temps entre l'approche rapide de l'équilibre local et l'évolution lente des modes hydrodynamiques. En supposant ces deux limites, on obtient une description macroscopique déterministe. Pour des raisons à la fois théoriques et de modélisation (N est grand mais pas infini, la séparation des échelles de temps n'est pas parfaite), il est parfois important de comprendre les fluctuations autour de cette description macroscopique. L'hydrodynamique fluctuante fournit un cadre pour décrire l'évolution des champs macroscopiques tout en prenant en compte les fluctuations induites par le nombre de particules finies dans la limite hydrodynamique. Cette thèse traite de la dérivation de l'hydrodynamique fluctuante à partir de la description microscopique de la dynamique des particules. La dérivation de l'hydrodynamique fluctuante se fait en deux étapes. Premièrement, la limite "grand N" doit être affinée pour prendre en compte les fluctuations au-delà du comportement moyen du système. Pour ce faire, nous utilisons la théorie des grandes déviations pour établir des principes de grandes déviations qui décrivent la probabilité de tout chemin d'évolution pour le système de particule au-delà du chemin le plus probable décrit par l'équation cinétique. Ensuite, nous dérivons la l'hydrodynamique fluctuante en étudiant la limite hydrodynamique du principe de grande déviation cinétique, ou l'équation cinétique fluctuante associée. Ce manuscrit contient l'explication de ce programme et son application à divers systèmes physiques allant du gaz dilué aux particules activesThe central problem of statistical physics is to understand how to describe a system with macroscopic equations, which are usually deterministic, starting from a microscopic description, which may be stochastic. This task requires taking at least two limits: a “large N ” limit and a “local equilibrium” limit. The former allows a system of N particles to be described by a phase-space distribution function, while the latter reflects the separation of time scales between the fast approach to local equilibrium and the slow evolution of hydrodynamic modes. When these two limits are taken, a deterministic macroscopic description is obtained. For both theoretical and modeling reasons (N is large but not infinite, the time-scale separation is not perfect), it is sometimes important to understand the fluctuations around this macroscopic description. Fluctuating hydrodynamics provides a framework for describing the evolution of macroscopic, coarse-grained fields while taking into account finite- particle-number induced fluctuations in the hydrodynamic limit. This thesis discusses the derivation of fluctuating hydrodynamics from the microscopic description of particle dynamics. The derivation of the fluctuating hydrodynamics is twofold. First, the “large N” limit must be refined to account for fluctuations beyond the average behavior of the system. This is done by using large deviation theory to establish kinetic large deviation principles that describe the probability of any evolution path for the empirical measure beyond the most probable path described by the kinetic equation. Then, the fluctuating hydrodynamics is derived by studying the hydrodynamical limit of the kinetic large deviation principle, or the associated fluctuating kinetic equation. This dissertation discusses this program and its application to several physical systems ranging from the dilute gas to active particles
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Gouair, Hassan. "Approche probabiliste de la rupture fragile et ductile à grandes vitesses de déformations." Metz, 1994. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1994/Gouair.Hassan.SMZ9434.pdf.
Abstract:
Au cours de ce travail, nous avons procédé a l'examen des mécanismes de rupture initiés à partir d'entaille sous sollicitations dynamiques. Deux types de ruptures ont été examinés: la rupture fragile sur un verre et un alliage de molybdène TZM, et la rupture ductile sur un acier XC18. Notre travail a montré l'intérêt d'utiliser des éprouvettes entaillées préférentiellement aux éprouvettes fissurées et le bien-fondé d'une approche en terme de facteur d'intensité de contraintes d'entailles. Il a été constate que les mécanismes de rupture sont identiques sous chargement statique et dynamique. Toutefois, nous avons remarqué une augmentation de la dispersion des résultats que ce soit en rupture fragile ou en rupture ductile. Cette augmentation de la dispersion tire son explication de la multiactivation des défauts. Nous avons particulièrement mis en évidence ce point en rupture ductile par observation du nombre de cupules par unité de surface. Nous avons développé pour traiter ce problème une approche microstatistique. Deux possibilités aux départs: le nombre de défauts activés est inconnu et un modèle microstatistique permet d'en connaitre le nombre par unité de volume à partir des résultats phénoménologiques, le nombre de défauts activés est obtenu expérimentalement et la modélisation microstatistique permet de prévoir les résultats phénoménologiques, approche que nous avons suivi dans le cas de la rupture ductile. Ces deux approches bien qu'encore rudimentaires nous ont donné des résultats prometteursIn this work we have examined fracture initiations mechanisms on notches under dynamic loadings. Two kinds of fractures where examined : the brittle fracture of a glass and a molybdenum alloy TZM and the ductile fracture of a XC18 steel. Our work point out the interest of using notched specimens instead of craked specimens for fracture toughness evaluation and justifies the notch stress intensity factor approach. We have observed that the fracture mecanisms under static and dynamic loads are the same. However we have noticed an increase in the scattering of results in both types of fracture. This increase is explained by the multiactivation mecanism of structure defects. We have particulary shown this point for ductile fracture by observation of the number of cavity per fractured area. To solve this problem we have developped a microstatistic approach. Two possibilities are available : the numer of activated defects is unknown and a microstatistic model allows to know this number per volume unit from phenomenological results, the number of activated defects is experimentaly obtained and microstatistic allows to forsee phenomenological results. We have followed this approach in the case of ductile fracture of a steel. These two approaches although elementary got us promising results
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Depardon, Sébastien. "Analyse topologique d'écoulements complexes : utilisation de la vélocimétrie par imagerie de particules pour une approche quantitative." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2280.
Abstract:
Cette thèse porte sur l'analyse topologique d'écoulements autour de corps 3D. Elle présente une étude de la topologie pariétale pour le cas académique de l'écoulement autour d'un cube posé sur paroi. La PIV rasante permet pour cela de concilier les avantages des approches globales qualitatives, et ceux des approches quantitatives des décollements 3 D. Une procédure d'extrapolation de la structure topologique d'écoulements moyens à partir d'empreintes pariétales complexes est proposée. Un outil des post-traitements des champs PIV instantanés est mis en place. Cette approche, basée sur un filtrage POD, des algorithmes automatisés de détection des points singuliers et de classification des topologies associées, permet d'extraire une dynamique globale d'écoulement à partir de données non résolues dans le temps. Enfin une application industrielle avec une maquette échelle 1/4 de véhicule permet d'aborder non seulement l'extrapolation de la structure 3D de l'écoulement à partir de l'empreinte pariétale PIV, mais également le lien entre cette dernière et la répartition de pression pariétale moyenne (i. E. Les efforts aérodynamiques)This thesis presents a topological analysis of 3-D bluff body flows. The skin-friction pattern topology around a wall-mounted cube is studied. Near-wall PIV is a valuable tool for this purpose, conbining the advantages of both global/qualitative and analytical/quantitative approaches of 3D separation. The 3D mean flow topology is extrapolated from an iterative analysis of the shear-stress pattern. A post-processing strategy of instantaneous velocity fields is also presented. Based on POD, automated critical point detection and topology classification algorithms, it enables to extract large scale dynamic behaviors of the flow from insufficiently time-resolved datasets. These methods are then applied to an industrial case : the analysis of the flow around a 1/4 scale car model. Not only is the extrapolation of the 3D flow structure from near-wall PIV data addressed, but also the link between near-wall topology and the wall-pressure distribution (i. E. Aerodynamic forces)
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Maurel, Stéphane. "Étude par imagerie laser de la génération et de la rupture d'un écoulement tourbillonnaire compressé : situation modèle pour la validation de simulations aux grandes échelles dans les moteurs." Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT035H.
Abstract:
Une étude par imagerie laser de la génération et de la rupture d'un écoulement tourbillonnaire compressé est présentée. Le cadre contractuel [. . . ] est un projet Européen Joule. Notre but est de construire et d'analyser une situation modèle pour la validation [. . . ] dans les moteurs. Une installation expérimentale existante a été exploitée. Nous avons apporté des améliorations importantes de la mesure des conditions aux limites. Nous avons ainsi pu rassembler une base de données importante et fiable. Nous avons développé intégralement un nouveau logiciel PIV permettant un décalage itératif subpixel des mailles d'analyses. [. . . ] La précision absolue sur la mesure du déplacement est de l'ordre de 0,01 pixel. [. . . ] L'étude complète des phases d'admission et de compression est présentée. Une analyse des mécanismes de génération et de déstabilisation du tourbillon en terme de décomposition de Reynolds est d'abord proposée. [. . . ] Les effets de courbure et de décollement sont nets pendant l'admission. La déstabilisation du tourbillon pendant la compression est progressive. Deux zones décollées tridimensionnelles apparaissent. [. . . ] Par l'analyse des champs instantanés et l'utilisation de la POD, nous identifions bien les fluctuations de positions corrélées à grande échelle de la structure tourbillonnaire. Ces fluctuations s'amplifient au cours de la compression et sont de plus corrélées à des éjections de fluide vers les zones d'écoulements décollés de la chambre. Nous montrons ainsi que la déstabilisation du tourbillon fait intervenir plusieurs type d'instabilités (Instabilité elliptique mais aussi instabilité centrifuge). Des mesures en situation diphasique pour des conditions aux limites bien contrôlées sont également présentées. [. . . ] Nos mesures de vitesses moyennes et fluctuantes (longitudinales et radiales) sont en très bon accord avec les tendances prédites par la modélisation diphasique Eulérienne. [. . . ]
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Bianco, Federico. "Theoretical and numerical analysis of the interaction between dynamics and chemistry in reactive flows." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066243.
Abstract:
La thèse comporte trois parties. La première partie de la thèse est consacrée à l'étude d'une équation non linéaire de "convection-diffusion-réaction" pour un champ scalaire passif. L'objectif est de comprendre l'influence de la présence d'une advection compressible sur la dynamique de la propagation asymptotique d'un front réactif. L'effet, mesuré quantitativement, se révèle être généralement faible. Dans la deuxième partie, nous avons étudié les processus de la "réaction-diffusion" dans une structure percolative bidimensionnelle. Deux problèmes sont considérés: la propagation d'une réaction dans des cluster percolatifs et la propagation d'un front réactif dans un canal percolatif. Dans le premier cas, des résultats numériques et des estimations analytiques montrent un comportement suivant une loi de puissance du produit de la réaction. Dans le deuxième cas, un front réactif statistiquement stationnaire se développe. La vitesse et la largeur du front sont calculées numériquement. Alors que la vitesse peut être estimée avec des arguments théoriques simples, la taille du front est une quantité très fluctuante qui montre un comportement suivant une loi de puissance en fonction de la taille du canal. Dans la troisième partie de la thèse, nous avons étudié numériquement les instabilités de la combustion dans un micro-canal. On considère un modèle uni-dimensionnelle et un modèle bidimensionnelle (axialement symétrique) avec une cinétique chimique globale et une densité constante. L'objectif de cette étude est de montrer que la dynamique complexe de la combustion peut dans certaines limites être capturée par des modèles réduits. Les résultats numériques sont bien en accord avec les experiences dans une large gamme de régimes. Nous avons étendu notre analyse à différents diamètres de micro-canal et nous avons montré que la dimensionnalité du modèle peut jouer un rôle important. En effet, dans certain régimes, les instabilités observées avec un modèle axial-symétrique ne peuvent pas être capturées par un modèle unidimensionnelThe thesis is divided in three parts. In the first part we investigate a nonlinear advection-diffusion-reaction equation for a passive scalar field. The purpose is to understand how compressible advection can affect the front dynamics and the bulk burning rate. The effect is quantitatively measured, and it turns out to be generally small. In the second part, reaction-diffusion processes in two-dimensional percolating structures are investigated. Two different problems are addressed: reaction spreading on a percolating cluster and front propagation in a percolating channel. For reaction spreading, numerical data show a power-law behavior of the reaction product. For percolating channels, a statistically stationary traveling wave develops. While the front speed is a low-fluctuating quantity and its behavior can be understood using a simple theoretical argument, the front width is a high-fluctuating quantity showing a power-law behavior as function of the channel size. In the third part, we study numerically the combustion instabilities that may appear in a micro-combustor. A one-dimensional and a two-dimensional (axially symmetric) constant density model, with one global reaction kinetic, are considered. The purpose of this analysis is to show how complex dynamics of combustion, in certain limits, can be captured by low-order models (chemically and gas-dinamically). Numerical results show a good qualitative agreement with experiments in a large range of regimes. In the end, we extend our analysis investigating the range of stability for different diameter of the combustor, and we show that dimensionality of the model can play a central role
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Deveaux, Vincent. "Modèles markoviens partiellement orientés. Approche géométrique des Automates cellulaires probabilistes." Phd thesis, Université de Rouen, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00325051.
Abstract:
Le sujet global de cette thèse est l'étude d'automates cellulaires probabilistes. Elle est divisée en deux grandes parties.Au cours de la première, nous définissons la notion de chaîne partiellement ordonnée qui généralise celle d'automate cellulaire probabiliste. Cette définition se fait par l'intermédiaire de spécification partiellement ordonnée de la même façon que les mesures de Gibbs sont définies à l'aide de spécifications. Nous obtenons des résultats analogues sur l'espace des phases : caractérisation des mesures extrêmes, construction/reconstruction en partant des noyaux sur un seul site, critères d'unicité. Les résultats sont appliqués tout au long du texte à des automates déjà connus.
La deuxième partie est essentiellement vouée à l'étude d'automates cellulaires unidimensionnels à deux voisins et deux états. Nous donnons deux décompositions des configurations spatio-temporelles en flot d'information. Ces flots ont une signification géométrique. De cela nous tirons deux critères d'unicité.
En annexe, nous donnons une démonstration de transition de phase d'un automate cellulaire défini par A. Toom, le modèle NEC. Tout au long du texte, des simulations sont présentées.
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Carlier, Jean-Philippe. "Modélisation du transfert de masse en milieu poreux par approche stochastique." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2002. http://www.theses.fr/2002STR13171.
Abstract:
L'application des principes de la stochastique aux écoulements et au transport en milieu poreux a permis de s'affranchir d'une des difficultés majeure rencontrée en milieu naturel : l'hétérogénéité des valeurs prises par les paramètres (en particulier la conductivité hydraulique) conjuguée à la rareté des mesures disponibles. Cependant, du fait de la complexité des équations à résoudre, il a été nécessaire de travailler sous un certain nombre d'hypothèses simplificatrices, en particulier en ce qui concerne la nature du milieu et des écoulements. C'est ainsi que la majorité des résultats disponibles ne sont applicables que dans le cas d'écoulements uniformes, dans des milieux finis ou semi-infinis et faiblement hétérogènes. L'objectif des travaux exposés ici, qui s'intéresse au cas du doublet pompage-injection, fréquemment rencontré dans le domaine de la dépollution de sols contaminés notamment, est d'étudier l'impact sur les solutions existantes en milieu infini de la présence de limites finies à flux nul. Deux méthodes de prise en compte sont envisagées : une, analytique reposant sur l'application des propriétés des fonctions potentiel, l'autre basée sur la théorie du conditionnement bayésien. Ces deux méthodes, qui sont confrontées l'une à l'autre et montrent chacune des limites, permettent de mettre en évidence la nécessité de la prise en compte de la géométrie du domaine, et en particulier de la position des limites par rapport aux puits. Une autre difficulté de l'application des théories stochastiques aux cas concrets étant l'identification des paramètres statistiques de la conductivité hydraulique, une étude de sensibilité est menée sur la configuration précédente, permettant de définir un optimal de prise d'échantillons lors d'un essai de caractérisation par injection-pompage, et ouvrant la voie à des méthodes de caractérisation par approche inverseApplication of stochastic methods to flow and transport in porous media allowed one to cast off one of the major difficulties encountered in field conditions : heterogeneity in parameters values (in particular for hydraulic conductivity) combined with scarcity of available data. Nevertheless, due to the complexity of equations to be solved, it has been necessary to work under some simplifying assumptions, mainly with regards to the nature of the medium and of the occurring flow. Thus, most of the existing results only apply to uniform flow, in infinite or semi-infinite and weakly heterogeneous media. The aim of the present work, focused on the injection/pumping doublet, commonly encountered in remediation schemes, is the study the impact on existing solutions for infinite medium of no flux finite boundaries. Two methods are adopted : one analytical based on the properties of potential functions, the other one based upon the theory of bayesian conditioning. . These two methods, compared one to another and both showing limitations, allow us to enlighten the necessity to take into account the domain's geometry, especially the relative positions of limits and wells. Another difficulty of the application of stochastic theories to concrete cases being statistical parameters identification, a sensitivity analysis is conducted upon the previous case, leading to definition of a sampling optimum for a pump-and-treat characterization test, and leading the way to inverse identification methods
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Muller, René. "Comportement rhéologique et mesures d'orientation moléculaire de polymères à l'état fondu dans un écoulement élongationnel simple." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1988. http://www.theses.fr/1988STR13102.
Abstract:
A l'aide d'un nouveau rhéomètre, on a caractérisé le comportement réologique en élongation simple de polymères à l'état fondu dont la distribution en masses moléculaires est bien contrôlée : polystyrènes à distribution étroite et leurs mélanges bimodaux. Le facteur de forme des chaînes, au cours de l'écoulement, a été mesuré en fonction du temps et de la vitesse de déformation par D. N. P. A. Sur des échantillons étirés à l'état fondu et trempés. La technique de deutération permet de caractériser sélectivement les constituants des mélanges bimodaux. Les résultats expérimentaux sur le comportement rhéologique et sur le facteur de forme ont été comparés au modèle de ROUSE et à un modèle de réseau temporaire où intervient la déformation réversible macroscopique.
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Muller, Florian. "Etude hydraulique et statistique d'écoulements métastables en faisceaux d'assemblage REP." Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0588/document.
Abstract:
L'analyse des écoulements au sein des faisceaux d'assemblages constitue un volet important des études des réacteurs à eau pressurisée. Une mauvaise répartition thermique au sein de ces écoulements peut conduire à une crise d'ébullition nuisible à la sûreté du réacteur. De nombreuses études ont montré l'existence de phénomènes de réorganisation de structures aux grandes échelles dans ces écoulements. Cette thèse vise à améliorer notre compréhension de ces phénomènes, l'objectif étant de développer des modélisations aux petits échelles adaptées. Un travail bibliographique a mis en évidence les difficultés rencontrées par les simulations pour reproduire ces phénomènes, ainsi que de nombreux questionnements concernant leur caractère physique. Des simulations 3D ont été réalisées et ont permis d'identifier deux mécanismes de réorganisation pour les structures aux grandes échelles : un changement de signe de la vitesse transverse entre les crayons ou du tourbillon dans un sous-canal. Il est apparu qu'il semblait pertinent d'adopter l'hypothèse de Taylor pour considérer que les grandes structures 3D évoluaient comme un écoulement 2D transporté. Un gros volet de la thèse a concerné la mise en œuvre d'un code basé sur une méthode statistique pour un champ 2D dans le but de déterminer les états thermodynamiquement stables dans des géométries avec obstacles. Des similarités ont été obtenues entre les structures en REP et les états stables en 2D. Des simulations 2D ont permis d'identifier deux bifurcations possibles pour l'écoulement, qui présentent un parallèle avec les mécanismes de réorganisations 3D, et permettent ainsi de poser les bases d'une explication physique du phénomèneThe analysis of fuel rod bundle flows constitute a key element of pressurized-water reactors safety studies. Indeed, an insufficient flow thermal mixing can lead to a boiling crisis, which is nefarious for the reactor safety. Numerous studies have shown the existence of reorganisation phenomena in the flow large-scale structures. This thesis work aims at improving our understanding of these phenomena, with the long-term goal of developing small-scales models suited for this type of flow. A bibliographic study has brought to light the challenges faced by simulations attempting to capture these phenomena, as well as various questions regarding their physical meaning. 3D simulations have been performed in order to study this flow ; they allowed to identify two reorganisation mechanisms for the large-scale structures consisting in a sign change for either a transverse velocity in rod-to-rod gaps or for a subchannel vortex. It appeared relevant to adopt a Taylor hypothesis in order to consider the evolution of large-scale 3D structures as transported-2D. A statistical method has then been applied to the 2D field in order to determine its thermodynamically-stable states in geometries with obstacles using the resolution of an optimization problem with a numerical calculation tool. Interesting similarities have been obtained between the PWR coherent structures and the stable states in a simplified 2D geometry. Further, 2D numerical simulations allowed to identify two different possible flow bifurcations. A parallel is drawn between these bifurcations and the two reorganizations observed in 3D simulations, laying the foundations for a physical explanation of this phenomenon
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Deveaux, Vincent. "Modèles markoviens partiellement orientés. Approche géométrique des automates cellulaires probabilistes." Phd thesis, Rouen, 2008. http://www.theses.fr/2008ROUES004.
Abstract:
Le sujet global de cette thèse est l'étude d'automates cellulaires probabilistes. Elle est divisée en deux grandes parties. Au cours de la première, nous définissons la notion de chaîne partiellement ordonnée qui généralise celle d'automate cellulaire probabiliste. Cette définition se fait par l'intermédiaire de spécification partiellement ordonnée de la même façon que les mesures de Gibbs sont définie à l'aide de spécifications. Nous obtenons des résultats analogues sur l'espace des phases : caractérisation des mesures extrêmes, construction/reconstruction en partant des noyaux sur un seul site, critères d'unicité. Les résultats sont appliqués tout au long du texte à des automates déjà connus. La deuxième partie est essentiellement vouée à l'étude d'automates cellulaires unidimensionnels à deux voisins et deux états. Nous donnons deux décompositions des configurations spatio-temporelles en flot d'information. Ces flots ont une signification géométrique. De cela nous tirons deux critères d'unicité. En annexe, nous donnons une démonstration de transition de phase d'un automate cellulaire défini par A. Toom, le modèle NEC. Tout au long du texte, des simulations sont présentéesThe global subject of this thesis is probabilistic cellular automata (PCA). It is divided into two parts. In the first part, we define the notion of partially ordered chains (POC) that generalise PCA. They are defined thought partially ordered specification (POS) in analogy with the statistical mechanics notion of Gibbs measure. We obtain the analogous of Gibbs measure phase space properties characterization of extremal measures, construction/reconstruction starting from single site kernels, criterion of uniqueness. These results are applied to some well-known PCA. The second part is essentially devoted to 1-dimensional PCA with two neighbours and two states. We show two decompositions of space-time configurations in flow of information. Those flows have a geometrical meaning that induce two uniqueness criteria. In appendix, we give a version of the proof of phase transition of the NEC Toom's PCA. The whole thesis is punctuated by simulations
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Lafitte, Thomas. "Estimation simultanée des équilibres de phases et des propriétés dérivées de fluides complexex à l'aide d'une approche SAFT-VR." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3032.
Abstract:
Dans ce travail, une nouvelle équation d’état basée sur l’approche théorique SAFT-VR (Statistical associating Fluid Theory for potential of variable range) adaptée à l’utilisation des potentiels Mie m-n, a été développée. L’utilisation de ce type de potentiel intermoléculaire afin de modéliser les interactions attractives et répulsives couplée avec une nouvelle méthode d’optimisation des paramètres moléculaires permet dore��navant une description précise des équilibres de phases et des propriétés dérivées de fluides complexes (compressibilité isotherme, coefficient d’expansion isobare, capacité calorifique, vitesse du son, phénomène d’inversion du coefficient de Joule-Thomson). Cette nouvelle équation a permis une très nette amélioration de l’estimation des propriétés de compressibilité des milieux liquides denses par rapport aux autres modèles disponibles dans la littérature. Comme espéré de par le fondement du modèle, les estimations des propriétés thermophysiques ne se dégradent pas dans le cas des composés de longue chaîne moléculaire, et les paramètres du modèle évoluent de manière cohérente avec la longueur de chaîne. Compte tenu des résultats satisfaisants obtenus pour les alcanes et de la possibilité d’intégrer dans le modèle un terme d’association, le domaine d’application a été étendu à aux composés associatifs. Des résultats majeurs viennent confirmer la consistance du modèle ; il s’agit de la prédiction du coefficient d’expansion isobare et de la capacité calorifique des alcools, propriétés aux comportements singuliers dans le cas des composés associés, souvent présentées comme un test discriminatoire pour les équations d’étatIn this work a new equation of state based on the SAFT-VR theory (Statistical associating Fluid Theory for potential of variable range) adapted for the use of Mie potentials m-n is derived. The incorporation of this to model the repulsive and attractive interactions together with a new method for optimizing the molecular parameters allows now for an accurate description of vapour-liquid equilibria and derivative properties of complex fluids (isothermal compressibility, thermal expansivity, heat capacities, speed of sound, Joule-Thomson inversion phenomenon). The new equation of state improves significantly other models available in literature in the condensed liquid region. Moreover due to the sound physical meaning to the approach, no deterioration of the results is found for long chain molecules and a clear dependence of the characteristic molecular parameters with the increasing chain length is obtained. Taking into account the good results obtained for alkanes and the possibility of incorporating an association term in the equation, we have extended the scope of the study to associating coumpounds. We have found that the model is able to reproduce the complex behaviour of the isobaric heat capacity and thermal expansivity which display singularities due to the formation of aggregates. The accurate modelling of these two special features which are often considered as discriminatory tests for equation of states emphasize the consistency of the model proposed
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Friggit, Jacques. "Mécanique statistique des marchés : une approche darwinienne des comportements financiers : application à la dynamique des taux de change." Aix-Marseille 3, 1995. http://www.theses.fr/1995AIX32020.
Abstract:
La these developpe et reste un modele de marche financier tres liquide. Ce modele suppose que les comportements des participants evoluent selon un processus darwinien et en deduit une equation d'evolution qui est au coeur du modele. Cette equation est ensuite resolue par application des outils mathematiques de la mecanique statistique. Le modele implique plusieurs consequences sur le profil de prix : existence d'un bruit (" microvolatilite ") autour d'une valeur moyenne du prix; augmentation puis dimunition de la microvolatilite apres une perturbation de l'environnement du marche; existence d'instabilites (bulles) se traduisant par des "transitions de phase" rapides (d'ou saut de prix) ou lentes (d'ou tendances), augmentation de la microvolatilite avant le declenchement des transitions de phase, ce qui peut aider a les prevoir; existence d'une certaine "memoire" du marche; impact de l'heterogeneite du marche sur le processus de prix. Les analyses experimentales qui sont ensuite menees, sans etre conclusives, fournissent un argument de plausibilite en faveur du modele. Une application a la prevision est discuteeThe dissertation models market behavior in very liquid markets. It assumes that financial behaviors adapt to information not instantaneously but following a darwinian evolution process, then reformulates and solves the problem thus posed by using tools borrowed from statistical mechanics. Some properties of the resulting price process are then compared to actual price processes observed in the foreign exchange market on short time scales. A potential predictor of instabilities is derived. A complete translation of the dissertation into english is available
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Laurindo, João Borges. "Évaporation en milieu poreux : étude expérimentale sur milieux-modèles et modélisation de type percolation." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT070H.
Abstract:
Nous presentons une etude fondamentale de l'evaporation en milieu capillaro-poreux. L'etude est basee sur la comparaison des resultats obtenus d'une part a l'aide d'experiences sur reseaux graves et d'autre part a partir d'une modelisation numerique de type reseau. En se limitant a des situations ou les forces de viscosite sont negligeables, trois cas de base sont consideres: le cas ou la gravite stabilise le front d'invasion, le cas ou la gravite destabilise le front d'invasion et le cas ou les effets de gravite etant negligeables le processus est entierement domine par les effets capillaires. Pour les trois cas, un excellent accord est obtenu entre experiences et simulations du point de vue des distributions de phase. Ces dernieres sont par ailleurs analysees dans le cadre de la theorie de la percolation d'invasion et de la theorie de la percolation en gradient. Le bien-fonde de l'utilisation de ces approches theoriques est etabli a travers une serie d'experiences specifiques permettant la comparaison des distributions de phase obtenues a partir d'experiences de drainage lent d'une part et d'evaporation d'autre part. Le fait que des distributions de phase de type percolation d'invasion soient obtenues en evaporation est egalement explique physiquement. Les cinetiques d'evaporation sont egalement etudiees et le lien entre cinetique et distribution de phase est analyse. La comparaison entre les cinetiques d'evaporation experimentale et numerique ne montrent, toutefois, pas un bon accord. Nous expliquons ces differences par la presence de films liquides sur les parois du micromodele lors du sechage, ces films liquides n'etant pas pris en compte dans le modele numerique. Nous presentons les preuves experimentales de l'existence de ces films et une analyse de leurs importance lors des processus d'evaporation en milieux poreux
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Carpy, Sabrina. "Contribution à la modélisation instationnaire de la turbulence : modélisations urans et hybride rans/les." Poitiers, 2006. http://www.theses.fr/2006POIT2342.
Abstract:
Cette thèse concerne la modélisation instationnaire de la turbulence. La présence de structures à grande échelle dans des écoulements statistiquement stationnaires invalide certaines hypothèses. L’introduction du terme pour les équations URANS ne suffit pas, une nouvelle décomposition et un opérateur associé sont nécessaires. L’applicabilité des méthodes de fermeture usuelles doit alors être vérifiée. Par exemple, la périodicité du jet synthétique entraîne un non-équilibre créant un non-alignement permanent des tensions de déformation et d’anisotropie que le modèle RSM reproduit mais pas le modèle k-ε. La modélisation hybride RANS/LES non-zonale, dérivée d’une proposition initiale de Schiestel, repose donc sur des équations de transport pour les tensions de Reynolds (ij)SGS, et pour la dissipation, où l’opérateur de décomposition joue le rôle d’un filtre dont la fréquence de coupure peut être maîtrisée. La qualité des résultats obtenus sur une couche de mélange temporelle atteste de la capacité de ce modèle à capter les grandes structures de l’écoulementThe aim of this work is to account for the unsteadiness effects on the turbulence in single point closure. The existence of large scale structures in statistically steady flows leads to reconsider some hypothesis. Much more than adding the time derivatives , the URANS equations needs to consider a new decomposition and an assiociated operator. Therefore, the applicability of usual closure methods has to be examined. For exemple, the periodicity of a synthetic jet leads to a non-equilibrium, which induces a permanent misalignment of anisotropy tensor and strain tensors. RSM are able to reproduce this misalignment, whereas k-ε. Model can't. A seamless hybrid RANS/LES method, based on the version of Schiestel's model, relies on transport equations for the subgrid stress (ij)SGS and dissipation. The decomposition operator is then assimilated as a filter with an adapatative cutoff frequency. The predictions obtained on a temporal mixing layer shows the ability of this model to capture the very large structure of the flow
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Caillol, Jean-Michel. "Contribution à la théorie des fluides coulombiens et des solutions électrolytiques." Paris 11, 1987. http://www.theses.fr/1987PA112241.
Abstract:
Dans la première partie de la thèse, nous déterminons les diagrammes de phase de modèles de plasmas classiques bidimensionnels à l'aide de simulations numériques Monte-Carlo. Nous montrons que le plasma à une composante présente une transition fluide-solide dont nous déterminons la température et la chaleur latente. Pour le plasma à deux composantes, nous établissons l'existence de deux phases fluides une phase diélectrique, stable à basse température et une phase conductrice à haute température. La transition de Kosterlitz-Thouless entre ces deux phases change de nature lorsque la densité s'accroît : de continu à basse densité elle devient du premier ordre à haute densité. La seconde partie de la thèse est consacrée à l'étude des solvants polaires et des solutions électrolytiques. Les systèmes que nous considérons sont composés de molécules et d'ions ayant une forte interaction répulsive à courte distance et caractérisés d'un point de vue électrique par les multipôles de leurs distributions de charges et leurs tenseurs de polarisabilité. Les propriétés thermodynamiques, diélectriques et structurales du solvant pur sont déterminées à l'aide de simulations numériques et d'approximations théoriques. Nous dérivons les relations entre les coefficients phénoménologiques caractérisant les propriétés électriques d'un électrolyte constante diélectrique, conductivité et les fonctions de corrélation dépendant du temps de la polarisation du solvant et du courant ionique. Ces relations dépendent de la géométrie et des conditions aux limites du système et nous donnons leur expression explicite dans le cas des systèmes périodiques considérés dans les simulations numériques. Ce résultat théorique nous a alors permis d'évaluer, pour la première fois, la constante diélectrique et la conductivité d'un modèle simple d'électrolyte.
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Abboudi, Saïd. "Contribution à l'étude du transfert de chaleur, en régime instationnaire, entre parois et écoulement fluide en convection forcée, dans un conduit soumis à une condition de flux généralisée : approche numérique et détermination des coefficients de transfert "métal fluide" par thermographie infrarouge." Aix-Marseille 1, 1988. http://www.theses.fr/1988AIX11166.
Abstract:
Nous presentons une etude de transfert de chaleur ou du coefficient de transfert "solide-fluide", en regime instationnaire, dans un conduit parcouru par un ecoulement laminaire ou turbulent, la face externe de la paroi etant soumise a une condition de flux "generalisee". On propose alors une approche analytique pour l'etude de l'aspect systeme d'un echangeur ainsi qu'une etude numerique par differences finies relative au transfert local de la chaleur en regime instationnaire. Le travail experimental repose sur la mise en oeuvre d'une procedure de determination du coefficient de transfert paroi-fluide et de ses variations spatio-temporelles par thermographie infrarouge
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Canivet, Eric. "Réconciliation et validation des mesures sur un système hydraulique complexe : le canal de Provence." Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO10011.
Abstract:
La société du Canal de Provence gère un réseau de capteurs de mesures hydrauliques disséminés sur un large périmètre. L'ensemble de ces mesures est télégéré à partir d'un superviseur qui collecte et centralise les données en temps réel. Ce travail présente un outil logiciel opérationnel et exploité, qui permet l'analyse et la critique des mesures pour détecter les valeurs aberrantes à partir de mesures validées. Ces mesures sont réconciliées sous la contrainte du respect des équations de bilan et selon leur nature, de la positvité des valeurs. Deux sites tests ont été choisis pour valider l'application. Le premier est constitué par les ouvrages principaux du canal et les mesures analysées sont des débits journaliers, confrontés à un modèle statique. Le second est un site mixte qui intègre un réseau de distribution sous pression, un canal de transport et des réservoirs. Les mesures effectuées en temps réel sont intégrées dans un modèle pseudo-dynamique qui intègre les paramètres tels que les retards de propagation. La procédure compare les valeurs réconciliées à des tests statistiques classiques pour détecter et diagnostiquer des défaillances afin de mieux orienter les contrôles et les services de la maintenance. La nécessité d'obtenir un jeu de mesures valides indépendamment de la disponibilité des mesures dans la base de données, sans solliciter le degré de redondance du système a conduit à proposer une méthode originale de reconstruction de mesures. Les valeurs absentes de la base sont reconstruites à partir d'une analyse en composante principale effectuée sur des historiques récents. Les résultats sont injectés dans le jeu de mesure brut pour obtenir des mesures équilibrées. Un khi2 bâti sur les résidus de bilan des mesures analysées traduit le degré de confiance des valeurs réconciliées obtenues. Cette thèse présente les outils mathématiques utilisés, ainsi que les résultats obtenus après deux années d'exploitation du logiciel.
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Bouleux, François. "Approche discrète de l'évaporation en milieu poreux : étude de fronts stabilisés par les forces de gravité ou de viscosité en deux dimensions." Toulouse, INPT, 1999. http://www.theses.fr/1999INPT012H.
Abstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'étude du séchage lent en milieu capillaro-poreux. L'étude est basée sur des simulations numériques sur réseaux de pores 2D, initialement totalement saturés. Notre but est de caractériser le front d'invasion résultant de la compétition entre les forces de capillarité et les forces de gravité ou de viscosité. Nous avons montré que l'extension moyenne l du front, définie comme la distance moyennes entre la position la moins avancée du front et la position la plus avancée du front évoluait avec le nombre de Bond [. . . ]. Dans le cas où les effets visqueux stabilisent le front, notre étude a par ailleurs permis de mettre en évidence le caractère non constant du gradient de pression dans la zone du front. Nous montrons que la non linéarité des pressions liquides dans la zone concernée affecte les exposants des lois d'échelle. Le coefficient de transfert global du front est caractérisé à partir de l'étude de la ligne lisse équivalente conduisant au même flux global d'évaporation que le front irrégulier. L'étude de cette ligne équivalente a permis de mettre en exergue deux phases du processus de séchage en 2D. Dans la première phase (régime non établi) la distribution de pression partielle à l'interface est affectée par l'irrégularité du front. La deuxième phase (régime établi) est atteinte quand le front est suffisamment à l'intérieur du milieu pour que la distribution de pression partielle à l'interface soit uniforme. Dans ce dernier cas et en régime stationnaire, on trouve que la ligne équivalente se positionne en (Zc-ơ) où Zc est la position moyenne du front et ơ l'écart type des positions des points formant le front. Enfin, nous terminons par une étude plus appliquée concernant une technique de récupération secondaire du pétrole : l'évaporation de fractions légères d'hydrocarbure par injection de gaz dans une roche réservoir hétérogène. Nous nous sommes limités au cas d'une inclusion à faible perméabilité insérée dans une matrice poreuse de plus grande perméabilité. L'étude suggère l'existence d'un régime de rentabilité optimale entre le volume de gaz injecté et le temps total de récupération de l'huile piégée dans l'inclusion.
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Darbani, Mohsen. "Approche sans maillage basée sur la Méthode des Eléments Naturels (NEM), pour les écoulements bidimensionnels à surface libre." Compiègne, 2009. http://www.theses.fr/2009COMP1851.
Abstract:
La résolution des équations à surface libre est souvent confrontée à des difficultés numériques liées à une trop forte distorsion du maillage, comme c’est le cas lors de rupture de barrage ou de déferlement de vagues. Dans ce travail on se propose d’appliquer une technique sans maillage basée sur la Méthode des Eléments Naturels pour simuler l’écoulement en 2D d’un fluide en présence de forts gradients. Les équations considérées sont celles de Saint-Venant transitoires où l’on tient compte des termes non-linéaires et de la force de Coriolis. Afin d’optimiser les temps de calcul et d’éviter des appels à des algorithmes de type Newton-Raphson, une technique purement Lagrangienne a été utilisée pour traiter les termes non-linéaires. Cependant la gestion des conditions aux limites demeure une difficulté majeure. Nous avons donc défini un domaine géométrique assez mince aux voisinages immédiats des frontières, et un domaine de calcul qui sera enrichi au fur et à mesure que des particules quittent le domaine de calculSolving equation with free surface often encounters numerical difficulties related to excessive mesh distortion as is the case of dambreak or breaking waves. In this work we explore the meshfree technique based on the Natural Element Method(NEM) to simulate the 2D fluid flow in presence of strong gradients. The equations considered here are those of Saint-Venant shallow water where we consider the full non-linear equations, with a transient flow under the Coriolis effect. The nonlinear terms are computed by using a Lagrangian technique based on the method of the characteristics. This will allow us to avoid setting up a numerical algorithm, like Newton-Raphson’s, which tend to extend the computing time. However, the management of boundary conditions remains a major difficulty in meshless methods. We have therefore defined a thin geometrical domain close to the boundaries and a domain for computing that will be submitted to nodal enrichment, when the particles leave the computational domain
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Spinelli, Lionel. "Une approche topologique des transitions de phase." Aix-Marseille 1, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX11042.
Abstract:
Ces travaux abordent essentiellement une approche de l'analyse des transitions de phase thermodynamiques par l'utilisation de concepts de topologie differentielle. Nous demontrons un theoreme indiquant que des changements survenants dans la topologie des sous-varietes isopotentielles de l'espace des configurations sont une condition necessaire a l'apparition des transitions de phase thermodynamiques. Par la suite, nous estimons numeriquement l'evolution de la topologie de ces sous-varietes isopotentielles dans le cadre du modele phi4 sur reseau grace a l'estimation de la caracteristique d'euler, un invariant topologique. Nous observons au passage de la transition de phase, un changement brusque dans le comportement de cet invariant topologique, changement inexistant en cas d'absence de transition de phase. Nous exhibons alors une relation entre le comportement d'invariants topologiques et celui d'une fonction thermodynamique qui induit que la presence d'un brusque changement dans l'evolution de la topologie des varietes isopotentielles est necessaire a l'apparition de transitions de phase thermodynamiques. Nous construisons ensuite un ensemble de prototypes topologiques qui, en utilisant la theorie de morse, permettent de resumer et de simuler les informations essentielles de la topologie des varietes isopotentielles et ainsi permettent l'etude de son evolution en fonction des divers parametres controlant ces prototypes. Ces simulations ont pour conclusion principale d'observer la possibilite d'associer a chaque phase homogene d'un systeme physique une caracterisation topologique formelle, differente pour chaque phase. L'ensemble de ces travaux amene a entrevoir la possibilite i) de donner une caracterisation microcanonique des transitions de phase thermodynamiques ii) d'etablir un lien formel entre dynamique et thermodynamique d'un systeme physique chaotique iii) d'etendre en dimension finie la definition thermodynamique des transitions de phase.
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Faghani, Dariush. "Étude des structures tourbillonnaires de la zone proche d'un jet plan : approche non stationnaire multidimensionnelle." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT096H.
Abstract:
Les tourbillons bidimensionnels de la zone proche du jet plan sont issus de l'amplification des perturbations ambiantes par un mécanisme d'instabilité convective. A travers des scénari variés d'interactions et de coalescences, ces tourbillons convectent la mémoire des conditions initiales d'émission vers la zone lointaine où, en perdant leur cohérence spatiale instantanée, ils conduisent progressivement le jet à un état turbulent. Après une analyse des modèles de représentation mathématique susceptibles de décrire la structure organisée des écoulements turbulents, nous nous sommes intéressés à l'étude expérimentale des tourbillons de la zone proche d'un jet plan à nombre de Reynolds modéré (5600) par anémométrie à fils chauds croisés. L'application de mesures conditionnelles dans un jet fortement organisé par excitation acoustique nous a permis de mettre en évidence l'évolution en moyenne de phase des tourbillons jusqu'au premier appariement et de vérifier l'efficacité de la technique combinée Décomposition Orthogonale/Estimation Stochastique pour leur détection et leur analyse. L'étude du jet non excité confirme la fiabilité de cette technique et laisse entrevoir des possibilités d'application dans des écoulements plus turbulents à travers des résultats préliminaires encourageants pour un jet à un nombre de Reynolds de 15000
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Loubère, Raphaël. "Une méthode particulaire lagrangienne de type Galerkin discontinu : Application à la mécanique des fluides et l'interaction laser/plasma." Bordeaux 1, 2002. http://www.theses.fr/2002BOR12568.
Abstract:
Une méthode lagrangienne de type Galerkin Discontinu est développée dans ce travail pour le système de la dynamique des gaz en maillage non structuré. La méthode numérique suppose que les données sont discontinues par maille. La base des polynômes de Bernstein est utilisée comme base de décomposition. Une méthode de régularisation des distributions préservant la positivité a été construite. Le calcul des termes de flux est conservatif et assure la positivité en ajoutant de la diffusion numérique. A l'interface des mailles, les sauts des variables physiques font apparaître des masses de Dirac réparties de part et d'autre avec solveur de Riemann acoustique sur les moments. Le schéma numérique est stabilisé par une gestion du pas de temps ainsi que par un limiteur ne corrigeant que les zones de compression. Une méthode de remaillage projette tout information sur une population de particules. Ce remaillage est conservatif et sa précision est adaptée à la précision du schéma. La méthode est adaptée au cas particulier de la physique de l'interaction laser/plasma à l'aide de termes sources.
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Diet, Ambre. "Une approche de bout en bout du tolérancement statistique sous contraintes industrielles : contribution au jumeau virtuel industriel." Thesis, Toulouse 3, 2021. http://www.theses.fr/2021TOU30014.
Abstract:
Dans le processus de fabrication d'un produit, diverses étapes d'assemblage sont nécessaires. Plusieurs types d'exigences sont à respecter à chaque niveau et ils impliquent de considérer les incertitudes de dimensions sur les pièces à assembler. Le tolérancement est l'activité en charge de la gestion de ces incertitudes et intervient à la fois en phase de développement du produit et en phase série. Dans le contexte de l'industrie aéronautique, en particulier en ce qui concerne le tolérancement sur les aérostructures, des spécificités sont à prendre en compte pour l'élaboration de méthodes et outils adéquats. Avant la mise en production, une des problématiques principales du tolérancement est l'allocation de limites de tolérance adaptées à un certain taux acceptable de rebut. Le but est de permettre aux acteurs concernés par les intervalles de tolérance de s'accorder sur une valeur de tolérance cohérente et robuste. Une méthodologie statistique basée sur une approche type borne de Chernov appliquée à une somme de distributions uniformes est proposée. En phase de production, la disponibilité de données de mesure permet de raffiner la démarche du tolérancement statistique. Le modèle linéaire considéré peut être corrigé à la faveur de nouvelles approches. Une méthodologie de gestion des critères d'acceptation sur les valeurs de tolérance est également proposée, en basant l'outil d'aide à la décision sur des notions de risques définies en adéquation avec les acteurs industriels. Dans le cadre de la révision du partage de tolérances dans un assemblage, un problème d'optimisation est formulé avec des coûts industriels appropriés afin de proposer le re-partage optimal de tolérances dans une chaîne de côte. Enfin, les méthodologies proposées sont implémentées dans les outils permettant le traitement industriel et la gestion de bout en bout des tolérances depuis les pièces élémentaires jusqu'à l'assemblage final du produit, contribuant ainsi à l'élaboration du jumeau virtuel du produitIn the manufacturing process of a product, various assembly steps are necessary. Several types of requirements have to be met at each level and involve considerations about dimensional uncertainties on the parts to be assembled. Tolerancing is the activity in charge of the management of these uncertainties and takes place both in the product development phase and in the series production phase. In the context of the aeronautics industry, in particular with regards to tolerancing on aerostructures, specificities have to be taken into account in the development of adequate methods and tools. Prior to production, one of the main issues of tolerancing amounts to allocate tolerance limits suited to a given acceptable scrap rate. The aim is to allow the actors concerned with tolerance intervals to agree on a consistent and robust tolerance value. A statistical methodology based on a Chernov bound approach applied to a sum of uniform distributions is proposed. In the production phase, the availability of measurement data allows to refine the statistical tolerancing approach. The linear model often considered can be corrected to serve new approaches. A methodology to manage acceptance criteria on tolerance values is proposed, basing the decision support on risk concepts pertinently defined for industrial actors. Within the framework of the revision of tolerance sharing in an assembly, an optimization problem is formulated with appropriate industrial costs in order to propose the optimal tolerance re-sharing in a stack chain. Finally, the proposed methodologies are implemented in tools allowing industrial processing and end-to-end management of tolerances from elementary parts to final product assembly, thus contributing to the elaboration of the product virtual twin
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Queffeulou, Amélie. "Étude cinétique de la dégradation photocatalytique de composés organiques volatils (COV) et modélisation par une approche numérique de la mécanique des fluides." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL068N/document.
Abstract:
Les COV présents en air intérieur sont une source d’inconfort pour les occupants et peuvent être nocifs pour la santé. La photocatalyse apparaît comme un procédé prometteur pour l’abattement de ces polluants. ArcelorMittal Liège Research développe à cet effet des films minces de TiOB2B déposé sur acier qui peuvent être intégrés dans des systèmes de purification d’air. Les objectifs de cette recherche sont, d’une part, identifier les paramètres influençant la dégradation photocatalytique de ces COV avec ce type de catalyseur et d’autre part, valider la possibilité de prédire les performances d’un réacteur photocatalytique par un modèle couplant l’écoulement et la réaction photocatalytique. Pour réaliser l’étude cinétique à des teneurs de quelques ppm, un dispositif expérimental adapté a été conçu ; il utilise un réacteur annulaire continu. L’acétaldéhyde a été choisi comme polluant modèle. La conversion dépend de la concentration en polluant, du taux d’humidité, de la température, de l’intensité lumineuse en UV et de la présence d’autres COV. La réaction est modélisée avec un modèle théorique surfacique de la réaction photocatalytique. Afin de prédire les performances d’un réacteur photocatalytique utilisant des films minces de TiOB2B, une méthodologie consistant à coupler l’écoulement et la réaction photocatalytique a été développée et validée. La distribution spatio-temporelle de la concentration en polluant est alors déterminée par une approche de mécanique des fluides numériques. La comparaison des résultats expérimentaux et des simulations obtenus avec un réacteur photocatalytique de laboratoire et un autre à l’échelle semi-pilote est très satisfaisanteVOCs are a source of discomfort for occupants and can have harmful effects on health. Photocatalysis is a promising process to remove these compounds. ArcelorMittal Liège Research has indeed developed TiOB2 Bthin film coated on steel which can be easily integrated into purification air systems. Objectives of this research are firstly, identifying parameters which influence the photocatalytic degradation of these VOCs using of such catalyst. Secondly, validate the possibility to predict performances of the photocatalytic reactor by combining fluid flow and photocatalytic reaction. An experimental set-up including an annular reactor has been designed and realized in order to conduct kinetic studies. Acetaldehyde has been chosen as a pollutant model and studied mainly with concentrations of few ppm ranges. Its conversion yield depends on pollutant concentration, relative humidity, temperature, UV light intensity and presence of others VOCs. Based on a theoretical surface model of the photocatalytic reaction, and using experimental data, this reaction is modelled. In order to predict performances of the photocatalytic reactor packed thin film of TiOB2B, a methodology which consists to combine fluid flow and photocatalytic reaction has been developed and validated. Space-time distribution of pollutant concentration is then determined with a computational fluid dynamics approach. Comparison between experimental data and numerical simulations obtained with a photocatalytic reactor at the laboratory scale and another one in semi-pilot scale are well satisfactory
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Nguyen, Thi Thuy Linh. "Approche micromécanique du comportement d'une suspension de bulles dans un fluide à seuil." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1092/document.
Abstract:
Cette thèse est une contribution à la modélisation du comportement d'une suspension de bulles dans un fluide non newtonien du type fluide à seuil. Elle comprend trois parties. La première partie est une étude bibliographique recensant les travaux théoriques et expérimentaux pour des bulles cisaillées dans un matériau newtonien. La seconde partie est consacrée à l'étude expérimentale de cisaillement simple d'une bulle suspendue dans un fluide à seuil. La dernière partie présente une approche par changement d'échelle du comportement macroscopique d'une suspension de bulles dans un fluide à seuil. Pour le travail expérimental, nous avons développé un premier prototype de dispositif permettant de cisailler d'une bulle suspendue dans un fluide à seuil. Pour cela, une bulle d'air est injectée au sein d'un grand volume de Carbopol cisaillé loin de la bulle par un dispositif à bandes parallèles. Une première série d'essais a permis de montrer l'efficacité du dispositif et d'obtenir quelques résultats sur la déformabilité d'une bulle cisaillée par un fluide à seuil. Pour le travail théorique, d'abord nous avons proposé des estimations du comportement de la suspension dans le cas des schémas dilué, Mori-Tanaka, autocohérent et motifs morphologiques. Ces modèles nous ont permis de trouver que dans le régime élastique le module élastique macroscopique de la suspension dépend du nombre capillaire Caelast défini comme le rapport entre le module de cisaillement du fluide porteur et la pression capillaire de la bulle. Ensuite en utilisant une méthode d'homogénéisation sécante modifiée (Suquet 1997), nous avons estimé des caractéristiques non linéaires globales de la suspension. Le modèle prédit que le seuil d'écoulement de la suspension est égal au seuil d'écoulement du fluide porteur quelle que soit la taille des bulles. La validation de ces modèles micromécanique a été réalisée par comparaison aux résultats expérimentaux obtenus au laboratoire (Ducloué 2014).Mots clés : suspension de bulles, fluide à seuil, rhéologie, nombre capillaire, approche par changement d'échelleThis thesis contributes to characterizing the behavior of a suspension of bubbles dispersed in a non-Newtonian fluid (yield stress fluid type).It consists of three parts. The first part is a literature review identifying the theoretical and experimental works for bubbles sheared in a Newtonian material. The second part is dedicated to the experimental study of the simple shear of a bubble suspended in a yield stress fluid. The last part consists in developing an upscaling approach to study the macroscopic behavior of a suspension of bubbles in a yield stress fluid. For experimental work, we developped a first prototype of device for the study of the shearing of a bubble in a yield stress fluid. For that purpose, an air bubble is injected in a big volume of Carbopol sheared far from the bubble by a system in two parallel bands. A fist series of tests allowed to show the efficiency of the device and to obtain some results on the deformability of a sheared bubble in a yield stress fluid. For theoretical work, first we proposed estimates of the behavior of the suspension in the case of diluted scheme, Mori-Tanaka, autocoherent and morphological patterns. These models have allowed us to find that in the elastic regime the macroscopic elastic modulus of the suspension depends on the capillary number Caelast defined as the ratio of the shear modulus of the fluid suspended over the capillary pressure of the bubble. Then using a modified secant homogenization method (Suquet 1997), we estimated the overall nonlinear properties of the suspension. The model predicts that the overall yield stress of the suspension is that of the suspending fluid regardless of the size of bubbles. The validation of these micromechanical models was achieved thanks to the experimental results obtained in the laboratory (Ducloué 2014).Keywords: bubbles suspensions, yield stress fluid, rheology, capillary number, upscaling approach
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Wallot, Louis Philippe. "Approche numérique bidimensionnelle de la convection naturelle dans une enceinte fermée : transition vers le chaos par quasi-périodicité." Perpignan, 2006. http://www.theses.fr/2006PERP0698.
Abstract:
L'auteur explore numériquement la route vers le chaos par convection naturelle instationnaire bidimensionnelle se développant dans une enceinte fermée contenant de l'air , de section droite carrée. La cavité est inclinée d'un angle de 15° eu égard au plan horizontal et chauffée par deux côtés opposés. Cette étude a montré que le système transite vers le chaos via trois bifurcations de Hopf surcritiques. Par augmentation du nombre de Rayleigh, l'attracteur point limite se destabilise et cède la place à un attracteur cycle limite qui, à son tour, perd sa stabilité linéaire au profit d'un attracteur tore T2. Un phénomène d'accrochage de fréquence, assez fugace, ramène ce tore à un attracteur cycle limite. Ce cycle se déstabilise, de nouveau, donnant ainsi naissance à un attracteur tore T2. Il survient un deuxième phénomène d'accrochage de fréquence à l'insue duquel l'évolution dynamique du système devient chaotiqueThe author numerically explores the road towards chaos by two-dimensional non stationary natural convection developing in a closed enclosure containing of the air, of square cross-section. The cavity is tilted of an angle of 15° have regard to the plane horizontal and heated by two opposite sides. This study showed that the system forwards towards chaos via three supercritical bifurcation of Hopf. By increase in the number of Rayleigh, the point limit attractor is destabilized and yields the place to an attractor cycle limit which, in its turn, loses its linear stability with the profit of an attractor torus T2. A phenomenon of fixing of frequency, rather fugacious, brings back this torus to an attractor cycle limit. This cycle is destabilized, again, thus giving rise to an attractor torus T2. It occurs a second phenomenon of fixing of frequency to the insue of which the dynamic evolution of the system becomes chaotic
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Andreotti, Bruno. "Action et réaction entre étirement et rotation, du laminaire au turbulent." Paris 7, 1999. http://www.theses.fr/1999PA077004.
Abstract:
La dynamique turbulente peut être interprétée en termes d'interaction entre deux composantes : l'étirement, qui correspond à la convergence (ou à la divergence) locale des lignes de courant, et la rotation. L'action de l'étirement sur la rotation est simple et bien connue : la rotation est amplifiée selon une direction d'étirement et réduite selon une direction de compression. L'étude de la rétroaction de la rotation sur l'étirement est menée expérimentalement, en considérant des écoulements dont la géométrie contraint des interactions particulières entre étirement et rotation. Un mécanisme robuste de rétroaction est mis en évidence dans trois expériences : si l'étirement amplifie la rotation, la rotation a tendance à réduire l'étirement. Ce mécanisme est lié au fait que le gradient de pression dans une région en rotation perturbée, ne peut compenser complètement la fort centrifuge, et tend à ramener l'écoulement vers un état localement bidimensionnel. L'action et la réaction entre étirement et rotation se manifestent dans la stabilité' relative des écoulements dominés par la rotation par rapport aux écoulements dominés p l'étirement. L'instabilité d'un écoulement hyperbolique est mise en évidence e caractérisée expérimentalement. Au-dessus d'un seuil donné par la géométrie, se forme une allée de tourbillons alternés, alignés selon la direction d'étirement. Une fois les tourbillons formés, on observe en leur sein une réduction de l'étirement. Symétriquement, la stabilité d'un tourbillon étiré de nombre de Reynolds turbulent est étudiée en analysant les propriétés des fluctuations de vitesses au voisinage de celui-ci. Une déplétion de la tendance à l'étirement, signature, en turbulence, d'une cascade d'énergie. Est observée. Il est montré, en guise de conclusion, comment une reformulation probabiliste de mécanismes dynamiques simples, comme ceux régissant l'interaction entre étirement et rotation, pourrait conduire à une modélisation de la dynamique turbulenteThe dynamics of turbulence can be interpreted in terms of interaction between two components : stretching. Which corresponds to a local convergence (or divergence) of streamlines, and rotation. The effect of stretching on rotation is well known : rotation is amplified in a stretching direction and decreased in a compressive direction. The retroaction of rotation on stretching is studied experimentally, considering flows where particular interactions between stretching and rotation are constrained by geometry. The same mechanism of retroaction is observed in three experiments : if stretching amplifies rotation, rotation tends to reduce stretching. This mechanism is linked to the fact that pressure gradient, in a region of disturbed rotation, cannot completely balance centrifugai force. And tends to bring the flow back to a locally two-dimensional state. The action and reaction between stretching and rotation are at the origin of the relative stability of rotation dominated flows in comparison with those domianted by stretching. The instability of an hyperbolic flow is shown and characterised experimentally. Above a threshold £tiven by geometry, an alternats array of vortices aligned in the stretching direction appears. Once these vortices are formed, a réduction of stretching is observed in their core. Symmetrically, the stability of a large Reynolds number stretched vortex is studied by analysing the properties of velocity fluctuations in ifs vicinitv. A depletion of the tendencv to stretching, signature. In turbulence of an energy cascade, is observed. It is shown. As a conclusion, how a prohabilistic reformulation of simple dynamical mechanisms. As those which dominate the interaction between stretching and rotation, may lead to a type of modelling of turbulence dvnamics
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Demuro, Antonietta. "La mécanique des fluides en France durant l’entre-deux-guerres : J. Kampé de Fériet et l'IMFL." Thesis, Lille 3, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL3H032/document.
Abstract:
Joseph Kampé de Fériet (1893–1982) est un mathématicien lillois, spécialiste international en mécanique des fluides et directeur de l'Institut de mécanique des fluides de Lille (IMFL) depuis sa création en 1929. En se familiarisant avec ce domaine et avec les questions expérimentales grâce à ses travaux de balistique pendant sa mobilisation scientifique à la Commission de Gâvre (1915-1919), ce savant a joué un triple rôle à l'institut. En tant que mathématicien, il a donné une contribution remarquable à la théorie statistique de la turbulence de Taylor-von Kármán à l'aide de la théorie des fonctions aléatoires de Kolmogorov, Khintchine, et Slutsky. En tant qu'expérimentateur, il a participé aux travaux expérimentaux de l'IMFL visant d'une part à étudier la turbulence atmosphérique et d’autre part à légitimer les idées de l'école de Philippe Wehrlé et Georges Dedebant, une école qui s'est constituée au sein de la Commission de la Turbulence Atmosphérique, créée par le ministère de l'Air en 1935. Enfin, en tant que directeur, il a valorisé les liens avec l'industrie et la société lilloise comme il a valorisé ses liens avec les officiers militaires pendant son expérience à Gâvre. Dans notre thèse, nous utiliserons le parcours scientifique et institutionnel de J. Kampé de Fériet - de sa mobilisation à Gâvre (1915) à l’année de sa démission de la direction de l’IMFL (1945) - en tant que prisme pour répondre à des questions plus générales concernant la mécanique des fluides en France pendant la première moitié du XXe siècle, dont certaines, mais pas toutes, apportent des éléments nouveaux qui sont communs à la balistique et aux autres domaines des mathématiques appliquéesJoseph Kampé de Fériet (1893-1982), a French mathematician of Lille, was an international specialist in fluid mechanics and was director of the Institut de mécanique des fluides de Lille (IMFL) from its creation in 1929. By familiarizing himself with this field and by addressing questions of an experimental nature through his work on ballistics, during his scientific wartime service to the Gâvre Commission (1915-1919), this scientist played a triple role in the institute. As a mathematician, he made a remarkable contribution to Taylor-von Kármán's statistical theory of turbulence using the theory of random functions due to Kolmogorov, Khintchine, and Slutsky. As an experimental scientist, he took part in the experimental work of the IMFL aiming on one hand to study atmospheric turbulence and, on the other hand, to validate the ideas of the school of Philippe Wehrle and Georges Dedebant. This school was formed within the Atmospheric Turbulence Commission, created by the Minister of Air in 1935. Finally, as director of the institute, he strengthened links with industry and society in Lille, in the same way that he reinforced links with military officers during his work in Gâvre.In our thesis, we will use the scientific and institutional career path of J. Kampé de Fériet – from his service at Gâvre (1915) up until the year of his resignation as director of the IMFL (1945) - as a prism by which we will answer further questions of a more general nature regarding fluid mechanics in France during the first half of the twentieth century. Some but not all of these considerations bring to light new elements that are common to ballistics and to other areas of applied mathematics
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Fezzani, Riadh. "Approche parallèle pour l'estimation du flot optique par méthode variationnelle." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00713970.
Abstract:
Cette thèse s'inscrit dans le sillage des nombreuses recherches menées autour du problème d'estimation du flot optique. Elle se distingue par le fait d'avoir été menée dans un cadre pluridisciplinaire. Elle traite en effet d'un problème fondamental en traitement d'images (flot optique) auquel ont été appliqué des techniques de calcul scientifique (parallélisation) en visant une application expérimentale de la mécanique des fluides (vélocimétrie par images de particules). Le flot optique désigne le champ de vitesses apparent observé entre deux images successives d'une même scène. Son estimation est un intermédiaire essentiel dans de très nombreuses applications et nous proposons d'appliquer des techniques venant de la communauté de la vision par ordinateur à la vélocimétrie par images de particules (PIV). À la suite d'une évaluation préliminaire des approches classiques d'estimation du flot optique employant une régularisation soit locale soit globale du champ de vecteurs, nous décidons de considérer l'approche CLG de Bruhn et al. [2005b] qui propose de combiner les régularisations locale et globale. Nous étudions dans un premier temps la mise en œuvre du "warping" dans CLG puis nous le justifions dans notre approche baptisée "modified CLG" (MCLG). Nous décrivons ensuite deux méthodes de résolution. La première repose sur une approche par calcul variationnel et permet le développement d'un solveur de type Picard-SOR par bloc employant uniquement des linéarisations locales. Ce solveur est parallélisé par une technique de "color labelling". La deuxième méthode est une approche par "variable splitting" qui repose sur le fait d'introduire une seconde variable dans le modèle ce qui permet de le séparer en sous problèmes plus faciles à résoudre. Les solveurs intermédiaires employés dans cette techniques se composent d'opérations décorrélées, se qui facilite leur parallélisation. Une évaluation complète des différentes méthodes mises en œuvre au cours de ces travaux est présentée. On s'intéresse particulièrement au parallélisme des algorithmes développés, et cela sur différentes architectures (CPU multi-cœurs et GPU). On mesure également leur précison à l'aide de séquences classiques de traitement d'images mais aussi à l'aide d'images de PIV. On montre ainsi l'efficacité de la parallélisation de ces algorithmes (aussi bien sur CPU que sur GPU) et on prouve également l'interrés de considérer une approche CLG en PIV.
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Besson, Ugo. "Une approche mésoscopique pour l'enseignement de la statique des fluides : étude des raisonnements des apprenants, élaboration et expérimentation d'une séquence d'enseignement." Paris 7, 2001. http://www.theses.fr/2001PA070033.
Abstract:
Cette thèse comporte: une étude des raisonnements des apprenants sur les fluides; l'élaboration, l'expérimentation et l'évaluation d'une séquence d'enseignement sur la statique des liquides en présence de gravité, les aspects cinétiques et thermiques étant exclus. Elle présente une analyse des recherches d'autres auteurs sur ces sujets et quelques idées guides sur les raisonnements impliqués dans ce contexte. L'analyse du contenu et l'étude des conceptions sont envisagés de façon étroitement liée. Après deux entretiens exploratoires, la recherche sur les raisonnements est faite au moyen de plusieurs questionnaires, aux niveaux du lycée et de la première année universitaire. Un point critique est la difficulté à connecter les actions locales et les effets globaux, ce qui demande un raisonnement systémique, capable de rendre compte du "mécanisme" qui permet d'établir la situation finale d'équilibre. La courte séquence d'enseignement, expérimentée chez des étudiants de première année universitaire, est basée sur la proposition d'un modèle mécanique simple de liquide, au niveau "mésoscopique", dont les éléments sont des balles de mousse. Le but est de rendre concrète et visuelle la décomposition typique en mécanique des fluides, en évoquant des objets avec lesquels établir une analogie de comportement. L'attention est posée sur les interactions locales et sur la transmission des changements, pour aider les étudiants à surmonter leur difficulté à concilier les lois formelles et le comportement local du fluide. L'évaluation de la séquence se fonde sur : des pre-tests et des post-tests, sous forme de questionnaires papier-crayon, comparés avec les résultats de groupes témoins ayant suivi un cours "classique" ; Des enregistrements audio des débats entre étudiants lors de la séance finale. Les réactions d'un groupe d'enseignants en formation sont reportées, concernant une éventuelle reprise de la séquence. Quelques lignes de développement ultérieur de la recherche sont donnéesThis thesis presents: a study of the forms of reasoning learners apply when dealing with fluids; the design, experimentation and evaluation of a teaching sequence on the static of fluids in the presence of gravity, kinetic and thermal aspects excluded. It contains an analysis of previous research on this topic by other authors; and some guiding ideas on the reasoning involved in this context. Content analysis and the study of conceptions are linked throughout. Besides two preliminary interviews, the research on reasoning involves several questionnaires put to high school and first-year university students. One crucial point is a difficulty in connecting local actions and global effects; this requires a systemic form of reasoning, to explain the mechanism establishing the final situation of equilibrium. The short teaching sequence experimented among first-year university students is based on a simple mechanical model of fluids, at the mesoscopic level, using sponge balls as elements. The aim is to make concrete and visual the typical decomposition of the mechanics of fluids, using objects through which a behavioural analogy can be established. . . Established (Attention is drawn to local interactions and a transmission of changes, to help students overcome the difficulty of conciliating certain formal laws and the local behaviour of fluids. The sequence is evaluated by means of paper-and-pencil questionnaires as pre-tests and post-tests, whose results are compared against those of "classically" taught control groups, and by studying the transcripts of the student debates that were held in the final session. The observations of a group of trainee-teachers are given, regarding the implementation of the sequence in class. Some directions for developing the research are suggested at the end of the thesis
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Seshasayanan, Kannabiran. "Rotating turbulent dynamos." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066158/document.
Abstract:
Dans cette thèse, nous étudions l’effet de la turbulence en rotation sur l’instabilité dynamo. Nous étudions les différentes limites de la turbulence en rotation numériquement et théoriquement. D’abord, nous avons considéré l’effet dynamo engendré par les écoulements quasi-bidimensionnel (un écoulement avec trois composantes de vitesse qui dépendent de deux directions), qui modélise la limite de rotation très rapide. Nous avons étudié l’amplitude de saturation du champ magnétique en fonction du nombre de Prandt magnétique pour ce type d’écoulement. Un modèle théorique est développé et comparé avec les résultats numériques. Nous avons aussi regardé l’effet d’une vitesse bruitée sur le taux de croissance des différents moments du champ magnétique. Nous avons étudié l’écoulement 3D en rotation globale pour différents régimes du paramètre de contrôle. Pour l’écoulement hydrodynamique, nous avons étudié la transition vers une cascade inverse et les différents types de saturation de la cascade inverse. Nous avons regardé l’instabilité dynamo de ces écoulements. Nous avons montré que la rotation modifie le mode le plus instable et dans certains cas peut réduire le seuil de l’instabilité dynamoIn this thesis, we study the effect of rotating turbulent flows on the dynamo instability. We study the different limits of rotating turbulence using numerical simulations and theoretical tools. We first look at the dynamo instability driven by quasi-twodimensional flows (flows with three components varying along two directions), which models the limit of very fast rotation. We look at the saturation amplitude of the magnetic field as a function of the magnetic Prandtl number for such flows. A theoretical model for the dynamo instability is later developed and compared with the numerical results. We also study the effect of a fluctuating velocity field on the growth rate of different moments of the magnetic field. The three dimensional rotating flow is then studied for different range of parameters. For the hydrodynamic problem, we study the transition to an inverse cascade and the different saturation mechanism of the inverse cascade. Later the dynamoinstability driven by such flows is investigated. We show that the effect of rotation modifies the most unstable mode and in some cases can reduce the dynamo threshold
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Saint-Michel, Brice. "L'écoulement de von Kármán comme paradigme de la physique statistique hors de l'équilibre." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00911544.
Abstract:
Cette thèse tente d'effectuer une approche de physique statistique (à l'équilibre et hors équilibre) d'un écoulement pleinement turbulent de von Kármán produit par la contra-rotation de deux turbines dans un cylindre rempli de fluide. Dans une première partie, les résultats expérimentaux obtenus en commande en vitesse sont complétés par des observations par PIV, puis étudiés dans le cadre de la mécanique statistique : la divergence de susceptibilité qui est notamment observée est étudiée à la manière d'un modèle d'Ising-Champ moyen, dans lequel les corrélations spatiales de l'écoulement et le théorème fluctuation-dissipation sont examinés. En second lieu, les résultats de commande en couple sont complétés : l'existence de réponses différentielles négatives dans l'écoulement autorise une analogie avec certains dipôles électriques et fluides complexes. Nous interprétons ces résultats comme une forme d'inéquivalence d'ensemble, typique des systèmes possédant des interactions à longue portée. Les temps d'échappement des régimes multi-stables sont également étudiés comme un simple problème de puits de potentiel de Kramers, révélant une dynamique globale à petit nombre de degrés de liberté. Finalement, des résultats préliminaires de l'expérience SHREK effectuées dans l'hélium à très basse température sont présentés. Les couples mécaniques exercés sur les turbines sont similaires dans le cas du fluide normal et du superfluide. Les nombres de Reynolds accessibles dans l'expérience permettent en outre une étude plus complète du cycle d'hystérésis en fonction du nombre de Reynolds.
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Maurer, Paco. "Approche expérimentale de la dynamique non-linéaire d'ondes internes en rotation." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEN014/document.
Abstract:
Au travers de leurs instabilités, les ondes internes de gravité, qui se propagent dans les fluides stratifiés, jouent un rôle crucial dans la dynamique océanique. En effet, ces instabilités transfèrent de l'énergie vers les petites échelles et créent ainsi du mélange. Parmi ces mécanismes, nous avons étudié l'instabilité triadique résonante (TRI). Ce processus se caractérise par l'émission à partir d'une onde-mère de deux ondes-filles, dont les fréquences et vecteurs d'onde vérifient avec l'onde-mère des conditions de résonance temporelle et spatiale. Dans le cas où une rotation globale du fluide (cas général en géophysique) s'ajoute à la rotation, celle-ci va changer les propriétés non seulement des ondes internes, on les appellera alors ondes gravito-inertielles, mais aussi de la TRI. L’étude expérimentale sur table tournante de l'instabilité d'un faisceau de forme contrôlée d'onde gravito-inertielle a mis en évidence l’importance de la rotation sur les caractéristiques de la TRI, comme le seuil d'instabilité ou les caractéristiques des ondes secondaires. En outre, ces résultats sont en très bon accord avec un développement asymptotique de cette instabilité qui prend en compte la taille finie du faisceau, paramètre déterminant au laboratoire et dans un contexte océanique. Cet effet est responsable notamment de l'existence d'une latitude critique dans l'océan.Dans un second temps, la réalisation d'un nouveau type de générateur d'onde axisymétrique a permis d'étudier la propagation d'ondes axisymétriques à trois dimensions. Les modes axisymétriques générés par ce nouveau dispositif ont été caractérisés et comparés aux solutions analytiques. Ce dispositif permet également de créer une excitation annulaire localisée qui focalise les ondes internes au centre de la cuve. En changeant la vitesse de groupe de ces ondes, au travers d'une stratification non-linéaire, nous pouvons créer une forte accumulation d'énergie au point de focalisation. En fonction de l'amplitude de l'excitation, on observe la transition entre un état stable vers un état fortement instableThrough their instabilities, internal gravity waves, which propagate in stratified fluids, play a paramount role in the oceanic dynamics. Indeed, their instabilities transfer energy to small scales and lead to mixing. Among these instabilities, we studied the triadic resonant instability (TRI). This process is characterized by the generation from a primary wave of two secondary internal waves, whose frequencies and wave vectors fulfill the spatial and time resonance conditions. If the fluid is also rotating (which is in generally the case in geophysics), rotation changes not only the properties of internal waves, which, in this case, are named inertia-gravity waves, but also the properties of the TRI. The experimental study on a rotating plateform of the instability of a controlled internal wave beam highlighted the role played by rotation on TRI features, such as the instability threshold or the characteristics of the secondary waves. Moreover, these results are in excellent agreement with an asymptotic development of the instability that takes into account the finite width of the wave beam, key parameter in a laboratory and oceanic context. this effect is responsible for the existence of a critical latitude in the ocean.In a second part of this work, we built a new wave generator, which allowed for the study of tridimensional axisymmetric waves. The axisymmetric modes generated by this new set-up were characterized and compared to analytical solutions. The generator can also produce a localized axisymmetric bump which focalises the wave in the center of the tank. By changing the group velocity of the waves, through a non-linear stratification, we are able to create a large energy build-up at the point of focalisation. Depending on the amplitude of the wave, we observe the transition from a stable state to a strongly unstable one
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Bereaux, Yves. "Procédés de Plasturgie : Approche par des modèles numériques, thermiques et mécaniques." Habilitation à diriger des recherches, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01023401.
Abstract:
Mes activités de recherche se sont centrées sur les procédés de transformation des polymères, essentiellement le procédé d'injection-moulage mais aussi le soufflage et maintenant la peinture. J'ai participé à plusieurs projets de recherche appliquée pluridisciplinaire donc à finalité industrielle. Dans ces projets ma contribution porte sur la modélisation du procédé, que ce soit par l'utilisation de code de calculs ou le développement de modèles numériques à l'aide de logiciels libres. L'originalité de mon travail réside dans la pluridisciplinarité des projets qui mêlent des aspects théoriques et numériques aux aspects expérimentaux; la science des polymères à la thermique, à la mécanique et à la rhéologie. Les modélisations s'appuient sur des mesures expérimentales qui sont, dans les procédés de transformation, particulièrement délicats à isoler et à interpréter. Ces dispositifs expérimentaux représentent une part considérable de l'effort de recherche dans ces projets. Durant ces travaux, j'ai tenté de répondre à des problématiques distinctes : Dans les procédés de plasturgie, la viscoélasticité est finalement assez absente. Lorsqu'elle se manifeste, c'est sous la forme de défauts (instabilités, recirculations) qu'il faut éviter. C'est pourquoi, la plupart des écoulements impliqués dans les procédés sont de type lubrification~: une dimension au moins est petite devant les autres; ce qui atténue de façon effective les effets viscoélastiques. Une illustration frappante en est donnée par les recirculations viscoélastiques créées par la courbure du chenal d'une vis : lorsque le rapport d'aspect de la section augmente, elles s'atténuent et se décalent vers les parois latérales, précisément là où dans la section, aucune dimension n'est petite devant l'autre. Seul le procédé d'extrusion soufflage s'appuie totalement sur les propriétés viscoélastiques du polymère en écoulement, au travers des phénomènes de gonflement et de fluage. Cet écoulement est particulièrement discriminant et doit permettre à terme de déterminer les paramètres matériels d'une loi viscoélastique intégrale en comparant les prédictions des simulation numériques (par le code FEM Polyflow ou la méthode des tubes de courant) aux mesures expérimentales du gonflement et de fluage, devenues réalisables désormais avec notre technique de visualisation par illumination laser. En ce qui concerne le phénomène de plastification dans les monovis d'injection, ce thème de recherche est celui qui a nécessité le plus d'efforts et c'est celui qui est le plus ardu. La difficulté première, celle des observations, est en passe d'être surmontée avec le fourreau à fenêtres qui permet une visualisation inégalée des phénomènes de plastification. Nous allons pouvoir reprendre et vérifier toutes les hypothèses usuelles de la plastification : accélération du lit solide, fonte contiguë ou dispersée, position et épaisseur des films fluides. En ce qui concerne la modélisation numérique du convoyage solide du polymère dans le chenal de la vis. Une autre problématique, très importante dans le domaine industriel de l'automobile ou de la cosmétique, concerne les défauts de surfaces des pièces plastiques injectées. De nombreux facteurs peuvent contribuer à l'apparition de tels défauts. Nous avons étudié les effets thermiques en montrant que même des revêtements métalliques extrêmement fins pouvaient avoir une influence thermique. Qu'en est-il de l'aspect dynamique de l'écoulement et du contact (tension de surface) polymère-métal ? Ce sujet est d'importance pour l'injection moulage classique mais aussi la micro-plasturgie. La simulation numérique de la projection de peinture représente une direction nouvelle de recherche, active en Europe, mais inédite en France, et pour laquelle nous sommes bien placés à l'insa-lyon avec la création récente d'une cabine de peinture pilote. Cela reste toujours de la mécanique des fluides et des polymères mais avec des outils différents (code volumes finis, OpenFOAM, StarCCM). Encore une fois, une analyse des phénomènes prépondérants, notamment dans l'aérodynamique et le champ électrostatique, associée à des mesures expérimentales, devraient aboutir à un modèle simplifié des trajectoires des gouttes et donc de la projection de peinture.
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Le, Moullec Yann. "Comparaison des approches systémique, mécanique des fluides numérique et compartimentale pour la modélisation des réacteurs : application à un réacteur canal à boues activées." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2008. http://www.theses.fr/2008INPL053N/document.
Abstract:
L'objectif de ce travail est de comparer les approches systémique, mécanique des fluides numérique (MFN) et compartimentale, une approche de modélisation en émergence basée sur l'exploitation quantitative de simulations de MFN pour construire le modèle. Une méthodologie de construction d'un tel modèle à compartiments est explicitée. Ces différentes approches de modélisation ont été appliquées au cas d'un réacteur pilote de traitement des eaux usées à boues activées : un réacteur triphasique (gaz/liquide/flocs), siège de réactions biologiques complexes. Le modèle hydrodynamique MFN a été validé par des mesures de champs de vitesse et de turbulence, réalisées par Vélocimétrie Laser Doppler ainsi que par des mesures de taux de vide réalisées à l'aide d'une sonde optique. L'hydrodynamique globale du réacteur est bien modélisée par un modèle piston à dispersion axiale et la MFN représente bien le comportement du réacteur. Des expériences sur réacteur pilote chargé en biomasse et alimenté par un substrat synthétique à base de Viandox ont été menées. La modélisation des réactions biologiques a été faite par le modèle ASM1 développé par l'IWA. Les modèles systémique et MFN permettent d'estimer l'évolution de la plupart des concentrations dans le réacteur avec moins de 25 % d'erreur. Des différences entre les deux modèles sont néanmoins observées. Il s'avère que le modèle à compartiment donne des résultats très similaires au modèle MFN pour un temps de calcul de 10 à 20 fois moindre. De plus ce modèle est presque aussi facile à manipuler qu'un modèle systémique et permet une meilleure compréhension des phénomènes mis en jeu dans le réacteur qu'avec un modèle MFNThe purpose of this work is the comparison of the systemic, computational fluid dynamics (CFD) and compartmental approaches. This last approach is a new method of model construction based on the quantitative results of a CFD simulation. A methodology to build such a model is described. These three modelisation approaches have been used to model a bench scale activated sludge wastewater treatment reactor : a complex biological tree-phase reactor (gas/liquid/floc). The CFD modelling has been validated with velocity and turbulence fields, obtained with laser doppler velocimétry and with void fraction measurements obtained with an optical probe. The global hydrodynamics of the reactor is well represented by a plug flow model with axial dispersion. This behaviour is well represented by CFD simulation of residence time distribution. Experiments on the bench scale activated sludge reactor fed with a synthetic substrate primarily composed of Viandox have been carried out. Biological reactions have been modelled by the ASM1 model developped by IWA. Evolution of almost all the concentrations along the reactor are simulated with a maximum error of 25 \% with systemic and CFD models. Some differences are highlighted between these two models. The compartmental model gives almost the same results as the CFD model with a calculation time from 10 to 20 times shorter. Moreover this compartment model is as easy to handle as the sytemic model and allows a better understanding of the phenomena which take place in the reactor than the CFD model
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Al-Izzi, Sami. "Dynamics of lipid membrane tubes." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS674.
Abstract:
Les tubes membranaires sont des structures omniprésentes dans les cellules, et la compréhension de leur dynamique et de leur morphologie est d'une importance cruciale pour la biophysique cellulaire. Cette thèse aborde plusieurs aspects de la dynamique des tubes membranaires dans des situations où ils sont déséquilibrés par divers processus inspirés par des phénomènes biologiques. Nous analysons le gonflement de tubes due à des pompes ioniques entraînant une différence de pression osmotique, ainsi que les instabilités qui en résultent. Ceci est inspiré par la structure d'un organelle appelé le vacuole contractile, et conduit à une nouvelle instabilité avec une longueur d'onde naturelle beaucoup plus longue que celle résultant d'une instabilité de type pearling. La stabilité des tubes membranaires présentant un écoulement de cisaillement à leur surface est également analysée. Nous avons découvert et analysé une nouvelle instabilité hélicoïdale qui conduit à l’amplification des fluctuations du tube. Nous discutons de la pertinence de cette instabilité dans le processus de scission des tubes induite par la dynamine. Enfin, nous considérons la dynamique et les fluctuations d'un tube membranaire sur lequel agissent des forces activesMembrane tubes are structures ubiquitous in cells, and understanding their dynamics and morphology is of vital importance for cellular biophysics. This thesis will discuss several aspects of the dynamics of membrane tubes in situations where they are driven out of equilibrium by various biologically inspired processes. We analyse the inflation of membrane tubes and their subsequent instability due to ion pumps driving an osmotic pressure difference. This is inspired by the structure of an organelle called the contractile vacuole complex, and leads to a new instability with a much longer natural wavelength than a typical Pearling instability. The stability of membrane tubes with a shear in the membrane flow is analysed and a novel helical instability which acts to amplify the fluctuations is found. We discuss the relevance of this instability in the process of Dynamin mediated tube scission. Finally we consider the dynamics and fluctuations of a membrane tube with active forces acting on it
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Laage, de Meux Benoît de. "Modélisation des écoulements turbulents en rotation et en présence de transferts thermiques par approche hybride RANS/LES zonale." Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2012. https://theses.hal.science/docs/00/74/35/42/PDF/these_de_Laage.pdf.
Abstract:
La simulation numérique d'écoulements turbulents dans les systèmes de refroi- dissement de joints de pompes hydrauliques demande à considérer des domaines de calcul très étendus et des temps d'intégration très longs. La modélisation hybride RANS/LES zo- nale pourrait permettre de reproduire, dans un temps de calcul acceptable industriellement, l'ensemble des phénomènes thermiques et dynamiques en présence. L'approche consiste à faire interagir une simulation des grandes échelles (LES), représentant finement les phé- nomènes instationnaires de la turbulence dans certaines régions critiques de l'écoulement, avec l'approche statistique (RANS), moins coûteuse numériquement et dont la mise en oeuvre dans le reste du domaine permet de rendre compte des variations globales imposées à l'écoulement (injection d'eau froide dans de l'eau chaude, rotation de l'arbre et de la roue, etc. . . ). Dans cette optique, une étude détaillée des modélisations adaptées aux écoulements en rotation est réalisée, suivant les deux approches RANS et LES. De nombreux modèles de turbulence sont comparés sur un cas test de canal en rotation. Le couplage zonal aux faces de bord par la méthode des structures turbulentes synthétiques (SEM) est étudié et une méthode innovante de couplage volumique par force de rappel (Forçage Linéaire Ani- sotrope) sur une zone de recouvrement RANS/LES est proposée. Ces deux méthodes sont étendues pour la première fois à la thermique. Les simulations hybrides RANS/LES zonales présentées, sur des cas test de canal fixe, en rotation ou en convection forcée, montrent la faisabilité de telles modélisations pour des applications industriellesThe numerical simulation of turbulent flows in cooling system of hydrau- lic pumps sealing requires considering large computational domains and long integration times. The zonal hybrid RANS/LES modelling of turbulence could deal with such appli- cations, in order to reproduce the whole thermal and dynamical phenomena of the flow, with a computational cost compatible with industrial studies. This approach aims at pro- perly interfacing a Large Eddy Simulation (LES), which provides an accurate unsteady description of turbulence in some critical regions of the flow, with the statistical RANS approach, less demanding in computational resources, applied in the whole remaining fluid domain in order to take into account the imposed global variations of the flow (cool water injection in hot water, shaft and rotor rotation,. . . ). To this end, a detailed study of tur- bulence models appropriate for rotating flows is presented, following both the RANS and the LES approaches. Numerous turbulence models are compared in the rotating channel flow test case. The zonal coupling at boundary faces using the Synthetic Eddy Method (SEM) is studied and an innovative volumic coupling using a source term on overlapping RANS/LES area, the Anisotropic Linear Forcing, is proposed. For the first time, these two coupling methods are extended to heat transfer. The present zonal hybrid RANS/LES computations of static or rotating channel flows in isothermal or forced convection regimes, show the applicability of such modelling for industrial studies
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Buron, Franck. "Etude d'une nouvelle approche de la méthode Particle-In-Cell pour le calcul d'écoulements instationnaires incompressibles tridimensionnels de fluide parfait ; application au cas de la plaque plane en incidence." Poitiers, 2000. http://www.theses.fr/2000POIT2255.
Abstract:
Ce memoire a pour objet le developpement d'une methode particle-in-cell tridimensionnelle et son application au calcul d'ecoulements instationnaires incompressibles de fluide parfait autour d'une plaque plane en incidence. La plaque plane est discretisee par une repartition de singularites de type doublets normaux surfaciques. Une description lagrangienne des zones tourbillonnaires permet de traiter l'evolution du sillage. La nappe tourbillonnaire est alors constituee de particules, chacune portant un vecteur tourbillon, que l'on suit dans leur mouvement. L'application du schema pic au calcul, a chaque pas de temps, du nouveau champ des vitesses, s'effectue en trois phases. Dans un premier temps, une loi de ponderation volumique est proposee pour distribuer la vorticite de chaque particule sur les sommets d'une cellule a base triangulaire superposee au domaine de calcul. Ensuite, contrairement aux schemas classiques qui utilisent une resolvante de poisson, nous conservons une interaction directe (biot-savart) entre les nuds du maillage pour y obtenir les vitesses et les gradients de vitesses induits. Enfin, une interpolation permet un transfert des valeurs de la grille vers les positions lagrangiennes des tourbillons. Cette technique associee a un maillage genere a partir de la discretisation du profil mince permet a la fois de minimiser la diffusion numerique, d'attenuer le temps de calcul et d'assurer une repartition plus homogene de la condition de glissement sur la paroi de la plaque et une non-penetration de cette derniere. Cette nouvelle approche est appliquee a l'ecoulement autour de la plaque plane pour diverses incidences et divers allongements. Les resultats sont confrontes a des donnees experimentales.
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Lecointre, Pierre. "A la recherche de la texture hydrophobe, et quelques effets collectifs dans les milieux granulaires et en économie." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2019. http://www.theses.fr/2019IPPAX009.
Abstract:
Une buée ou de l’eau chaude peuvent détruire le caractère superhydrophobe d’une surface texturée, du fait de la condensation à l’intérieur des textures. Néanmoins, il a été observé que des matériaux couverts de cônes nanométriques peuvent résister à la buée, les gouttes issues de la condensation étant éjectées à l’occasion de leur coalescence. Nous avons tout d’abord montré expérimentalement par des images de microscopie électronique que la forme conique des textures permet bien aux gouttelettes d’eau d'être en “état fakir", y compris à très petite échelle. Nous avons ensuite étudié différentes familles de surfaces à cônes en variant l’espacement et la hauteur des textures. Aux nanoéchelles, nous avons montré que l’effet anti-buée est peu influencé par la taille des textures, et que ses limites proviennent plutôt des propriétés de l’eau elle-même, sa viscosité en particulier. Aux microéchelles, nous avons décrit des situations nouvelles où l'on observe l'éjection spontanée de la buée, malgré un piégeage local de l’eau. Nous avons ensuite étudié la trajectoire des gouttes de buée éjectées et confirmé que la viscosité joue un rôle majeur dans leur balistique. Enfin, nous nous sommes intéressés à la capacité des surfaces superhydrophobes à repousser des gouttes d’eau chaude, montrant l’existence de deux recettes distinctes pour parvenir à un tel effet. Dans la seconde partie de la thèse, nous avons abordé le problème du pouvoir de capture de poussière de fibres mouillées d’huile. Nous avons montré que la quantité de particules capturées est seulement influencée par la quantité d’huile déposée sur la fibre et non par la configuration adoptée par l’huile (film ou goutte), contrairement à la dynamique de croissance de l’agrégat, au cours de laquelle, de larges différences apparaissent entre les deux configurations. La dernière partie de la thèse a été consacrée à l’équation de Slutsky, communément rencontrée dans le domaine de la micro-économie. Nous avons décrit comment la matrice de Slutsky est modifiée en présence d’hypothèses non rencontrées en économie classique telles que l’irrationalité, l’interaction entre produits ou l’hétérogénéité des agents; et comment celles-ci font apparaître des résultats surprenants non prédits par la théorie classique du consommateur. Les trois parties peuvent être abordées de manière indépendanteFog or hot water can destroy the superhydrophobic properties of a textured surface owing to the condensation inside the texture. However, it was recently shown that such surfaces covered with cones at a scale of hundred nanometers could resist fog: condensed droplets can be ejected during their coalescence. We first experimentally show by electronic microscopy that a conical texture enables water drops to remain in a “fakir state”, even at a very small scale. We then studied different families of cone-textured surfaces by varying the spacing and the texture height. At the nanoscale, we showed that the texture size has a low influence on the antifogging efficiency whose limits rather lie in the water properties themselves, especially its viscosity. At the microscale, we described new situations where spontaneous ejection of condensed drops occurs despite a local trapping of water. We also studied the trajectory of expelled drops on such surfaces and confirmed that viscous effects play a major role in their ballistics. Finally, we focused on the ability of superhydropho- bic surfaces to repel hot water, a challenging situation for which we identified two independent recipes. In the second part of the thesis, we studied the ability of wetted fibers to capture dust. We showed that the quantities of captured particles is only influenced by the quantity of oil deposited on the fiber and not by its configuration (film or drop) on the fiber, unlike the growth kinetics of the aggregate where large differences are observed between the two configurations. The last part of the thesis focused on the Slutsky equation, a classical equation encountered in microeconomics. We described how the Slutsky matrix is modified when challenging classical economics hypotheses such as irrationality, interactions between goods or agents’ heterogeneity, and how it exhibits surprising features not predicted by consumer choice theory. The three parts can be addressed independently