Academic literature on the topic 'Géométrie de l'interface'

Sur le littoral du Nord - Pas-de-Calais (France), la Craie d'âge Crétacé supérieur constitue l'aquifère le plus exploité régionalement pour l'alimentation en eau tant potable qu'industrielle. Sur la frange la plus littorale, l'aquifère crayeux, semi-captif est affecté par de nombreuses failles. Dans certains secteurs, la profondeur de la craie et la localisation des failles, restent aléatoires suite au manque de forages et d'affleurements. Afin de palier à ces lacunes, trois méthodes géophysiques (sondages électriques et sismiques, profilage électromagnétique) ont été appliquées. La synthèse des données obtenues a permis de démontrer que la craie est découpée en une série de compartiments par des accidents tectoniques présentant un affaissement vers le Sud et vers l'Ouest. L'interprétation des données géophysiques a également permis d'obtenir des informations sur la répartition de l'interface eau douce - eau salée au sein de l'aquifère crayeux. Dans la région, le concept classique de biseau salé ne permet pas d'expliquer l'irrégularité spatiale des intrusions. L'étude semble démontrer que la répartition et l'extension des intrusions d'eau salée peuvent être corrélées avec la localisation des accidents tectoniques, les intrusions les plus éloignées du rivage se faisant au droit des zones faillées. Ceci amène à proposer une nouvelle approche concernant l'extension des intrusions d'eau salée : elles seraient directement tributaires de la géométrie et des caractéristiques hydrodynamiques de l'aquifère crayeux, ces dernières étant fortement influencées par la présence des failles.

La prolifération bactérienne en réseaux de distribution d'eau potable est un souci majeur des distributeurs d'eau. La complexité des phénomènes impliqués dans la croissance bactérienne en réseaux nécessite une modélisation mathématique pour définir l'impact des différents paramètres de la qualité de l'eau et généraliser ces résultats à l'échelle du réseau de distribution. Une approche déterministe a été choisie pour développer cette modélisation prédictive de la croissance bactérienne dans les systèmes de distribution. Le modèle prend en compte : la croissance de fa biomasse libre et de la biomasse fixée, la consommation en nutriments exprimés par le CODB, l'action bactéricide du chlore sur la flore libre et la dore fixée, la déposition des bactéries en suspension et le détachement des bactéries fixées. Le modèle propose une approche originale pour la modélisation de l'action bactéricide du chlore. Par ailleurs, différentes formulations du détachement ont été testées algébriquement pour définir la modélisation la plus adaptée à notre système d'équations. Ce modèle a été couplé au logiciel de modélisation hydraulique IMCCOI.O développé par la SAFEGE. Utilisant les données hydrauliques et de géométrie générées par PICCOLO, le modèle prédit les numérations bactériennes en chaque noeud et sur chaque arc du réseau de distribution. Utilisant l'interface graphique de PICCOLO, le modèle permet une visualisation de l'évolution de la qualité bactérienne par cartographie. Des simulations ont été réalisées sur de nombreux réseaux présentant des tailles et des niveaux de complexité variables. Le modèle a été validé à partir de campagnes de prélèvements sur sites. Ce modèle permettant de simuler l'évolution de la qualité bactériologique à l'échelle du réseau est un outil unique pour le diagnostic et la gestion qualitative des systèmes de distribution d'eau potable.

Les écoulements diphasiques liquide-gaz sont présents dans de nombreuses applications industrielles telles que la propulsion aérospatiale, l'hydraulique nucléaire ou les colonnes à bulles dans l'industrie chimique.La simulation de ces écoulements est d'un intérêt primordial pour leur compréhension et leur optimisation.Cependant, la dynamique de l'interface séparant le gaz du liquide peut avoir une dynamique multi-échelle et rend alors sa simulation trop coûteuse en calcul dans un contexte industriel.Une classe de modèles - dits multi-fluides - sont moins coûteux pour des régimes particuliers de dynamique d'interface, par exemple lorsque les fluides s'écoulent de part et d'autre d'une unique interface lisse dans un régime séparé ou lorsque l'un des deux fluides est sous formes d'inclusions (gouttes ou bulles) portées par l'autre fluide dans un régime dispersé.Le couplage de ces modèles a été proposé pour des écoulements multi-échelles comme l'atomisation liquide, mais un tel couplage est souvent difficile à mettre en place du point de vue de la modélisation physique ou de ses propriétés mathématiques.Cette thèse répond à cette problématique en proposant un cadre de modélisation unifiée à deux échelles ainsi que des schémas numériques robustes.Les principales contributions liées à cette modélisation sont :1- La combinaison de modèles multi-fluides compressibles de la littérature, adaptés soit au régime séparé soit au régime dispersé, en un modèle multi-fluide unifié à deux échelles grâce au principe d'action stationnaire de Hamilton ;2- Le couplage local des modèles avec un transfert de masse inter-échelle régularisant l'interface à grande échelle en conservant l'énergie capillaire et modélisant les phénomènes de régime mixte présents dans l'atomisation primaire ;3- L'amélioration des modèles à petite échelle pour les régimes dispersés en ajoutant la dynamique de quantités géométriques pour des gouttes oscillantes ou des bulles pulsantes, construites comme des moments d'une description cinétique.D'un point de vue numérique, des schémas volumes-finis adaptés aux systèmes de lois de conservation avec relaxations ont été implémentés dans le solveur open-source Josiepy.Enfin, des simulations démonstratives des propriétés de régularisation du modèle sont proposées sur des configurations numériques conduisant à des dynamiques d'interface multi-échelles
Liquid-gas two-phase flows are present in numerous industrial applications such as aerospace propulsion, nuclear hydraulics or bubble column reactors in the chemical industry.The simulation of such flows is of primary interest for their understanding and optimization.However, the dynamics of the interface separating the gas from the liquid can present a multiscale dynamics and thus makes simulations of industrial processes computationally too expensive.Some modelling efforts have been conducted on the development of cheaper multi-fluid models adapted to particular interface dynamics regime, e.g. in the separated regime where the fluids are separated by a single smooth surface or in the disperse regime where there are inclusions of one fluid carried by the other.Attempts of coupling between these models have showed some progress to simulate multiscale flows like atomization, but usually have physical or mathematical drawbacks.This thesis then pursues the goal of proposing a unified two-scale modelling framework with appropriate numerical methods adapted to this multiscale interface dynamics which goes from a separated to a disperse regime.The main contributions related to this modelling effort are :1- The combination of compressible multi-fluid models of the literature adapted to either the separated or the disperse regime into a unified two-scale multi-fluid model relying on Hamilton’s Stationary Action Principle;2- The local coupling of the models with an inter-scale mass transfer both regularizing the large-scale inter face and modelling mixed regime phenomena such as in primary break-up;3- Enhancing the small-scale models for the disperse regimes by adding the dynamics of geometrical quantities for oscillating droplets and pulsating bubbles, built as moments of a kinetic description.From the numerical perspective, finite-volume schemes and relaxation methods are used to solve the system of conservative laws of the models.Eventually, simulations with the open-source finite solver Josiepy demonstrates the regularization properties of the model on a set of well-chosen numerical setups leading to multi-scale interface dynamics

Les composites utilisés dans l'industrie aéronautique sont hétérogènes. Ils sont composés d'une matrice polymère souple et ductile et d'un renfort dur et fragile. Les différentes phases ainsi que l'anisotropie du matériau peuvent rendre l'usinage de ces matières, difficile. Deux problèmes majeurs peuvent être rencontrés lors de l'usinage : garder l'intégrité de la matière usinée et réduire l'usure de l'outil de coupe. Les niveaux de qualité demandés dans le secteur aéronautique imposent une coupe sans défaut, ces derniers pouvant entrainer une altération ultérieure de la pièce. Les principaux défauts rencontrés sont : le délaminage des plis, la surchauffe de la résine, les plis non coupés francs ou l'écaillage
Aeronautic composites are inhomogeneous and most often consist in two distinctly phases. The reinforcement fibres are relatively hard and brittle whereas the matrix is soft and ductile. The anisotropy causes some severe challenges when machining composites. People in the field often experience a trade-off between two main problems ; on one hand, keeping the composite parts integrity and quality, and on the other hand, reducing the wear of the cutting tools. The quality level required in aeronautic applications imposes a high quality cut of machined parts. Common defects that may occur during machining of these materials are delamination, overheat of the resin, uncut fibres, and fibre pull-out

La résistance au cisaillement de l'interface béton-roche est un facteur clé dans l'évaluation de la stabilité contre le glissement des barrages en béton construits sur une fondation rocheuse. Alors que plusieurs études ont montré que la rugosité de la surface rocheuse ainsi que la cohésion initiale contribuent à la résistance au cisaillement de l’interface béton-roche, la plupart des recommandations pour l'évaluation de stabilité des barrages proposent des valeurs conventionnelles pour les paramètres mécaniques de cette interface. De plus, la plupart des critères proposés dans la littérature pour déterminer la résistance au cisaillement des joints rugueux sont basés sur des essais de cisaillement direct réalisés sur des joints sans cohésion initiale. Une autre difficulté majeure réside dans la quantification de la rugosité de surface par un paramètre objectif permettant de décrire l'aspect tridimensionnel ainsi que l'anisotropie observée expérimentalement. Dans ce contexte, l'un des principaux objectifs de cette thèse est de mieux comprendre le comportement en cisaillement des joints cohésifs rugueux de béton-granite et de relier la résistance au cisaillement aux paramètres morphologiques de l'interface.En raison de la complexité du comportement en cisaillement des joints cohésifs et du fait que peu d'études ont été réalisées sur des échantillons cohésifs, il a été décidé de réaliser plusieurs campagnes expérimentales sur différents types de rugosité de surface (joints lisses, bouchardés, joints avec aspérités triangulaires et surfaces naturelles). À cette fin, plus de trente essais de cisaillement direct ont été effectués sur des échantillons cohésifs et à trois niveaux de contrainte normale. L'influence de la vitesse de cisaillement sur le comportement mécanique a également été étudiée. Avant la réalisation des essais, un outil morphologique a été développé afin de fournir une quantification objective de la rugosité de surface basée sur des mesures de surface obtenues avec un profilomètre laser.Sur la base des résultats des essais de cisaillement, deux comportements différents ont été observés pour les joints naturelles en fonction de la rugosité de surface et du niveau de la contrainte normale. Ainsi, une expression analytique a été proposée afin de quantifier la contribution des différents modes de rupture à la résistance au cisaillement. Il est montré que cette expression est capable de bien prédire la résistance au cisaillement des joints naturels. De plus, un nouveau paramètre de rugosité a été proposé afin de quantifier la morphologie des joints naturels et de prendre en compte les différents niveaux de rugosité de surface impliqués dans le mécanisme de cisaillement. Ce paramètre s'est avéré être bien corrélé avec la résistance au cisaillement dans le cas des joints cisaillés à une contrainte normale inférieure à 0.6MPa.D'autre part, une modélisation en 3D des essais de cisaillement direct a été proposée par la méthode des éléments finis en incorporant la surface reconstruite des joints obtenue à partir du profilomètre laser. Deux modèles de comportement différents ont été utilisés: un modèle cohésif-frottant pour la phase de pré-pic et une loi de contact pour modéliser la phase résiduelle de cisaillement. Les paramètres mécaniques de l'interface béton-granite ont été obtenus à partir des résultats des campagnes expérimentales sur des échantillons bouchardés. La comparaison entre les résultats numériques et les données expérimentales a montré un bon accord dans la phase résiduelle et une reproduction de la forme globale de la courbe de contrainte de cisaillement
The shear strength of the concrete-rock interface is a key factor in assessing the stability against sliding of concrete dams founded on rock. While several studies have shown that both surface roughness and the initial cohesion contribute to the shear strength, most of the recommendations for the stability assessment of dams propose conventional values for the mechanical parameters of the dam-foundation interface (i.e. friction angle and cohesion). Moreover, most of the criteria proposed in the literature in order to determine the shear strength of rough joints are based on direct shear tests conducted on joints without initial bonding. Another major difficulty lies in the quantification of surface roughness by means of an objective parameter able to describe the three dimensional aspect of surface roughness as well as the anisotropy observed experimentally. In this context, one of the primary objectives of this thesis is to better understand the shear behavior of bonded rough joints and to relate the shear strength to the morphological parameters of the concrete-rock interface.Due to the complexity of the shear behavior of bonded joints and because few studies have been carried out on cohesive samples, it was decided to perform several experimental campaigns on different types of geometries with an increasingly complex roughness (smooth, bush-hammered, tooth-shaped asperities and natural surfaces). For this purpose, more than thirty direct shear tests were performed on bonded samples at three levels of normal stress. The influence of the shear displacement rate on the shear behavior of joints was also investigated. Prior to the shear tests, a morphological tool was developed in order to provide an objective quantification of surface roughness based on surface measurements obtained with a laser profilometer.Based on the shear test results, two different shear behaviors were observed for the natural joints according to surface roughness and the level of normal stress. Thus, an analytical expression was proposed in order to quantify the contribution from the different modes of failure to the shear strength. It is shown that this expression is able to well predict the shear strength of natural joints. Furthermore, a new roughness parameter was proposed in order to quantify the morphology of natural joints and to account for the different levels of surface roughness involved in the shearing mechanism. This parameter was found to be well correlated with the shear strength of joints sheared at a normal stress less than 0.6MPa.On the other hand, numerical simulations of the direct shear tests were conducted by using a 3D finite element code and by incorporating the reconstructed joint surface obtained from the laser profilometer. Two different models were used: a cohesive-frictional model for the pre-peak phase and a contact law for modeling the residual shear behavior. The mechanical parameters of the concrete-granite interface were obtained from the results of the experimental campaigns on bush-hammered samples. The comparison between the numerical results and the experimental data showed a good agreement in the residual phase. The use of a cohesive-friction model, on the other hand, allowed to mimic the overall shape of the shear stress curve