Academic literature on the topic 'Méthode du cluster couplé'

L’objet de cette étude est un levé opérationnel de diagnostic pyrotechnique par méthode magnétique en drone couplé à un levé photogrammétrique. L’étude des bruits électromagnétiques générés par le drone et les solutions proposées pour le minimiser permettent d’assurer une qualité de données acceptable pour les levés de diagnostic pyrotechnique. D’autre part, une méthode de planification est proposée pour permettre des vols sur un terrain contenant un nombre important d’obstacles sans utiliser de solution embarquée de détection et d'évitement d'obstacles, et tout en gardant des spécifications de levé magnétique suffisantes pour la détection de petits objets métallique dans les premiers mètres de la subsurface. La planification se base sur l’analyse de données photogrammétriques acquises en amont du levé magnétique. Les résultats de carte puis de pointé montrent que le levé permet d’isoler les cibles pyrotechniques avec une précision de l’ordre de 50 cm, et ce malgré la présence de nombreuses sources de bruit électromagnétique sur la zone d’étude.

Le but de cet article est de présenter une méthodologie de mise à jour des paramètres de modèles pluie-débit en période de crue. Elle a été mise au point afin d'améliorer un des aspects de la gestion des réservoirs dans un contexte opérationnel de protection contre les crues: la réduction des incertitudes sur la prévision des débits. L'originalité de la méthode proposée réside dans le fait que l'on utilise non seulement une information sur les débits mais aussi une information sur l'humidité du sol. L'objectif de l'étude est d'évaluer l'intérêt de l'introduction de cette information supplémentaire. Pour cela, les données d'humidité du sol sont introduites au sein du modèle par l'intermédiaire d'une relation de passage établie entre l'humidité mesurée in situ et l'humidité calculée implicitement ou explicitement par les modèles. Cette méthodologie a été testée dans le cadre du projet européen AIMWATER sur quatre sous-bassins de la Seine en amont de Paris (France). Deux modèles pluie-débit sont utilisés dans cette étude, un modèle conceptuel semi-emprique et un modèle conceptuel couplé à un schéma de surface simulant une interface sol-végétation-atmosphère et permettant de calculer l'évolution de l'humidité du sol à différentes profondeurs. Cette approche comparative étudie l'intérêt d'un tel modèle couplé par rapport au modèle conceptuel semi-empirique sans représentation explicite des phénomènes se produisant à l'interface sol-végétation-atmosphère.

Dans le domaine de la prévision des débits, une grande variété de méthodes sont disponibles: des modèles stochastiques et conceptuels mais aussi des approches plus novatrices telles que les réseaux de neurones artificiels, les modèles à base de règles floues, la méthode des k plus proches voisins, la régression floue et les splines de régression. Après avoir effectué une revue détaillée de ces méthodes et de leurs applications récentes, nous proposons une classification qui permet de mettre en lumière les différences mais aussi les ressemblances entre ces approches. Elles sont ensuite comparées pour les problèmes différents de la prévision à court, moyen et long terme. Les recommandations que nous effectuons varient aussi avec le niveau d'information a priori. Par exemple, lorsque l'on dispose de séries chronologiques stationnaires de longue durée, nous recommandons l'emploi de la méthode non paramétrique des k plus proches voisins pour les prévisions à court et moyen terme. Au contraire, pour la prévision à plus long terme à partir d'un nombre restreint d'observations, nous suggérons l'emploi d'un modèle conceptuel couplé à un modèle météorologique basé sur l'historique. Bien que l'emphase soit mise sur le problème de la prévision des débits, une grande partie de cette revue, principalement celle traitant des modèles empiriques, est aussi pertinente pour la prévision d'autres variables.

L'article décrit la partie hydrophysique d'un modèle écologique de simulation des transferts de carbone organique dans un cours d'eau pollué par le rejet d'une porcherie. Cette partie est constituée d'un modèle hydrodynamique inspiré du modèle de Saint-Venant, couplé à un modèle de transport basé sur l'équation classique de convection-diffusion. Ces modèles sont appliqués à un écoulement unidirectionnel, non uniforme et non stationnaire. Les équations de ces deux modèles sont résolues par une méthode aux différences finies utilisant des schémas implicites. L'ajustement des paramètres est réalisé à partir de résultats d'expériences de traçage à la rhodamine. Appliqués au carbone organique dissous de l'Albenche, les modèles montrent l'extrême étalement des nuages dû aux seuls phénomènes physiques. L'une des interprétations possibles de l'écart entre les valeurs expérimentales et les valeurs calculées au niveau de la station aval, peut être l'importance de la consommation du carbone par les biocoenoses benthiques.

Objectifs Cette revue trouve sa motivation dans l’observation que la prise de décision clinique en santé mentale est limitée par la nature des mesures typiquement obtenues lors de l’entretien clinique et la difficulté des cliniciens à produire des prédictions justes sur les états mentaux futurs des patients. L’objectif est de présenter un survol représentatif du potentiel du phénotypage digital couplé à l’apprentissage automatique pour répondre à cette limitation, tout en en soulignant les faiblesses actuelles. Méthode Au travers d’une revue narrative de la littérature non systématique, nous identifions les avancées technologiques qui permettent de quantifier, instant après instant et dans le milieu de vie naturel, le phénotype humain au moyen du téléphone intelligent dans diverses populations psychiatriques. Des travaux pertinents sont également sélectionnés afin de déterminer l’utilité et les limitations de l’apprentissage automatique pour guider les prédictions et la prise de décision clinique. Finalement, la littérature est explorée pour évaluer les barrières actuelles à l’adoption de tels outils. Résultats Bien qu’émergeant d’un champ de recherche récent, de très nombreux travaux soulignent déjà la valeur des mesures extraites des senseurs du téléphone intelligent pour caractériser le phénotype humain dans les sphères comportementale, cognitive, émotionnelle et sociale, toutes étant affectées par les troubles mentaux. L’apprentissage automatique permet d’utiles et justes prédictions cliniques basées sur ces mesures, mais souffre d’un manque d’interprétabilité qui freinera son emploi prochain dans la pratique clinique. Du reste, plusieurs barrières identifiées tant du côté du patient que du clinicien freinent actuellement l’adoption de ce type d’outils de suivi et d’aide à la décision clinique. Conclusion Le phénotypage digital couplé à l’apprentissage automatique apparaît fort prometteur pour améliorer la pratique clinique en santé mentale. La jeunesse de ces nouveaux outils technologiques requiert cependant un nécessaire processus de maturation qui devra être encadré par les différents acteurs concernés pour que ces promesses puissent être pleinement réalisées.

Ce modeste travail porte sur l’étude des différents modes de transferts énergétiques entre l’environnement habitable et l’atmosphère. Il s’agit d’échanges d’énergie et de masse qui s’opèrent entre les deux systèmes et qui impliquent donc leur interdépendance. Le microclimat affecte les conditions thermiques intérieures de l’enveloppe habitable, et ainsi sur son comportement énergétique, de différentes façons. Tout d’abord, les rayonnements directs et diffus, reçoivent par les murs de l’enveloppe habitable, influençant le comportement thermique de l’environnement habitable. D’autre part, la température et la vitesse de l’air extérieur influent sur les échanges conductifs et convectifs entre l’habitat et son milieu. Pour cette raison, nous avons modélisé les transferts de chaleur qui se déroulent dans un modèle d’habitat assimilé à une cavité parallélépipédique. Les équations de transfert ont été déduites de bilans thermiques établis en chaque façade de l’enveloppe habitable. Les équations ont été résolues par la méthode implicite aux différences finies à l’aide de l’algorithme de Gauss couplé à une procédure itérative parce que les coefficients de transferts de chaleur par convection et par rayonnement sont fonction des températures des milieux considérés.

La technique de comptage par microscopie en épitluorescence est la méthode la plus performante pour dénombrer la totalité des bactéries présentes dans les milieux aquatiques. Cependant cette technique est longue, fastidieuse et subjective. Afin d'automatiser et de rendre objectif le dénombrement, le microscope à épifluorescence est couplé à un analyseur d'images. Si les systèmes d'analyse d'images sont utilisés pour les mesures de taille des bactéries aquatiques, très peu d'études font état de comparaison entre les dénombrements par analyse d'image et ceux réalisés de façon traditionnelle. Cet article présente les résultats des dénombrements de souches bactériennes de référence et de bactéries des milieux aquatiques, par la technique de microscopie en épifluorescence des cellules bactériennes marquées au DAPI, réalisés simultanément par observation microscopique visuelle (visuel) et par analyse d'images automatisée (automatique). Le système d'analyse d'images est composé d'une caméra vidéo (Lhesa LH40036) de sensibilité de 510-4 lux, d'une carte de numérisation (512 x 512 pixels, 8 bits, cyclope v 2.32, Digital vision) d'un micro-ordinateur 80-386 et d'un logiciel de dénombrement (Mudicam®. EAU). Le système est couplé à un microscope en épilluorescence Olympus BH2.Les dénombrements ont été réalisés d'une part sur des suspensions de souches bactériennes de référence (n = 30) à différents états physiologiques et sur des échantillons d'eaux (n = 50) d'origines diverses (fleuve, eaux saumâtre, marine et résiduaire). La comparaison des deux méthodes est réalisée par un modèle de régression linéaire et une analyse de variance. Les tests statistiques associés permettent de conclure à une bonne concordance entre les deux méthodes. A partir de l'ensemble des dénombrements réalisés, 18 d'entre eux pris au hasard ont été dénombrés de façon manuelle par deux opérateurs et par le système d'analyse d'image. Il apparaît que les différences de comptage les plus élevées correspondent aux dénombrements effectués par chacun des deux opérateurs. Ceci met en évidence que non seulement le système d'analyse d'image permet une quantification rapide des abondances bactériennes, mais en outre il supprime la subjectivité de l'opérateur tout en réalisant des dénombrements aussi précis.

La méthode k-moyennes ou k-means est un moyen très utilisé pour l’analyse des données car elle peut s’appliquer à des différents secteurs d’activés ou d’études. L’algorithme k-means s’adapte aux divers changements des données. Cette méthode nécessite de définir le nombre de cluster (k) pour que la classification soit efficace. L’algorithme k-moyennes peut être exécuté dans tous les données numériques et à un grand nombre d’ensembles de données tel que la « Classification de la population de quelques régions à Madagascar par une approche non supervisée à base de K-moyennes ». Il s’agit de la classification non supervisée les régions le plus semblable selon le sexe qui prend en considération les résidents ruraux et les résidents urbains d’après les données de recueillir RGPH 2018, INSTAT Madagascar. K-means génère des descriptions de cluster sous une forme minimisée pour maximiser la compréhension des données. Les données le plus proche sont groupées et le nombre dans les groupes ne sont pas forcément égaux.

Un modèle de génération stochastique de pluies est couplé ˆ un modèle de calcul de l'index de leurs érosivités, dérivé de l'Equation Universelle de l'Erosion des Sols (USLE). Le premier fonctionne au pas de temps de 30mn, il est calé sur une série pluviographique de 15 ans de la Tunisie centrale. Le second modèle fonctionne par calcul automatique des cumuls et moyennes de l'érosivité des pluies générées. En mode opérationnel, ces deux modèles sont exploités pour simuler les aléas de l'envasement annuel des réservoirs collinaires de la zone aride et semi-aride de la Tunisie : le bassin versant est considéré comme une "boite noire" où l'agressivité climatique est la principale variable (quelques pluies extrêmes font l'essentiel de l'érosion), les autres facteurs sont considérés constants durant la durée de service du réservoir. Nous observons sur trois bassins versants répartis du nord au sud de la frange comprise entre 500mm et 250mm (de pluie moyenne annuelle), que la distribution annuelle des index d'érosivité des pluies peut être assimilée ˆ la distribution des transports solides. Sur l'un de ces bassins versants (OUED EL HISSIANE : 15,9 ) nous observons également que les valeurs extrêmes de l'érosion sont proportionnelles aux valeurs extrêmes de l'index d'érosivité des pluies. Seulement l'automne et le printemps sont des saisons érosives. Dans le cas de petits bassins versants non-jaugés, comme ceux pour l'aménagement de réservoirs collinaires, le générateur nous permet de constituer des chroniques d'érosivité de pluie. Si on considère que les autres paramètres sont constants, ce modèle nous aide à déterminer les intervalles de confiance de durées de service probables. Une analyse de sensibilité par la modification des paramètres du générateur (nombre d'épisodes, hauteur de pluie, maximum et durée d'averse etc ...) valide la méthodologie. De même une analyse régionale montre les faibles fluctuations des résultats sur l'étendue aride et semi-aride de la Tunisie. Ces deux résultats nous ont conduit à proposer un abaque régional de prédétermination des fluctuations probables des durées de service des réservoirs collinaires, compte tenu de la connaissance préalable de la durée de service moyenne probable. Cette méthode directement opérationnelle peut être utilisée pour l'aménagement, la planification, et la gestion des réservoirs collinaires. Elle améliore les études de faisabilité, notamment lorsqu'on la couple aux calculs économiques.

Depuis quelques années, un modèle stochastique de génération de hyétogrammes horaires est développé au groupement d'Aix-en-Provence du Cemagref, pour être couplé à une modélisation de la pluie en débit, fournissant ainsi une multitude de scénarios de crues analysés statistiquement et utilisés en prédétermination des débits de crues. L'extension de la zone d'application du modèle de pluies horaires au-delà de sa zone de conception, a fait apparaître une hétérogénéité dans les résultats. Ce constat a entraîné certaines modifications du modèle comme : la recherche d'une loi de probabilité théorique peu sensible aux problèmes d'échantillonnage pour une variable du modèle (intensité d'une averse), la prise en compte originale de la dépendance observée entre deux variables du modèle (durée et intensité d'une averse), et la modélisation de la persistance des averses au sein d'une même période pluvieuse. Ces différentes modifications apportées au modèle initial ont entraîné une très nette amélioration de ses performances sur la cinquantaine de postes pluviographiques du pourtour méditerranéen français. On obtient ainsi un outil beaucoup plus robuste et validé sur une zone étendue, capable de fournir de multiples formes de hyétogrammes, couvrant toute la gamme des fréquences, permettant ainsi de s'affranchir des pluies de projet uniques. On aborde aussi une nouvelle approche du comportement à l'infini des distributions de fréquences des pluies qui semble parfois supérieur à une tendance strictement exponentielle. De plus, l'étude de plusieurs événements par an dont chacun présente plusieurs réalisations des différentes variables du modèle augmente la taille des échantillons analysés, semblant rendre la méthode plus rapidement fiable qu'une approche statistique classique basée par exemple sur l'ajustement de valeurs maximales annuelles.

Cette thèse vise à étudier la structure électronique des actinides au moyen de méthodes de chimie quantique relativiste ab initio, avec une emphase particulière sur les observables spectroscopiques de l'unité uranyle (UO22+). Considérant le rôle central de cette unité en chimie des solides et en milieux aqueux et organique, ainsi que les avancées récentes dans les installations de rayonnement synchrotron, notre étude repose sur l'évaluation de l'interaction des photons de rayons X avec l'unité uranyle dans des degrés de complexité variés, allant des molécules aux solides cristallins.Tout d'abord, nous mettons en avant comment la formulation résonante-convergente de la théorie de la réponse peut être utilisée pour étudier la structure fine d'absorption des rayons-X (XAFS) des actinides. Les simulations de la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps avec réponse amortie en 4 composantes (4c-DR-TD-DFT) pour le dianion tétrachlorure de diuranyl ([UO2Cl4]2-) se sont avérées cohérentes avec les données antérieures de méthodes spectroscopiques avec résolution angulaire, à savoir celles d'absorption des rayons X près du seuil (NEXAFS) au seuil K de l'oxygène et de détection de fluorescence à haute résolution énergétique (HERFD) aux seuils M4 et L3 de l'uranium du cristal de tétrachlorure de diuranyl de dicesium (Cs2UO2Cl4), un système prototype pour les études de structure électronique des actinides.En plus, nous présenterons les résultats d'un travail collaboratif avec la ligne de lumière Rossendorf de l'Installation Européenne de Rayonnement Synchrotron (ESRF). Les simulations TD-DFT dans l'approximation de Tamm-Dancoff à 2 composantes (2c-TDA) et HERFD des différents complexes d'uranyle mettent en évidence le rôle des états de transfert de charge dans la détermination des caractéristiques spectrales au niveau du seuil M4 de l'uranium.Le rôle de la corrélation et de la relaxation des orbitales dans les énergies d'ionisation de cœur des éléments lourds a été étudié en utilisant la méthode des équations de mouvement de cluster couplé avec la séparation cœur-valence (CVS-EOM-CC) récemment développée. Nous avons également évalué les performances de différents Hamiltoniens à 4- et 2- composantes pour le calcul de ces propriétés. Les résultats de cette étude soulignent l'importance du calcul des intégrales à deux électrons au-delà de la troncature d'ordre zéro, c'est-à-dire du terme de Coulomb, lorsqu'on travaille dans les gammes de rayons X tendres (1 -- 5 keV) et durs (5 -- 200 keV).Par ailleurs, nous avons également évalué les performances des méthodes de chimie quantique pour tenir compte des effets environnementaux. Plus précisément, nous avons utilisé la méthode d'intégration de densité figée (FDE) qui nous a permis d'acquérir des connaissances précieuses sur la manière dont les ligands équatoriaux de l'ion uranyle influencent ses propriétés spectroscopiques. Notamment, cette méthode a réussi à aborder le rôle des interactions électrostatiques dans les énergies de liaison dans la gamme des rayons X mous et dans les dédoublements de pics observés dans les spectres d'émission au niveau du seuil M4 de l'uranium. Ce dernier est particulièrement significatif car il contribue de manière déterminante à aborder un problème de longue date dans la science des actinides : le rôle des orbitales 5f dans la liaison actinyle.En résumé, cette thèse présente un travail de recherche fondamentale qui vise à repousser les limites des méthodes quantiques ab initio dans l'étude des observables spectroscopiques pour les éléments situés en bas du tableau périodique. Les résultats de cette étude illustrent comment ces approches peuvent apporter de nouvelles compréhensions sur les expériences de pointe
This thesis aims to investigate the electronic structure of actinides by means of ab initio relativistic quantum chemistry methods, with a specific emphasis on the spectroscopic observables of the uranyl moiety (UO22+). Considering the pivotal role of this unit in the solid-state and solution chemistry of uranium, one of the most abundant and stable actinides on earth, as well as recent advancements in synchrotron radiation facilities, our investigation relies on evaluating the interaction of x-ray photons with the uranyl unit in varying degrees of complexity, ranging from molecules to crystalline solids.First, we showcase how the resonant-convergent formulation of response theory can be employed to investigate the X-ray absorption fine structure (XAFS) of actinides. 4-component damped-response time-dependent density functional theory (4c-DR-TD-DFT) simulations for the uranyl tetrachloride dianion ([UO2Cl4]2-) were found to be consistent with previous data for angle-resolved near edge x-ray absorption spectroscopy (NEXAFS) at the oxygen K-edge and high energy resolution fluorescence detected (HERFD) at the uranium M4- and L3-edges of the dicesium uranyl tetrachloride crystal (Cs2UO2Cl4), a prototype system for actinide electronic structure investigations.We then present the results of collaborative work with the Rossendorf Beamline at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF). 2-component TD-DFT simulations within the Tamm-Dancoff approximation (2c-TDA) and HERFD measurements uranyl systems within different structural motifs highlight the role of charge transfer states in determining the spectral features at the uranium M4-edge.The role of orbital correlation and relaxation in the core-ionization energies of heavy elements was investigated using the recently developed core-valence-separation equation-of-motion coupled-cluster method (CVS-EOM-CC). We also evaluated the performance of various 4- and 2-component Hamiltonians for calculating these properties. The results of this investigation highlight the importance of computing two-electron interaction beyond the zeroth order truncation, i.e., the Coulomb term, when working at the tender (1 keV - 5 keV) and hard x-ray (5 keV - 200 keV) ranges.We also evaluated the performance of quantum-chemical embedding methods to account for environmental effects. Specifically, we employed the frozen density embedding (FDE) method, which allowed us to gain valuable insights into how the equatorial ligands of the uranyl ion influence its spectroscopic properties. Notably, this method successfully addressed the role of such interactions in binding energies in the soft X-ray range and in the peak splittings observed in the emission spectra at the U M4-edge. The latter is particularly significant as it has been instrumental in addressing a long-standing problem in actinide science: the role of 5f orbitals in actinyl bonding.In summary, this thesis presents fundamental research work that aims to push the boundaries of ab initio quantum chemical methods when addressing spectroscopic observables toward the bottom of the periodic table, and the findings of this work capture how these approaches can provide further insights into state-of-the-art experiments

Au cours de ce travail, une modélisation 2D axisymétrique du procédé de soudage à l'arc TIG a été développée dans l'objectif de prédire, en fonction des paramètres opératoires, les grandeurs utiles au concepteur d'assemblages soudés, telles que l'énergie transmise à la pièce, la géométrie du bain de soudage,. . . Le modèle développé, à l'aide du code élèments finis Cast3M, traite les phènomènes physiques agissant dans chacune des parties du procédé : la cathode, le plasma d'arc, la pièce dont le bain de soudage, et les interfaces entre ces domaines. Pour cela, les équations de la thermohydraulique sont couplées à celles de l'électromagnétisme qui sont résolues, enpartie, grâce à la méthode des éléments finis moindres carrés. Les prémices de la validation ont consisté à comparer les résultats numériques obtenus avec ceux de la littérature. Aussi, cette étape met en avant l'action des differentes forces dans le bain et la contribution de chacun des flux énergétiques sur le bilan d'énergie. Enfin, pour valider le pouvoir prédictif du modèle, des analyses de sensibilité expérimentale et numérique ont été menées selon un plan d'expériences. Les effets de l'intensité, de la hauteur d'arc, et de l'angle d'affutage de l'électrode sur la géométrie du bain de soudage, l'énergie transmise à la piàce, et le rendement de l'arc ont été étudiés. Les bonnes tendances obtenues pour ces réponses démontrent que le modèle développé reproduit relativement bien la physique du procédé
During this work, a 2D axially symmetric model of a TIG arc welding process had been developped in order to predict for given welding parameters, the needed variables for a designer of welded assembly : the heat input on the workpiece, the weld pool geometry,. . . The developped model, using the Cast3M finite elements software, deals with the physical phenomena acting in each part of the process : the cathode, the plasma, the workpiece with a weld pool, and the interfaces between these parts. To solve this model, the thermohydraulics equations are coupled with the electromagnetic equations that are calculated in part using the least squares finite element method. The beginning of the model validation consisted in comparing the results obtained with the ones available in the scientific literature. Thus, this step points out the action of each force in the weld pool, the contribution of each heat flux in the energy balance. Finally, to validate the model predictivity, experimental and numerical sensivitivity analyses were conducted using a design of experiments approach. The effects of the process current, the arc gap and the electrode tip angle on the weld pool geometry and the energy transferred to the workpiece and the arc efficiency were studied. The good agreement obtained by the developped model for these outputs shows the good reproduction of the process physics

Pour les groupes turbo-alternateurs du parc nucléaire français, la situation accidentelle de référence lors du dimensionnement est définie par le départ d'une ailette terminale des corps basse pression. Après avoir détecté la perte de l'ailette, la turbine est déconnectée du réseau électrique, et la turbomachine ralentit progressivement sous l'effet de frottements d'origine fluide. Le dimensionnement consiste alors à vérifier que les structures palières sont capables de supporter l'effort résultant du balourd généré par cette perte d'ailette pendant la phase de ralentissement, notamment lors du passage des vitesses pour lequel des contacts rotor-stator peuvent se produire. A cet effet, un modèle éléments finis de turbine a été développé pour simuler des transitoires de vitesse d'un rotor en considérant la vitesse de rotation de l'arbre comme une inconnue, permettant ainsi d'estimer la décélération angulaire due au contact frottant. Trois modèles de stator ont été proposés appréhender le comportement dynamique du carter, et le couplage des structures est réalisé au moyen des forces de contact calculées par la méthode des multiplicateurs de Lagrange. La résolution des équations non-linéaires du mouvement a nécessité le développement d'un algorithme de contact, adapté à la géométrie de chacun des carters. Des simulations réalisées sur un modèle simple de turbine montrent que la vitesse de rotation et les chargements aux paliers sont bien estimés lors de l'interaction rotor-stator. Ainsi l'outil numérique permet d'étudier la réponse couplée rotor-stator et de prédire l'influence de paramètres tels que le coefficient de friction et les propriétés matérielles du stator.

Le traitement des problèmes couplés (structures-fluide) en présence de choc fait partie des problèmes complexes et relativement récents qui nécessiteront encore de nombreuses études de la part des chercheurs avant d'atteindre une solution satisfaisante. La résolution de ces problèmes permettrait de faire progresser aussi bien la recherche que l'industrie essentiellement dans des domaines diversifiés tel que les industries automobile et aéronautiques. Les récents progrès enregistrés dans les moyens informatiques et le calcul numérique (éléments finis, différences finies,. . . ) ont contribué à l'évolution de la modélisation des problèmes couplés et temporels. Dans ce travail de recherche, ce type de problème complexe a été traité de façon approfondie afin de tenter de construire un modèle numérique satisfaisant. Dans un travail préliminaire, nous nous sommes investis dans le développement d'une forme variationnelle totale d'un problème couplé fluide structure. Elle conjugue une formulation variationnelle de la structure avec une formulation variationnelle mixte par équations intégrales du fluide. Ensuite, nous avons développé un modèle de calcul permettant la simulation numérique de la réponse dynamique des structures en tenant compte du fluide et des non-linéarités dûes au choc. Les divers cas tests étudiés ont permis de valider nos différents algorithmes de choc ainsi que le formalisme global du problème couplé. Les résultats numériques des différents exemples simulés ont été confrontés à d'autres solutions analytiques, numériques et expérimentales. Nous avons constaté la bonne tenue de notre modélisation.

Dans cette thèse, nous étudions l'équation de la chaleur couplée avec la loi de Darcy à travers de la viscosité non-linéaire qui dépend de la température pour les dimensions d=2,3 (Hooman et Gurgenci ou Rashad). Nous analysons ce problème en introduisant la formulation variationnelle équivalente et en la réduisant à une simple équation de diffusion-convection pour la température où la vitesse dépend implicitement de la température.Nous démontrons l'existence de la solution sans la restriction sur les données par la méthode de Galerkin et du point fixe de Brouwer. L'unicité globale est établie une fois la solution est légèrement régulière et les données se restreignent convenablement. Nous introduisons aussi une formulation variationnelle alternative équivalente. Toutes les deux formulations variationnelles sont discrétisées par quatre schémas d'éléments finis pour un domaine polygonal ou polyédrique. Nous dérivons l'existence, l'unicité conditionnée, la convergence et l'estimation d'erreur a priori optimale pour les solutions des trois schémas. Par la suite, ces schémas sont linéarisés par des algorithmes d'approximation successifs et convergentes. Nous présentons quelques expériences numériques pour un problème modèle qui confirme les résultats théoriques de convergence développées dans ce travail. L'estimation d'erreur a posteriori est établie avec deux types d'indicateurs d'erreur de linéarisation et de discrétisation. Enfin, nous montrons des résultats numériques de validation
In this thesis, we study the heat equation coupled with Darcy's law by a nonlinear viscosity depending on the temperature in dimension d=2,3 (Hooman and Gurgenci or Rashad). We analyse this problem by setting it in an equivalent variational formulation and reducing it to an diffusion-convection equation for the temperature where the velocity depends implicitly on the temperature.Existence of a solution is derived without restriction on the data by Galerkin's method and Brouwer's Fixed Point. Global uniqueness is established when the solution is slightly smoother and the dataare suitably restricted. We also introduce an alternative equivalent variational formulation. Both variational formulations are discretized by four finite element schemes in a polygonal or polyhedral domain. We derive existence, conditional uniqueness, convergence, and optimal a priori error estimates for the solutions of the three schemes. Next, these schemes are linearized by suitable convergent successive approximation algorithms. We present some numerical experiments for a model problem that confirm the theoretical rates of convergence developed in this work. A posteriori error estimates are established with two types of errors indicators related to the linearisation and discretization. Finally, we show numerical results of validation

Les travaux de thèse portent sur l'identification paramétrique en dynamique transitoire à partir des mesures fortement bruitées, l'un des objectifs à long terme étant de proposer une méthode d’identification peu intrusive afin de pouvoir être implémentée dans des codes de calcul éléments finis commerciaux. Dans ce travail, le concept de l'erreur en relation de comportement modifiée a été retenu pour traiter le problème d’identification des paramètres matériau. La minimisation de la fonctionnelle coût sous contraintes débouche, dans le cas de la dynamique transitoire, sur un problème dit « aux deux bouts » dans lequel il s’agit de résoudre un problème différentiel spatio-temporel avec des conditions à la fois initiales et finales en temps. Il en résulte un problème couplé entre les champs direct et adjoint dont le traitement est délicat. Dans un premier temps, des méthodes précédemment développées telles que la « méthode de Riccati » et la « méthode de tirs » ont été étudiées. Il est montré que l’identification par ces méthodes est robuste même pour des mesures fortement corrompues, mais qu’elles sont limitées par la complexité d’implémentation dans un code industriel, des problèmes de conditionnement ou de coût de calcul. Dans un second temps, une approche itérative basée sur une méthode de sur-relaxation a été développée et comparée à celles précédemment mentionnées sur des exemples académiques, validant l’intérêt de cette nouvelle approche. Enfin, des comparaisons ont été menées entre cette technique et une variante « discrétisée » de la formulation introduite par Bonnet et Aquino [Inverse Problems, vol. 31, 2015]
This thesis deals with parameters identification in transient dynamic in case of highly noisy experimental data. One long-term goal is the derivation of a non-intrusive method dedicated to the implementation in a commercial finite element code.In this work, the modified error in the constitutive relation framework is used to treat the identification of material parameters. The minimization of the cost function under constraints leads, in the case of transient dynamics, to a « two points boundary value problem » in which the differential space-time problem involves both initial and final time conditions. This results in a problem coupling the direct and adjoint fields, whose treatment is difficult.In the first part, methods such as those based on the « Riccati equations » and the « shooting methods » have been studied. It is shown that the identification is robust even in the case of highly corrupted measures, but these methods are limited either by the implementation intrusiveness, conditioning problems or the numerical cost.In the second part, an iterative over-relaxation approach is developed and compared to the aforementioned approaches on academic problems in order to validate the interest of the method. Finally, comparisons are carried out between this approach and a « discretized » variation of the formulation introduced by Bonnet and Aquino [Inverse Problems, vol. 31, 2015]

Cette HDR s'inscrit dans le cadre des actions de recherche pour la simulation des transitoires brutaux pour les structures et les fluides en interaction menées au Laboratoire d'Etudes de Dynamique du CEA, relatives à la définition de méthodes numériques pour la modélisation de systèmes mécaniques complexes et la résolution parallèle sur les supercalculateurs de problèmes de taille industrielle. Une particularité des approches proposées est la limitation à son minimum du nombre de paramètres non-physiques dans une simulation, pour s'accommoder des contraintes de maîtrise de la solution qu'impose le périmètre d'utilisation des concepts : sûreté nucléaire (CEA, EDF) ou aéronautique (ONERA, protection du citoyen (EC/JRC), en particulier. Ainsi, les contraintes cinématiques couplant fortement les structures entre elles (contact unilatéral par exemple) ou les fluides et les structures (avec des maillages conformes ou topologique déconnectés en fonction des situations géométriques) sont majoritairement traitées par l'intermédiaire de multiplicateurs de Lagrange, assurant la vérification exacte des équations de liaison au prix de la résolution d'un système additionnel variable dans le temps. Ce dernier aspect fait d'EPX (http://www-epx.cea.fr), le logiciel servant de réceptacle pour les méthodes, un outil à part dans la communauté du calcul en dynamique rapide. Le mémoire repose principalement sur une description des besoins en matière de modélisation pour la simulation de transitoires de référence, en particulier dans le monde du nucléaire, et des réponses apportées dans le cadre de la collaboration entre le CEA, EDF (via le LaMSID) et le LaMCoS. Sont ainsi considérés par exemple la déchirure d'un réservoir sous impact, l'accident de dimensionnement du confinement pour un réacteur de IVème génération ou la ruine d'une structure en béton armée sous impact. Sont ainsi proposés des modélisations innovantes et des algorithmes de résolution parallèles permettant de mettre en oeuvre avec efficacité les simulations correspondantes sur des calculateurs composés de noeuds multi-coeurs interconnectés sans jamais dégrader la qualité de la solution, ce qui a fait en particulier l'objet du projet ANR RePDyn (2010-2013), piloté par le CEA, à l'origine d'une collaboration étroite et en cours avec l'INRIA (Laboratoire d'Informatique de Grenoble).

L'utilisation croissante de composites biosourcés dans des applications de plus en plus techniques pose le problème de la prédiction de leur vieillissement dans des conditions réelles d'utilisation. En effet l'environnement dans lequel ils évoluent, conjugue généralement des sollicitations de nature thermique, hydrique et mécanique. Le comportement complexe de chaque constituant (fibre et matrice, et même leur interface) et donc du matériau composite dans sa globalité vis-à-vis de ces dégradations restent mal connu.L'objectif de ce travail est d'apporter des éléments de réponse à cette problématique en étudiant, de manière extit{ex situ} et extit{in situ}, le comportement de biocomposites poly(acide lactique) renforcés de fibre de lin soumis à un vieillissement couplé thermo-hydro-mécanique. Pour différents taux de renfort, l'influence de la présence d'eau à différentes températures couplée ou non à des contraintes de fluage a été évaluée.Dans un premier temps, la caractérisation de ces biocomposites dans un environnement thermo-hydrique a permis d'identifier les phénomènes mis en jeu. Plusieurs propriétés physiques, chimiques, thermiques et mécaniques ont été déterminées au cours de la diffusion. Par la suite, les conséquences irréversibles des phénomènes de vieillissement sur ces propriétés ont été évaluées. Dans un troisième temps, l'introduction de sollicitations mécaniques comme facteur supplémentaire de vieillissement a permis d'apprécier les effets du couplage thermo-hydro-mécanique. Enfin un modèle de calcul par éléments finis a été mis au point afin de pouvoir simuler le comportement physique et mécanique des biocomposites dans un environnement thermo-hydrique donné.

Dans ce travail, les propriétés thermiques effectives du milieu fibreux sont déterminées en tenant compte du couplage conduction et rayonnement. Un échantillon numérique fibreux statistiquement homogène composé de deux phases a été généré en empilant des cylindres finis absorbant dans le vide. Ces cylindres sont dispersés selon des fonctions de distribution de la position de leur centre et de leur orientation. L'interpénétration des cylindres est permis. L'extinction, l'absorption et la diffusion sont caractérisées par des fonctions statistiques radiatives qui permettent de savoir si le milieu est Beerien (ou non). Elles sont déterminées précisément à l'aide d'une méthode de Monte Carlo. On montre que la phase gazeuse a un comportement Beerien et que le phase fibreuse a un comportement fortement non Beerien. Le champ de puissance radiative déposée dans le milieu fibreux est calculé en résolvant un modèle qui couple une Équation du Transfert Radiatif Généralisée (ETRG) et une Équation du Transfert radiatif Classique (ETR). Le modèle de conduction thermique est basé sur une méthode de marche aléatoire ne nécessitant aucun maillage. La simulation du mouvement Brownien de marcheurs dans les fibres permet de résoudre l'équation de l'énergie. L'idée de la méthode est de caractériser la température d'un volume élémentaire par une densité de marcheurs, qui peuvent parcourir le milieu. Le problème est gouverné par les conditions aux limites ; Une concentration constante de marcheurs (ou un flux constant) est associée à une température imposée (ou un flux)
In the present work, the effective heat transfer properties of fibrous medium are determined by taking into account a coupling of heat conduction and radiation. A virtual, statistically homogeneous, two-phase fibrous sample has been built by stacking finite absorbing cylinders in vaccum. These cylinders are dispersed according to prescribed distribution functions defining the cylinder positions and orientations. Cylinder overlappings are allowed. Extinction, absorption and scattering are characterised by radiative statistical functions which allow the Beerian behaviour of a medium to be assessed (or not). They are accurately determined with a Monte Carlo method. Whereas the gaseous phase exhibits a Beerian behaviour, the fibre phase is strongly non Beerian. The radiative power field deposited within the fibrous material is calculated by resolving a model which couples a Generalized Radiative Transfer Equation (GRTE) and a classic Radiative Transfer Equation (RTE). The model of conduction transfer is based on a random walk method without meshing. The simulation of Brownian motion of walkers in fibres allows the energy equation to be solved. The idea of the method is to characterize the temperature in an elementary volume by the density of walkers, which roam the medium. The problem is governed by boundary conditions ; A constant concentration of walkers (or a constant flux) is associated with a fixed temperature (or flux)

L'érosion interne est le résultat de l'arrachement des particules d'un sol sous l'action d'un écoulement hydraulique. Ce phénomène est à l'origine des ruptures hydrauliques des barrages et des digues. Sur le plan mondial, 46% des désordres observés, sur les ouvrages en terre, ont pour origine l'érosion interne. En France, 70 cas critiques ont déjà été détectés. Malheureusement, à cause du phénomène d'érosion lui-même, la prévision du risque reste délicate et les autorités ont du mal à mettre en place des plans d'urgence. Compte tenu du risque potentiel, la compréhension des phénomènes à l'origine de l'érosion interne apparaît comme un enjeu scientifique majeur. L'objectif du travail de thèse est de mettre au point une méthode de diagnostic de l'érosion interne dans les digues et autres ouvrages en terre. Nous cherchons à établir un protocole qui nous guidera sur les essais à faire et qui nous aidera à interpréter les résultats. Cette méthode permettra d'expertiser les risques d'érosion interne. (i) Dans un premier temps, les principaux résultats des reconnaissances géomécaniques permettent d'identifier des couches géotechniques de sol de caractéristiques homogènes dans lesquelles sont réalisés les essais pressiométriques. L'analyse cluster des résultats des essais pressiométriques permet de déterminer le type, la nature de sol, ainsi que les caractéristiques géotechniques moyennes. (ii) Les résultats obtenus servent ensuite à déterminer si le sol est instable et quel est son seuil de sensibilité à l'aide du logiciel expert. Ce logiciel permet de calculer les critères d'érosion interne et de qualifier la sensibilité du sol à l'érosion en déterminant son seuil érosif. (iii) Un nouveau dispositif expérimental appelé l'Essai d'Erosion Transverse (Cross Erosion Test - CET) permet de caractériser expérimentalement le sol par rapport au risque d'érosion interne. Cet essai consiste à injecter de l'eau dans un forage, puis à pomper cette eau dans un forage parallèle au premier. L'eau extraite est chargée en particules produites par l'érosion interne du sol. L'érosion est estimée en se basant sur la mesure de l'évolution de la masse des particules recueillies au cours du temps. Les résultats montrent que cette expérience permet de caractériser l'érosion interne dans un sol spécifique. L'avantage de cette technique c'est qu'elle est transposable in situ et qu'elle peut être utilisée pour prédire le risque de suffusion dans les barrages et les digues. (iv) La validation de l'expérience est faite par un modèle numérique 3D réalisé avec le logiciel Comsol Multiphysics 4.3b. Ce modèle permet de montrer que sous les conditions de perméabilité observées, le gradient hydraulique se concentre autour des points d'injection et de pompage. Une modélisation de base en 2D est développée. Cette première approche permet de décrire le phénomène d'érosion et le transport des particules fines dans le milieu poreux du sol
Internal erosion is the displacement of the fine particles of a soil under the action of an internal flow. This mechanism could be the origin of the damage on embankments and earth dams. In the word, 46% of failure observed on earthwork, are caused by internal erosion. In France, 70 critical cases have been detected. Unfortunately, due to internal erosion, the prediction of risk remains difficult. The understanding of this phenomenon of internal erosion appears as a major scientific challenge. The aim of this thesis is to develop a diagnostic method of internal erosion in dams and other earthworks. We seek to establish a protocol that will guide us to the test and help us to interpret the results. This method allows concluding about the risk of internal erosion appearance. (i) Initially, the main results of geotechnical survey allow identifying the layers of homogeneous characteristics of soil which are measured by the pressuremeter test. The results of cluster analysis of pressuremeter tests allow determining the localisation, the nature and the mean geotechnical characteristics of the soil. (ii) The results are used to determine the threshold of sensibility to internal erosion with the help of expert software. This software allows to calculate the criteria of internal erosion and to describe the sensitivity of the soil to internal erosion. (iii) A new experimental device is developed in our laboratory. This experiment called “Cross Erosion Test" (CET) allows determining the experimental resistance of the soil to the risk of internal erosion. The test consists of the injection, in a first drilling, of clear water and of the recovery, in another drilling, of water charged with eroded particles. For different initial state of the soils, it is possible to measure and to characterize the internal erosion by visualisation of the water flow and the measurement of the weight of the extracted eroded particles. The results show that this experience allows characterizing the internal erosion in a specific soil. The advantage of this technique is that it can be used in situ to predict the risk of suffusion in dams and dikes. (iv) A validation of experiences, with a 3D finite element method is carried out with the help of the Comsol Multiphysics 4.3b software. This model shows that under experiment hydraulic conditions, the hydraulic gradient is concentrated around the injection and the pumping. A finite element 2D model is developed to simulate erosion process. This approach describes the phenomenon of internal erosion and transport of fines particles in the porous medium of soils tested

Ce chapitre s’intéresse à la modélisation du comportement dynamique de faisceaux de tubes avec prise en compte des interactions fluide/structure, au moyen d’une méthode d’homogénéisation, permettant de représenter le très grand nombre de tubes présents dans l’échangeur. La méthode permet de réduire la taille du problème couplé et de conduire un calcul, qui ne peut pourrait être opéré avec des modélisations éléments finis « classiques ».

La déformation et la relaxation d'une capsule dans un écoulement confiné sont étudiées au moyen d'un solveur de Navier-Stokes, couplé avec les équations de la membrane par une méthode de frontière immergée (IMB). Ce couplage fluide-structure donne accès à l'évolution temporelle de la forme de la capsule au travers d'un élargissement, puis à la relaxation de celle-ci.