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Dissertations / Theses on the topic 'Méthodes de particules lagrangiennes'
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Jenkinson, William. "Simulation de la mécanique mésoscopique des aliments par méthodes de particules lagrangiennes." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASB047.
Full textAbstract:
Le rôle des mécanismes mésoscopiques dans le traitement et la conception des aliments est encore mal compris, notamment pour la transformation orale et la perception de la texture. Malgré le développement de la physique de la matière molle, les scientifiques peinent encore à relier les comportements micro-, méso- et macroscopiques par des simulations. Cette thèse se concentre sur les simulations mécaniques, excluant les effets thermiques, chimiques et physico-chimiques, pour explorer le comportement des aliments à l'échelle mésoscopique. Nous avons développé une approche de simulation dans LAMMPS combinant des implémentations de "smoothed-particle hydrodynamics" (SPH) pour les liquides et les solides élastiques. Cette approche a été validée pour des scénarios comme l'écoulement de Couette et la déformation des granules. Les résultats démontrent l'efficacité de l'approche pour capter la dynamique des structures alimentaires et leurs interactions avec des papilles et des cils ; offrant de nouvelles perspectives sur la perception de la texture. L'étude met aussi en évidence l'impact de l'élasticité des granules et de leur fraction volumique sur les propriétés d'écoulement. Ce travail, centré sur la mécanique, reste ouvert à l'intégration future de processus thermiques, chimiques et biologiques dans les modèles alimentaires. Les recherches futures viseront à intégrer plus de physiques et à rendre les outils de simulation plus accessibles aux ingénieurs, pour favoriser les applications pratiques en science des alimentsThe role of mesoscopic mechanics in food processing and design is not well understood, particularly for oral processing and texture perception. Despite the recognized importance of soft matter, the food science community has struggled to bridge the gap between micro-, meso-, and macro-scale behaviours using simulations. This thesis addresses this challenge by focusing on mechanical simulations, excluding thermal, chemical and physicochemical effects, to explore food behaviour at the mesoscopic scale. We have developed a simulation framework within the LAMMPS environment, combining smoothed-particle hydrodynamics (SPH) implementations for liquids and elastic solids. We validated the framework across scenarios such as Couette flow and deformation of granules in a flow. The results show the framework's effectiveness in capturing food structure dynamics and interactions with cilia and papillae and offer new insights into texture perception and hydrodynamics. The study also highlights how granule elasticity and volume fraction impact flow properties and their eventual role in texture perception. This work focuses on mechanics while deliberately remaining flexible enough to integrate mechanical, thermal, chemical, and biological processes in future food science models. Proposed future research includes strategies to integrate more physics and scales and efforts to improve the accessibility of simulation tools for engineers, advancing practical applications in food science
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Chéron, Victor. "Couplage de la méthode de capture d'interface et de particules lagrangiennes pour la simulation de l'atomisation." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMR097.
Full textAbstract:
L’étude de l’atomisation d’un jet liquide constitué de deux phases non miscibles est un sujet de recherche fondamental. Les motivations principales liées à l’étude de ces phénomènes sont les nombreuses applications en découlant. Par exemple, dans l’étude de propagation d’un spray au sein d’une chambre de combustion ou pour des applications pharmaceutiques. Leur étude s’effectue par une approche théorique, expérimentale, et numérique. Chacune de ces techniques fait face à des limites qui lui sont propres : dans le cadre de l’étude numérique, le traitement des gouttelettes résultantes de la cassure de jet est un facteur limitant de par le rapport de taille introduit. Ce manuscrit de thèse présente le couplage entre une méthode de traitement d’interface Eulerienne et une méthode de transport de particule Lagrangienne, proposant une approche multi échelle de l’atomisation. Le code de calcul numérique Archer est utilisé dans le but de transporter un écoulement diphasique et d’en étudier son évolution, résolvant les équations incompressibles de Navier Stokes. L’interface séparant les deux phases est représentée par une méthode alliant précision et robustesse, le couplage Volume of Fluid/Level-Set. La discrétisation des équations de Navier Stokes et le transport de l’interface est présenté dans la première partie de ce manuscrit. Cela introduit les faiblesses de cette méthode due à l’aspect multi échelle des jets atomisés : la faible précision du transport des gouttes résultantes de l’atomisation secondaire. La seconde section de ce manuscrit se consacre à l’introduction du transport Lagrangien de gouttes, différentes approches sont implémentées et valider au sein du code de calcul Archer. Puis, le couplage entre le solveur Eulerien et Lagrangien, validé part des expériences numériques, est introduit. Ces dernières ont pour but de présenter la méthodologie implémentée pour valider le couplage en respectant la conservation du moment et de la masse. Cette méthode est par la suite appliquée a des cas académiques permettant d’introduire la paramétrisation permettant la jonction entre les solveurs Eulerien et Lagrangien. Finalement, la méthode développée est appliquée à l’étude d’un jet atomisé de configuration crossflow, utilisé au sein de turbine a gaz ou statoréacteur. Les résultats obtenus demontrent les possibilités liées au couplage Eulerien/Lagrangien, tant sur l’aspect physique que numérique, ouvrant sur un modèle de breakup de goutte sous transport LagrangienThe study of the liquid jet’s atomization consisting of two immiscible phases is a fundamental research subject. The main motivations linked to the study of these phenomena are the numerous applications resulting from them. For example, in the study of the propagation of a spray within a combustion chamber or for pharmaceutical applications. Their study is carried out by a theoretical, experimental and numerical approach. Each of these techniques faces its own limitations: in the numerical study, the treatment of the droplets resulting from the jet break is a limiting factor due to the size ratio introduced. This thesis manuscript presents the coupling between an Eulerian interface treatment method and a Lagrangian particle transport method, proposing a multi-scale approach to atomization. The numerical solver Archer is used to transport a two-phase flow and to study its evolution, solving the incompressible Navier Stokes equations. The interface separating the two phases is represented by a method combining precision and robustness, the Volume of Fluid/Level-Set coupling. The discretization of the Navier Stokes equations and the transport of the interface is presented in the first part of this manuscript. This introduces the weaknesses of this method due to the multi-scale aspect of the atomized jets: the low precision of the transport of the drops resulting from the secondary atomization. The second section of this manuscript is dedicated to the introduction of Lagrangian drop transport, different approaches are implemented and validated within the computational code Archer. Then, the coupling between the Eulerien and Lagrangian solver, validated from numerical experiments, is introduced. The latter aim to present the methodology implemented to validate the coupling while respecting the conservation of time and mass. This method is then applied to academic cases to introduce the parameterization allowing the junction between the Eulerien and Lagrangien solvers. Finally, the developed method is applied to the study of an atomized jet of crossflow configuration, used in gas turbine or ramjet. The results obtained demonstrate the possibilities related to the Eulerien/Lagrangien coupling, both on the physical and numerical aspects, opening up a model of drop breakup under Lagrangien transport
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Chauvin, Corine. "Influence des forces d'interactions particulaires dans la simulation lagrangienne du comportement de particules en sédimentation et écoulements turbulents." Rouen, 1991. http://www.theses.fr/1991ROUE5037.
Full textAbstract:
Ce mémoire porte sur la prise en compte de forces d'interactions particulaires dans une simulation lagrangienne du comportement de particules en écoulement turbulent. Les forces d'interactions hydrodynamiques sont estimées à partir de la matrice de mobilité définie dans la théorie de la sédimentation. Les chocs sont supposés parfaitement élastiques. Les résultats concernent le comportement de 2, 3, 4 ou 6 sphères en sédimentation, ainsi que le comportement d'un alignement vertical ou horizontal de 10 particules dans un écoulement turbulent homogène et isotrope. Le comportement d'un nuage de 50 particules, distribuées de manière aléatoire mais respectant une concentration donnée, est ensuite présenté
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Pham, Thi Trang Nhung. "Méthodes numériques pour l'équation de Vlasov réduite." Thesis, Strasbourg, 2016. http://www.theses.fr/2016STRAD051/document.
Full textAbstract:
Beaucoup de méthodes numériques ont été développées pour résoudre l'équation de Vlasov, car obtenir des simulations numériques précises en un temps raisonnable pour cette équation est un véritable défi. Cette équation décrit en effet l'évolution de la fonction de distribution de particules (électrons/ions) qui dépend de 3 variables d'espace, 3 variables de vitesse et du temps. L'idée principale de cette thèse est de réécrire l'équation de Vlasov sous forme d'un système hyperbolique par semi-discrétisation en vitesse. Cette semi-discrétisation est effectuée par méthode d'éléments finis. Le modèle ainsi obtenu est appelé équation de Vlasov réduite. Nous proposons différentes méthodes numériques pour résoudre efficacement ce modèle: méthodes des volumes finis, méthodes semi-Lagrangiennes et méthodes Galerkin discontinusMany numerical methods have been developed in order to selve the Vlasov equation, because computing precise simulations in a reasonable time is a real challenge. This equation describes the time evolution of the distribution function of charged particles (electrons/ions), which depends on 3 variables in space, 3 in velocity and time. The main idea of this thesis is to rewrite the Vlasov equation in the form of a hyperbolic system using a semi-discretization of the velocity. This semi-discretization is achieved using the finite element method. The resulting model is called the reduced Vlasov equation. We propose different numerical methods to salve this new model efficiently: finite volume methods, semi-Lagrangian methods and discontinuous Galerkin methods
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Maftei, Radu. "Analyse stochastique pour la simulation de particules lagrangiennes : application aux collisions de particules colloïdes." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017AZUR4130/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la simulation de particules colloïdales. Plus précisément, nous nous intéressons aux particules dans un écoulement turbulent et modélisons leur dynamique par un processus lagrangien, leurs interactions comme des collisions parfaitement élastiques où l'influence de l'écoulement est modélisée par un terme de force sur la composante vitesse du système. En couplant les particules deux par deux et considérant leurs position et vitesse relatives, la collision parfaitement élastique devient une condition de réflexion spéculaire. Nous proposons un schéma de discrétisation en temps pour le système Lagrangien résultant avec des conditions aux bords spéculaires et prouvons que l'erreur faible diminue au plus linéairement dans le pas de discrétisation temporelle. La démonstration s’appuie sur des résultats de régularité de l'EDP Feynman-Kac et requiert une certaine régularité sur le terme de force. Nous expérimentons numériquement certaines conjectures, dont l’erreur faible diminuant linéairement pour des termes de force qui ne respectent pas les conditions du théorème. Nous testons le taux de convergence de l’erreur faible pour l’extrapolation de Romberg. Enfin, nous nous intéressons aux approximations Lagrangiennes/Browniennes en considérant un système Lagrangien où la composante vitesse se comporte comme un processus rapide. Nous contrôlons l'erreur faible entre la composante position du modèle Lagrangien et un processus de diffusion uniformément elliptique. Nous démontrons ensuite un contrôle similaire en introduisant une limite réfléchissante spéculaire sur le système Lagrangien et une réflexion appropriée sur la diffusion elliptiqueThis thesis broadly concerns colloidal particle simulation which plays an important role in understanding two-phase flows. More specifically, we track the particles inside a turbulent flow and model their dynamics as a stochastic process, their interactions as perfectly elastic collisions where the influence of the flow is modelled by a drift on the velocity term. By coupling each particle and considering their relative position and velocity, the perfectly elastic collision becomes a specular reflection condition. We put forward a time discretisation scheme for the resulting Lagrange system with specular boundary conditions and prove that the convergence rate of the weak error decreases at most linearly in the time discretisation step. The evidence is based on regularity results of the Feynman-Kac PDE and requires some regularity on the drift. We numerically experiment a series of conjectures, amongst which the weak error linearly decreasing for drifts that do not comply with the theorem conditions. We test the weak error convergence rate for a Richardson Romberg extrapolation. We finally deal with Lagrangian/Brownian approximations by considering a Lagrangian system where the velocity component behaves as a fast process. We control the weak error between the position of the Lagrangian system and an appropriately chosen uniformly elliptic diffusion process and subsequently prove a similar control by introducing a specular reflecting boundary on the Lagrangian and an appropriate reflection on the elliptic diffusion
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Lefrançois, Julie. "Optimisation du rendement d'une turbine multi-ailes à l'aide d'une méthode lagrangienne par particules vortex." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25539/25539.pdf.
Full text
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Sakiz, Marc. "Simulation numérique lagrangienne et modélisation eulérienne d'écoulements diphasiques gaz-particules en canal vertical." Marne-la-vallée, ENPC, 1999. http://www.theses.fr/1999ENPC9925.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'améliorer la compréhension et la modélisation des écoulements diphasiques gaz-solide en canal vertical, à partir de simulations numériques. Deux méthodes de calcul sont utilisées : une approche lagrangienne (suivi indépendant de la trajectoire de chaque particule) et une approche eulérienne d'ordre 2 (résolution directe d'équations sur la concentration, la vitesse moyenne et les contraintes cinétiques). La mise en équations eulériennes du mouvement des particules (équations d'évolution et conditions limites) est obtenue par une méthode de type cinétique des gaz (avec prise en compte de la rotation). Les caractéristiques de la phase dispersée sont choisies de telle sorte que l'influence de la turbulence du fluide sur les particules soit négligeable, de même que celle des particules sur le fluide. Les simulations lagrangiennes sont utilisées pour analyser finement les différents mécanismes de l'écoulement : interaction fluide/particule, collisions particule/particule, rebonds contre la paroi. Les effets de la rotation, du frottement entre particules et de la portance sont aussi étudiés. Parallèlement, ces résultats de simulation servent à valider indépendamment chacune des hypothèses nécessaires à l'établissement du modèle eulérien et à évaluer exactement l'erreur qu'elles apportent. Les lois de fermeture classiques sont testées (conditions limites, traînée, collisions, dispersion des contraintes), et des modifications sont éventuellement proposées et validées. Enfin, la comparaison directe des profils obtenus par les méthodes eulérienne et lagrangienne permet de tester le modèle eulérien complet et de discuter de son domaine de validité.
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Benabdallah, Moulay. "Simulation lagrangienne du transfert de chaleur dans un écoulement gaz-solide en conduite." Nancy 1, 1995. http://www.theses.fr/1995NAN10329.
Full textAbstract:
Dans un premier temps, une technique de simulation lagrangienne one-way a été mise en œuvre pour la prédiction du transfert de chaleur dans un écoulement gaz-solide en conduite. Cette simulation permet de calculer la température d'une particule le long de sa trajectoire, en tenant compte de l'échange de chaleur par conduction lors des collisions particule-particule et particule-paroi. Le transfert de chaleur par convection entre le gaz et la paroi ainsi qu'entre les particules et le gaz est pris en compte en supposant que le profil de température du gaz est uniforme dans une section de la conduite, et que le coefficient d'échange entre le gaz et la paroi n'est pas modifié par la présence des particules. Cette simulation one-way aboutit, lorsque l'écoulement est thermiquement établi, à un nombre de Nusselt de la suspension toujours inférieur ou égal à celui du gaz pur. De plus, le caractère négligeable du transfert de chaleur par collisions a été confirmé. Par ailleurs, une simulation eulérienne-lagrangienne two-way a été utilisée, et appliquée au cas des écoulements en conduite verticale et horizontale avec un flux de chaleur imposé à la paroi. Des résultats concernant le nombre de Nusselt de la suspension sont donnés pour différents taux de chargement, nombres de Reynolds de l'écoulement gazeux, et diamètres de la conduite. On a pu observer que les prédictions de la simulation sont plus conformes aux résultats expérimentaux avec cette méthode two-way
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Loubère, Raphaël. "Contribution au domaine des méthodes numériques Lagrangiennes et Arbitrary-Lagrangian-Eulerian." Habilitation à diriger des recherches, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00949809.
Full textAbstract:
Ce mémoire présente des travaux portant (i) sur les méthodes numériques lagrangiennes et (ii) sur le développement des méthodes dites arbitrairement lagrangienne-eulérienne (ALE). Ces deux thématiques ont en commun de tenter de résoudre les équations de la mécanique des fluides compressibles en multi-dimensions sur des maillages mobiles se déplaçant soit à la vitesse du fluide (lagrangienne), soit à une vitesse arbitraire (ALE). En particulier nous abordons les problèmes de viscosité artificielle, de consistance et précision, de stabilité, de consistance en volume, le traitement des points exceptionnels ou encore les lignes de glissement. Dans le chapitre ALE nous proposons des études sur les phase de projection conservative, correction a posteriori, reconnexion topologique de maillage ou de reconstruction d'interface dans des mailles mixtes. (iii) Une troisième partie propose un ensemble de sujets plus hétéroclites : reconstruction d'interface dans des schémas multi- matériaux sur maillage fixe, schémas cinétiques ultra rapides, et des schémas de type volumes finis d'ordre très élevé.
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Berchet, Adrien. "Modélisation par des méthodes lagrangiennes du transport sédimentaire induit par les mascarets." Thesis, Poitiers, 2014. http://www.theses.fr/2014POIT2319/document.
Full textAbstract:
Le travail effectué au cours de cette thèse s'inscrit au sein du projet ANR Mascaret, dont l'objectif est la compréhension du phénomène de mascaret, l'étude de ses conséquences sur l'environnement et sa sensibilité aux modifications de cet environnement. La contribution de cette thèse s'inscrit uniquement dans la partie numérique de ce projet. Seul l'aspect transport sédimentaire causé par le mascaret sera abordé. Le but est de construire un modèle numérique de transport sédimentaire général qui pourra notamment s'appliquer au cas du mascaret. Trois méthodes numériques sont explorées, une première permettant le suivi individuel des grains sédimentaires et deux autres permettant de suivre l'évolution de la concentration en grains au sein de l'écoulement. La première méthode considérera les plus petites échelles et sera appelée méthode tracker et consistera en un suivi individuel des grains sédimentaires. La seconde méthode, dite méthode particulaire, portera sur des échelles plus larges et le transport d'une concentration locale en grains sédimentaires. Enfin, la troisième méthode, que l'on appellera méthode des moments, s'intéressera aux échelles les plus larges en transportant un nuage de particules sédimentaires dans son ensemble grâce à une seule particule numérique caractérisée par les moments de sa distribution en concentration interne. Ceci permettra de caractériser le transport sédimentaire de manière locale qui se produit lors du passage d'un mascaret. Deux mascarets ondulés de nombre de Froude proches seront étudiés. Il sera notamment montré que le nombre de Froude n'est pas un critère permettant de caractériser le transport sédimentaire induit par les mascaretsThe work performed during this thesis is a part of the Mascaret ANR project, which aims to understand the phenomenon of tidal bore, the study of its impact on the environment and its sensitivity to changes in that environment. The contribution of this thesis lies solely in the numerical part of this project. Only the sediment transport caused by the tidal bore is discussed. The goal is to build a generic numerical model of sediment transport which can therefore be applied to the specific case of tidal bores. Three methods are explored, a first for individual tracking of sediment grains and two to model the concentration of grains in the flow. The first method considers the smallest scales and will be called tracking method and consists of individual tracking of sediment grains. The second method, called particle method, focuses on larger scales and the transport of local concentration of sedimentary grains. The third method, which we call moments method, will focus on the largest scales, carrying a cloud of sediment grains as a whole using a single numerical particle characterized by the moments of its internal concentration distribution. This will characterize the local sediment transport process occurring during the passage of a tidal bore. Two undulating bores will be studied whose Froude numbers are close. It will be shown in particular that the Froude number is not a criterion to deduce the intensity of the induced tidal bores sediment transport
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Pialat, Xavier. "Développement d'une méthode hybride eulérienne-lagrangienne pour la modélisation numérique de la phase particulaire dans les écoulements turbulents gaz-particules." Phd thesis, Ecole nationale superieure de l'aeronautique et de l'espace, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00224819.
Full textAbstract:
Les écoulements turbulents gaz-particules sont présents dans une large gamme d'applications, des procédés naturels (dispersion de polluants, sédimentation...) aux procédés industriels (turbomachines, lits fluidisés...).La modélisation numérique de tels écoulements offre en conséquence un large panel de modèles. La prédiction de la phase dispersée est ainsi effectuée dans le formalisme lagrangien ou dans le formalisme eulérien.
Il n'existe pourtant pas actuellement d'outil numérique permettant d'obtenir une résolution à moindre coût de l'écoulement (de l'ordre du coût d'une résolution eulérienne) tout en conservant une prédiction précise
dans toutes les zones de l'écoulement (comme le font les approches lagrangiennes suffisamment résolues).
Une méthode élégante pour résoudre ce type de problèmes réside dans l'utilisation d'une méthode hybride
couplant des approches issues de formalismes différents.
Ce travail vise donc à développer une méthode hybride eulérienne-lagrangienne pour la modélisation numérique de la phase dispersée dans les écoulements turbulents gaz-particules. A cette fin, le domaine spatial de l'écoulement est décomposé en sous-domaines dans lesquels une seule des deux approches est utilisée. Les deux approches couplées ont en commun la description en termes statistiques de la phase dispersée, effectuée à l'aide d'une fonction densité de probabilité (pdf) jointe fluide-particule. La première repose sur une discrétisation directe de l'équation d'évolution de la pdf à l'aide d'une méthode particulaire stochastique. La deuxième est basée sur la résolution des équations eulériennes des moments déduites de l'équation de la pdf (densité, vitesse moyenne et contraintes cinétiques particulaires . . . ), fermées à l'aide d'hypothèses supplémentaires, et discrétisées par volumes-finis.
Le couplage des deux approches est basé sur la description cinétique des flux de moments au travers des interfaces entre sous-domaines, permettant la mise en place de conditions aux limites bien posées. La condition à la limite de couplage concernant le lagrangien est spécifiée par la distribution des vitesses (ou pdf) des particules entrantes dans le domaine lagrangien. Cette pdf est déduite d'informations provenant à la fois des calculs lagrangien et eulérien de l'itération de couplage précédente. Cette pdf est alors simulée par une méthode statistique dite de réjection, permettant ainsi d'imposer les caractéristiques entrantes au domaine lagrangien. Les conditions aux limites imposées au domaine eulérien peuvent être de type Dirichlet (calcul lagrangien des moments à imposer) ou de type flux (décomposition des flux en une partie donnée par les particules sortantes du domaine lagrangien, l'autre par le calcul eulérien précédent).
Les deux approches, ainsi que les méthodes de couplage, sont codées en FORTRAN90, permettant une validation dans des configurations d'écoulements homogènes (écoulements cisaillés homogènes) et inhomogènes (écoulement de canal plan ascendant) par comparaison avec des résultats d'expériences numériques. La méthode hybride est ainsi appliquée dans des situations fortement déséquilibrée (canal plan) pour lesquelles l'approche eulérienne ne permet une prédiction adéquate de l'écoulement. L'utilisation de la méthode hybride améliore sensiblement cette prédiction et démontre ainsi la faisabilité et l'intérêt d'une telle méthode.
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Hoenen, Olivier. "Parallélisation de méthodes adaptatives semi-Lagrangiennes pour la résolution de l'équation de Vlasov." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. http://www.theses.fr/2008STR13078.
Full textAbstract:
La compréhension de phénomènes en physique des plasmas est un thème de recherche important, en relation avec plusieurs grands projets internationaux. Lorsque le modèle cinétique est utilisé pour simuler numériquement de tels phénomènes, l'évolution des particules chargées dans le plasma est alors décrite par l'équation de Vlasov. Il s'agit d'une équation aux dérivées partielles posée dans l'espace des phases, qui compte 6 dimensions dans le cas réel. La résolution numérique de cette équation représente par conséquent une énorme quantité de données et de calculs. Cette thèse s'intéresse à la mise en oeuvre informatique de méthodes de résolution basées sur des maillages adaptatifs. Nous nous sommes principalement concentrés sur la parallélisation de ces méthodes en visant des architectures à mémoire distribuée. A l'aide d'un premier solveur parallèle disposant de mécanismes d'une grande adaptativité, nous avons mis en évidence le surcoût lié à l'adaptation du maillage et au caractère imprévisible des communications. Nous avons ensuite utilisé une méthode d'adaptation du maillage qui nous a permis de proposer un nouveau solveur par bloc, dont la parallélisation est axée sur la régularisation de la structure de données et des communications. Le recouvrement des communications par les calculs et l'équilibrage dynamique de la charge nous permettent alors d'obtenir un code adaptatif et parallèle efficace pour un espace des phases à 4 dimensions, résultat qui n'a été obtenu jusqu'à présent que pour des architectures à mémoire partagéeUnderstanding phenomena in plasma physics is an important research area which is associated with several international projects. When numerical simulation of these phenomena is performed by using the kinetic model, charged particles evolution is given by the Vlasov equation. It is a partial differential equation that lies in phase space, which is a 6 dimensional space in the real case. Thus, the numerical resolution of such an equation represents a huge amount of data and computations. In this thesis, we are interested in the efficient implementation of numerical methods based on adaptative meshes. More precisely, we are concerned about their parallelization for distributed memory architectures. We have developped a first parallel solver which uses some highly adaptive mechanisms. We have shown that the overhead of such a solver is associated with the mesh adaptation mechanism and with non predictable communications. Then we have used another mesh adaptation mechanism in order to propose a new block-based solver. For the parallelization of this second solver, priority is given to regularization of both data structure and communications. We have used communication overlapping with computations and dynamic load balancing to make this adaptive solver efficient for a 4 dimensional phase space. Currently, such results were acheived only on shared memory architectures
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Cherfils, Catherine. "Approximation numérique des écoulements compressibles par des méthodes lagrangiennes sur des maillages non structurés." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066142.
Full textAbstract:
Rappels sur les triangulations de delaunay; etude d'un algorithme de reconnexion de maillages triangulaires. Presentation d'une methode lagrangienne de volumes finis. Definition d'un algorithme de deplacement des noeuds du maillage a partir des vitesses obtenues par resolution de problemes de riemann
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Szewc, Kamil. "Développement d'une approche particulaire de type SPH pour la modélisation des écoulements multiphasiques avec interfaces variables." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0328/document.
Full textAbstract:
L'approche Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) est une méthode de calcul pour simuler des écoulements fluides avec une méthode Lagrangienne de type suivi de particules. A l'inverse des méthodes Euleriennes, ce type d'approche ne nécessite pas de maillage. C'est là l'un des atouts majeurs de l'approche SPH puisqu'elle permet de s'affranchir des méthodes de suivi d'interfaces couramment utilisées dans les approches Euléeriennes (par exemple Volume-of-Fluid, Level-Set ou Front-Tracking). L'approche SPH est donc de plus en plus utilisée dans les domaines de l'hydro-ingénierie et de la géophysique notamment de part le traitement naturel des écoulements à surface libre dans la méthode SPH. Cependant, l'approche SPH n'est utilisée que depuis peu pour simuler des écoulements multiphasiques complexes et de nombreux problèmes restent en suspens, notamment concernant une formulation adéquate ou le micro-mélange aux interfaces. L'un des principaux enjeux de ces travaux de thèse est d'analyser de façon objective les différentes approches de type SPH existantes et d'évaluer leur capacité à simuler des écoulements multiphasiques complexes. Ainsi, la modélisation des phénomènes liés à la tension de surface a été réalisée et validée via l'utilisation de techniques de type Continuum Surface Force. Les phénomènes de convection naturelle ont quant à eux été modélisés grâce à une nouvelle formulation plus générale (non-Boussinesq). Une partie de ces travaux est dédiée à l'étude des problèmes de micro-mélange aux interfaces: les effets indésirables (notamment la fragmentation de l'interface) sont analysés et des solutions sont proposées. Une autre part de travail porte sur la modélisation des mouvements ascendants de bulles dans des liquides, avec l'inclusion des interactions entre bulles. Des simulations SPH ont été réalisées pour différents régimes d'écoulement, chacun d'eux correspondant à un ratio spécifique entre la tension de surface, la viscosité et la flottabilité. Les prédictions numériques de la topographie des bulles, de leur vitesse ainsi que de leur coefficient de trainée ont été validées. Pour ce faire, les résultats numériques ont été comparés non seulement aux données expérimentales de référence mais également à d'autres simulations numériques de bulles ascendantes. Dans ces travaux de thèse, une étude détaillée des concepts liés aux contraintes d'incompressibilité a été réalisée. Dans cet objectif, deux traitements différents ont été comparés: l'approche faiblement compressible (où une équation d'état adéquate est choisie) et l'approche incompressible (où une projection des champs de vitesse sur un espace sans divergence est réalisée de deux facons différentes). La pertinence de ces modèles pour des simulations d'écoulements multiphasiques est également évaluée. Les problèmes associés aux paramètres numériques sont discutés et un choix approprié de ces paramètres est proposé. Pour ce faire, de nombreux calculs de validation en deux et trois dimensions ont été réalisés. Enfin, une extension est proposée pour simuler les phénomènes liés à l'ébullition via une approche SPH. Ce sujet étant encore en friche, de nouvelles idées et schémas sont proposés pour le changement de phase liquide-vapeur dans l'approche SPHSmoothed Particle Hydrodynamics (SPH) is a fully Lagrangian, particle based approach for fluid-flow simulations. One of its advantages over Eulerian techniques is no need of a numerical grid. Therefore, there is no necessity to handle the interface shape as it is done in Volume-of-Fluid, Lavel-Set or Front-Tracking methods. Thus, the SPH approach is increasingly used for hydro-engineering and geophysical applications involving free-surface flows where the natural treatment of evolving interfaces makes it an attractive method. However, for real-life multi-phase simulations this method has only started to be considered and many problems like a proper formulation or a spurious fragmentation of the interface remain to be solved. One of the aims of this work is to critically analyse the existing SPH variants and assess their suitability for complex multi-phase problems. For modelling the surface-tension phenomena the Continuum Surface Force (CSF) methods are validated and used. The natural convection phenomena are modeled using a new, more general formulation, beyond the Boussinesq approximation. A substantial part of the work is devoted to the problem of a spurious fragmentation of the interface (the micro-mixing of SPH particles). Its negative effects and possible remedies are extensively discussed and a new variant is proposed. Contrary to general opinion, it is proven that the micro-mixing is not only the problem of flows with neglegible surface tension. A significant part of this work is devoted to the modelling of bubbles rising through liquids, including bubble-bubble interactions. The SPH simulations were performed for several flow regimes corresponding to different relative importance of surface tension, viscosity and buoyancy effects. The predicted topological changes, bubble terminal velocity and drag coefficients were validated with respect to reference experimental data and compared to other numerical methods. In the work, fundamental concepts of assuring the incompressibility constraint in SPH are also recalled. An important part of work is a thorough comparison of two different incompressibility treatments: the weakly compressible approach, where a suitably chosen equation of state is used, and truly incompressible method (in two basic variants), where the velocity field is projected onto a divergence-free space. Their usefulness for multi-phase modelling is discussed. Problems associated with the numerical setup are investigated, and an optimal choice of the computational parameters is proposed and verified. For these purposes the study is supported by many two- and three-dimensional validation cases. In addition, the present work opens new perspectives to future simulations of boiling phenomena using the SPH method. First ideas and sketches for the implementation of the liquid-vapour phase change are presented
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Respaud, Thomas. "Etude du couplage de méthodes numériques pour les équations de Vlasov-Maxwell." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00526817.
Full textAbstract:
Une nouvelle méthode est proposée pour la simulation des plasmas utilisant le modèle cinétique qui couple les équations de Vlasov pour la distribution des particules et de Maxwell pour la contribution des champs électromagnétiques. Cette méthode est semi-Lagrangienne, elle utilise une grille de l'espace des phases et se sert des caractéristiques de l'équation de Vlasov. Ces caractéristiques sont suivies en avançant dans le temps, ce qui permet plusieurs avantages par rapport à la méthode classique. Déjà, cette méthode est explicite, ce qui permet une montée en ordre facilitée qui peut offrir davantage de stabilité, et la possibilité de construire des schémas qui conservent la charge en utilisant ses similitudes avec les méthodes PIC. Ceci est fondamental pour s'assurer que les solutions calculées sont bien physiques.
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Nodet, Maëlle. "Modélisation mathématique et assimilation de données lagrangiennes pour l'océanographie." Phd thesis, Université de Nice Sophia-Antipolis, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011159.
Full textAbstract:
Dans ce travail nous nous sommes intéressés à des problèmes de modélisation et d'assimilation de données en océanographie, tant d'un point de vue théorique que numérique. L'étude de l'océan est cruciale pour de nombreuses raisons (changement climatique, météorologie, navigation commerciale et militaire, etc.). Dans une première partie nous étudions les équations primitives linéaires tridimensionnelles de l'océan, et nous donnons des résultats nouveaux de régularité en calculant explicitement le terme de pression. Dans une deuxième partie nous étudions l'assimilation variationnelle de données lagrangiennes dans un modèle d'océan. L'assimilation de données est l'ensemble des méthodes qui permettent de combiner de façon optimale, en vue d'effectuer des prévisions, deux sortes d'informations disponibles sur un système physique : les observations d'une part et les équations du modèle d'autre part. Nous utilisons une méthode variationnelle pour assimiler des données lagrangiennes, à savoir les positions de flotteurs dérivant dans l'océan. Nous commençons par établir de nouvelles estimations a priori pour les équations primitives afin d'étudier le problème théorique de contrôle optimal associé. Puis nous décrivons l'implémentation de la méthode variationnelle dans un modèle réaliste d'océan aux équations primitives. Enfin nous effectuons de nombreuses expériences numériques et notamment plusieurs études de sensibilité, qui montrent que l'assimilation de données lagrangiennes est techniquement réalisable et pertinente d'un point de vue océanographique.
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Hernandez, Fabrice. "Comparaison et combinaison de données altimétriques et lagrangiennes. Application à la campagne SEMAPHORE-93." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30295.
Full textAbstract:
Cette these porte sur l'etude de l'ocean a travers des mesures satellitales et lagrangiennes. Les satellites altimetriques fournissent une mesure de la topographie de la surface des oceans, donc des courants geostrophiques. On suit aussi les courants marins a travers les trajectoires argos des bouees derivantes. On compare puis combine les donnees altimetriques et lagrangiennes, qui decrivent chacune en partie la circulation oceanique. Deux zones sont distinctes sont etudiees. Le pacifique tropical, avec les donnees altimetriques de geosat et les bouees derivantes du programme toga durant la periode 1987-1989, pour comparer leurs composantes oceaniques a grande echelle. Puis l'atlantique nord-est, dans le bassin acores-canaries, pour etudier la circulation mesoechelle associee au courant des acores, a l'aide des mesures de semaphore-93. Une etude de strategie de lacher des flotteurs a ete effectuee lors de la preparation de cette campagne, par une optimisation de la distribution des bouees a l'aide d'un algorithme genetique. On montre que le deploiement des bouees doit etre decale vers l'ouest de la zone, avec une distance optimale de 90-100 km entre chacune des bouees. Les donnees oceaniques de la campagne sont comparees aux mesures altimetriques des missions topex/poseidon et ers-1. Le lacher de plus de 100 bouees derivantes de trois types differents ainsi que les mesures hydrologiques de juillet a novembre 1993 nous permettent de 1) verifier la precision des donnees altimetriques, meilleure que 5 cm ; 2) mettre en evidence l'apport de l'altimetrie pour la cartographie de la circulation oceanique ; 3) quantifier la dynamique de cette zone de l'ocean, en termes de circulation moyenne, de dispersion lagrangienne et de turbulence mesoechelle (tenseur de reynolds). Enfin, on etudie la composante ageostrophique du courant en surface en comparant les trajectoires de differents types de bouees et le vent
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Pu, Shiliang. "Développement de méthodes interférométriques pour la caractérisation des champs de particules." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES049.
Full textAbstract:
Cette étude concerne le développement de deux méthodes optiques de caractérisation des écoulements diphasiques : ILIDS (Interferometric Laser Imaging for Droplet Sizing) et la DIH (Digital In-line Holography). Dans le cas de ILIDS, le champ de particules est éclairé par une nappe laser. Les images, volontairement en défaut de mise au point, sont enregistrées par une caméra CCD. Nous avons montré qu'il était possible d'accéder à la distribution des diamètres et des vitesses des particules dans une section bidimensionnelle au moyen d'un équipement classique de PIV (Particle Image Velocimetry). Dans le cas de DIH, le champ de particules est éclairé par un faisceau laser. La figure de diffraction est enregistrée par un CCD et les images sont restituées numériquement. L'influence de la fonction de fenêtrage a été étudiée. Les résultats expérimentaux montrent que l'on peut accéder à la taille et à la position tridimensionnelle des particules dans un volumeWe have studied two optical methods for particle field characterization: ILIDS (Interferometric Laser Imaging for Droplet Sizing) and DIH (Digital In-line Holography). In the case of ILIDS, the particle field is illuminated by a laser sheet and the defocused images are recorded by a CCD camera. We have developed an image processing method. We show that the particle diameter and velocity distribution in a plane can be measured by using a common PIV (Particle Image Velocimetry) system. In DIH case, the particle field is illuminated by a laser beam and the in-line diffraction pattern is directly recorded by a CCD camera. Then, the 3D volume can be numerically reconstructed. We have firstly studied the influence of windowing function. Then, we have developed an image processing method which can give particle 3D location and diameter from the reconstructed image. The experimental tests shows that the two techniques can give reliable results for two-phase flows measurement
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Jolles, Anne. "Résolution des équations de navier-Stokes par des méthodes particules-maillage." Paris 6, 1989. http://www.theses.fr/1989PA066258.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objet l'étude d'écoulements bidimensionnels de fluides visqueux incompressibles. On s'intéresse a la résolution des équations de Navier-stokes que l'on discrétise par une méthode particulaire basée sur une description a la fois lagrangienne (pour le tourbillon) et eulérienne (pour la vitesse). Le premier chapitre rappelle le principe de la méthode particle-in-cell (pic) utilisée pour l'étude d'un fluide incompressible non visqueux en domaine non borne. Dans le second chapitre, on propose une méthode particules-maillage construite comme une extension de la méthode pic au cas visqueux. Le troisième chapitre est consacre a la prise en compte des conditions aux limites dans la méthode particules-maillage et a la résolution des équations de Navier-stokes en domaine borne. Enfin, dans le dernier chapitre, on s'intéresse aux écoulements possédant des zones de tourbillon fortement concentre. On présente une méthode de superposition et un exemple d'application: l'étude de l'interaction des tourbillons du sillage d'un avion dans un écoulement cisaille.
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Adouobo, Tokou Bernard. "Simulations numériques des méthodes particulaires et particules-maillage sur machines parallèles." Le Havre, 1998. http://www.theses.fr/1998LEHA0011.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objet la parallélisassions des méthodes vortex de type particule-particule (PP), particule-maillage (PIC-TSC) et particule-particule/particule-maillage (P3M). On s'intéresse à la résolution des équations de Navier-Stokes 3D, dans le cadre des écoulements de fluides visqueux incompressibles en milieu non borné. Dans un premier temps, nous decrivons les méthodes numériques et les calculateurs parallèles utilisés pour les simuler. Nous présentons une méthode de corrections locales (P3M) dont le but est d'améliorer à la fois la précision de la méthode pic-tsc et le cout de la méthode particulaire directe (PP). Ensuite, nous proposons des algorithmes parallèles qui sont bases sur l'optimisation des calculs, la minimisation des communications entre processeurs et la bonne gestion des places mémoires. Pour la méthode PP, les algorithmes reposent sur une distribution équitable des particules aux processeurs et des déplacements circulaires sur ces derniers des données dont ils ont besoin pour leurs exécutions. Concernant la méthode PIC-TSC que nous avons étudiée, deux types d'algorithmes parallèles ont été proposés. Dans le premier algorithme, on fait un découpage régulier de la grille en sous-grilles de même taille. Puis, on réalise des recouvrements des sous-domaines à cause de la spécificité du schéma TSC. La distribution des données consiste à allouer une sous-grille recouverte et ses particules à chaque processeur. Dans le second algorithme parallèle, nous prenons en compte la situation d'une répartition irrégulière des particules sur la grille. Les particules sont distribuées équitablement aux processeurs et la grille leur est initialement diffusée. On commande par la suite à chaque processeur d'effectuer des opérations, soit sur des blocs de nœuds, soit sur des lots de particules. La parallélisassions de la méthode p3m a consisté à utiliser simultanément les deux algorithmes parallèles de la méthode PIC-TSC. Des programmations pm et de parallélisme de données de ces algorithmes ont été réalisées et des résultats de performance sont donnés. L'extensibilité et la portabilité de tous nos algorithmes parallèles ont été prouvées. Enfin, nous présentons des résultats numériques de précision et de stabilité appliqués au transport d'anneau tourbillonnaire.
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Jacquier, Sandra. "Méthodes approchées pour les propriétés optiques d'agrégats de particules sphériques non absorbantes." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00137499.
Full textAbstract:
De nombreux processus industriels mettent en œuvre des suspensions solides-liquides (eg : les peintures). Ces suspensions, constituées initialement de particules primaires solides, contiennent de nombreux agrégats modifiant leurs propriétés d'usage. Les méthodes de caractérisation de ces suspensions font intervenir la diffusion de la lumière (théorie de Mie). Or, la théorie de Mie (1908) est rarement applicable aux problèmes pratiques puisque l'objet diffusant doit être une sphère. Les granulomètres traditionnels qui utilisent cette théorie, ne permettent pas de mesurer les agrégats. Une extension de cette dernière, aux agrégats, a été donnée par Xu (1995-2003) : GMM (Generalized Multiparticle Mie solution). Mais les temps de calcul des propriétés optiques via cette théorie (exacte) ne permettent pas d'envisager dans l'immédiat une utilisation en temps réel. Ce sujet de thèse s'est donc orienté sur la recherche de méthodes approchées pour les propriétés optiques d'agrégats de particules sphériques non absorbantes.Dans un premier temps, l'étude des paramètres influençant les sections efficaces de diffusion (Csca) et de radiation de pression (Cpr) d'agrégats obtenues avec la méthode exacte, a révélé:
- que les différentes configurations d'un agrégat suivant sa forme ou le nombre de particules primaires qu'il contient sont parfaitement discernables,
-que le nombre de particules primaires est le paramètre pertinent dans le cas des faibles paramètres de taille ( ),
- qu'il existe, pour un agrégat constitué d'un nombre donné de particules primaires, deux configurations extrêmes (chaîne et compacte) entre lesquelles les sections efficaces des autres évoluent.
Par la suite, il a été évalué vis-à-vis de la méthode exacte, sept méthodes approchées (choisies en fonction des remarques précédentes) permettant d'obtenir la section efficace de diffusion :
- les méthodes assimilant l'agrégat à une sphère compacte (SC) ou creuse (SP) sont inappropriées
- les méthodes utilisant une dimension fractale sont quant à elles peu concluantes sur des agrégats contenant un faible nombre de particules primaires.
- la méthode PBK (Percival-Berry-Khlebtsov) est valable pour avec une erreur qui augmente avec l'indice du matériau.
- la méthode DA (ou DAr, Diffraction Anormale) est correcte pour et est moins sensible à l'augmentation de l'indice de réfraction.
- la méthode IRE (Indice de Réfraction Effectif), est la méthode approchée pouvant être envisagée sur l'ensemble des paramètres de taille et a fait l'objet d'une étude complémentaire (fonction de correction, forme de l'objet équivalent).
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Dorogan, Kateryna. "Schémas numériques pour la modélisation hybride des écoulements turbulents gaz-particules." Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00820978.
Full textAbstract:
Les méthodes hybrides Moments/PDF sont bien adaptées pour la description des écoulements diphasiques turbulents, polydispersés, hors équilibre thermodynamique. Ces méthodes permettent d'avoir une description assez fine de la polydispersion, de la convection et des termes sources non-linéaires. Cependant, les approximations issues de telles simulations sont bruitées ce qui, dans certaines situations, occasionne un biais. L'approche alternative étudiée dans ce travail consiste à coupler une description Eulerienne des moments avec une description stochastique Lagrangienne à l'intérieur de la phase dispersée, permettant de réduire l'erreur statistique et d'éliminer le biais. La mise en oeuvre de cette méthode nécessite le développement de schémas numériques robustes. Les approches proposées sont basées sur l'utilisation simultanée des techniques de relaxation et de décentrement, et permettent d'obtenir des approximations stables des solutions instationnaires du système d'équations aux dérivées partielles, avec des données peu régulières provenant du couplage avec le modèle stochastique. Une comparaison des résultats de la méthode hybride Moments-Moments/PDF avec ceux issus de la méthode hybride ''classique'' est présentée en termes d'analyse des erreurs numériques sur un cas de jet co-courant gaz-particules.
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Dekeyser, Jean-Luc. "Architectures et algorithmes parallèles pour les méthodes Monte-Carlo en physique des particules." Lille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LIL10075.
Full textAbstract:
La simulation en physique des particules est un gros consommateur de temps CPU. De plus, la plupart des logiciels de simulation existants ont été écrits en FORTRAN pour des machines séquentielles. Aussi avons-nous voulu développer de nouveaux algorithmes pour des architectures présentant un aspect parallèle. Une implémentation de type multi-événements a été étudiée et complètement réalisée sur une architecture de type maître/esclaves. Nous poursuivons par l'étude de la vectorisation des algorithmes de simulation, la partie géométrique a été vectorisée et testée sur un CYBER 205. Enfin, une approche Ada pour ce type de problème, avec les notions de type d'objets, de paquettage générique et de multi-tâches est ensuite présentée.
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Bechereau, Marie. "Élaboration de méthodes Lattice Boltzmann pour les écoulements bifluides à ratio de densité arbitraire." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLN059/document.
Full textAbstract:
Les extensions bifluides des méthodes Lattice Boltzmann à frontière libre utilisent généralement des pseudopotentiels microscopiques pour modéliser l'interface. Nous avons choisi d'orienter nos recherches vers une méthode Lattice Boltzmann à capture d'interface où la fraction massique d'un des deux fluides, inconnue, est transportée. De nombreux travaux ont montré les difficultés des méthodes Lattice Boltzmann à traiter des systèmes bifluides, et ce d'autant plus que le ratio de densité est important. Nous expliquerons l'origine de ces problèmes en mettant en évidence le manque de diffusion numérique pour capturer précisément les discontinuités de contact. Pour régler cet obstacle, nous proposerons une formulation Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) des méthodes Lattice Boltzmann. Cela permet de séparer le traitement des ondes matérielles de celui des ondes de pression. Une fois l'étape ALE terminée, une phase de projection ramène les variables sur la grille eulérienne de calcul initiale. Nous expliquons comment obtenir une procédure de projection ayant une précision d'ordre 2 et une interface fine et dépourvue d'oscillations. Il sera montré que la fraction massique satisfait un principe du maximum discret et qu'elle reste donc entre 0 et 1. Les simulations numériques sont en accord avec la théorie. Même si notre méthode n'est pour le moment utilisée que pour simuler des écoulements de fluides non visqueux (Equations d'Euler), nous sommes convaincus qu'elle pourra être étendue à des simulations d'écoulements bifluides visqueuxTwo-fluid extensions of Lattice Boltzmann methods with free boundaries usually consider ``microscopic'' pseudopotential interface models. In this paper, we rather propose an interface-capturing Lattice Boltzmann approach where the mass fraction variable is considered as an unknown and is advected. Several works have reported the difficulties of LBM methods to deal with such two-fluid systems especially for high-density ratio configurations. This is due to the mixing nature of LBM, as with Flux vector splitting approaches for Finite Volume methods. We here give another explanation of the lack of numerical diffusion of Lattice Boltzmann approaches to accurately capture contact discontinuities. To fix the problem, we propose an arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation of Lattice-Boltzmann methods. In the Lagrangian limit, it allows for a proper separated treatment of pressure waves and advection phenomenon. After the ALE solution, a remapping (advection) procedure is necessary to project the variables onto the Eulerian Lattice-Boltzmann grid.We explain how to derive this remapping procedure in order to get second-order accuracy and achieve sharp stable oscillation-free interfaces. It has been shown that mass fractions variables satisfy a local discrete maximum principle and thus stay in the range $[0,1]$. The theory is supported by numerical computations of rising bubbles (without taking into account surface tension at this current state of development).Even if our methods are currently used for inviscid flows (Euler equations) by projecting the discrete distributions onto equilibrium ones at each time step, we believe that it is possible to extend the framework formulation for multifluid viscous problems. This will be at the aim of a next work
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Blondel, Oriane. "Dynamiques de particules sur réseaux avec contraintes cinétiques." Paris 7, 2013. http://www.theses.fr/2013PA077156.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, je m'intéresse à des modèles stochastiques de particules sur réseaux qui suivent une dynamique de Glauber avec contraintes cinétiques (KCSM), et particulièrement aux modèle Est et FA-1f. Ces modèles sont apparus en physique pour l'étude des systèmes vitreux. Dans ce document se trouve d'abord un résumé en français de son contenu. Puis viennent trois chapitres présentant le cadre dans lequel mes travaux s'inscrivent et montrant à la fois leurs contributions et à quelles notions et techniques ils font appel. Je centre ma présentation des KCSM sur les objets et résultats qui ont joué un rôle direct dans mes recherches. Mes articles sont regroupés en annexe avec éventuellement quelques extensions retranchées pour lE publication. Le premier chapitre est une introduction aux KCSM. Le deuxième chapitre présente des résultats hors équilibre pour les KCSM. J'expose d'abord des résultats de relaxation locale ; pour le modèle FA-1f il s'agit d'un travail commun avec N. Cancrini, F. Martinelli, C. Roberto et C. Toninelli. J'étudie ensuite la progression d'un front dans le modèle Est, et montre un théorème de forme ainsi qu'un résultat d'ergodicité pour le processus vu du front. Ce résultat repose sur la quantication de la relaxation locale du processus vu du front plutôt que sur des arguments classiques de sous-additivité. Le dernier chapitre explore des questions liées à la dynamique des KCSM à basse température (soit à haute densité). Je rappelle des résultats asymptotiques sur le trou spectral des modèles Estet FA-1f et propose quelques heuristiques et conjectures. Je m'intéresse ensuite au comportement à basse température du coecient de diusion d'un traceur dans un KCSM, dans l'optique de donner des réponses rigoureuses à des questions posées dans la littérature physiqueThis thesis is about stochastic lattice models of particle systems with Glauber dynamics and /kinetic constraints (KCSM), more specically the East and FA-1f models. These models were introduced in physics for the study of glassy systems. In this document one nds rst a summary of its contents (in French), then three introductory chapters in which I present the context of my works and show both what what my contributions add to the picture and on which notions and techniques they rely. In my presentation of KCSM, I focus on objects and results that are directly related to my research. Finally my papers are assembled in the Appendix, in some cases with extensions that were cut o for publication. The rst chapter is an introduction to KCSM. The second chapter presents non-equilibrium issues for KCSM. First I give results about out-of-equilibrium local relaxation; in the FA-1f mode it is a joint work with N. Cancrini, F. Martinelli, C. Roberto and C. Toninelli. Then I study the progression of a front in the East model and show a shape theorem as well as an ergodicity result for the process seen from the front. This result relies on quantifying the local relaxation of the process seen from the front rather than using classic sub-additivity arguments. The last chapter explores low-temperature (or high density) dynamics of KCSM. I rst recali asymptotic results about East and FA-1f spectral gaps and oer some heuristics and conjectures. I then focus on the low temperature behaviour of the diusion coecient of a tracer in a KCSM, so as to give rigorous answers to questions raised in the physics literature
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Lominé, Franck. "Écoulements de particules dans un milieu poreux." Rennes 1, 2007. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00198209.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objet l'étude expérimentale et numérique de l'écoulement de particules dans un empilement de sphères plus grosses. Un dispositif expérimental a été mis au point pour étudier la dispersion latérale et le temps moyen de séjour d'un paquet de particules dans un milieu poreux. Nous avons en particulier déterminé la dépendance du temps moyen de transit en fonction du nombre de particules en écoulement, de la taille des particules et de la hauteur du milieu poreux. Nous avons également caractérisé la dépendance du coefficient de dispersion latéral avec le nombre de particules transitant dans la structure poreuse. Dans un deuxième temps, nous avons développé des modèles de simulations numériques basés sur les méthodes « Event-Driven » et « dynamique moléculaire de sphères molles ». Ceux-ci nous ont permis de compléter l'étude expérimentale en analysant l'influence de divers paramètres supplémentaires. L'accès à l'intérieur du milieu poreux a permis une analyse plus fine de la dispersion des particules. Enfin, nous avons abordé la possibilité d'utiliser le phénomène de percolation spontanée pour réaliser un mélangeur. Grâce à l'outil numérique, nous avons réalisé et caractérisé des mélanges de particules de tailles différentes. Nous avons alors montré que ce procédé s'avère être un moyen simple et efficace pour obtenir des mélanges homogènes de particulesThis work deals with experimental and numerical investigations on particles flow through a packing of larger spheres. We built an experimental device to study lateral dispersion and the mean transit time of a blob of particles through a porous medium. Particularly, we determined the dependence of the mean transit time on the number of particles, on particle size and on the height of the porous medium. We also characterized the dependence of the lateral dispersion coefficient on the number of particles moving in the porous structure. Then, we developed numerical simulation models based on « Event-Driven » and « molecular dynamic of soft spheres » methods. Those allowed us to supplement the experimental study by analyzing the influence of various additional parameters. The access inside the porous medium allowed a finer analysis of particles dispersion. Finally, we approached the possibility of using the spontaneous percolation phenomenon to produce a mixer. Thanks to the numerical tool, we carried out and characterized mixtures of particles of different sizes. We showed that this process proves to be a simple and effective method to obtain homogeneous mixtures of particles
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Kong, Jian Xin. "Contribution à l'analyse numérique des méthodes de couplage particules-grille en mécanique des fluides." Habilitation à diriger des recherches, Grenoble 1, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00343556.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'étude numérique des méthodes du couplage particules-grille (ou appelée methode de vortex in cell) en écoulements bidimensionnels de fluides incompressibles, tant parfait que peu visqueux. Dans la première partie de ce travail on s'intéresse a la resolution numérique des équations d'Euler incompressibles par des méthodes de vortex in cell (vic). On propose une technique itérative pour en améliorer la précision et on montre sur des cas tests l'efficacité de ces techniques. Dans la seconde partie, on montre la convergence pour les équations de navier-stokes d'une methode de vortex utilisant la diffusion numérique produite par la reinitialisation des particules pour simuler la diffusion physique. On définit un schéma vic base sur les techniques de la première partie et on l'utilise pour la simulation de turbulence bidimensionnelle périodique. On obtient les premiers résultats satisfaisants par methode de vortex in cell pour ce cas test difficile
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Guisset, Sébastien. "Modélisation et méthodes numériques pour l'étude du transport de particules dans un plasma chaud." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0117/document.
Full textAbstract:
Les modèles aux moments angulaires constituent des descriptions intermédiaires entre les modèles cinétiques et les modèles fluides. Dans ce manuscrit, les modèles aux moments angulaires basés sur un principe de minimisation d'entropie sont étudiés pour des applications en physique des plasmas. Ce mémoire se découpe en trois parties. La première est une contribution à la modélisation en physique des plasmas à travers le formalisme des modèles aux moments angulaires. Dans celle-ci, le domaine de validité de ces modèles est étudié en régimes non-collisionels. Il est également montré que les opérateurs de collisions proposés pour le modèle M1 permettent de retrouver des coefficients de transport plasma précis. La deuxième partie de ce document concerne la dérivation de méthodes numériques pour l'étude du transport de particules en temps long. Dans ce cadre, des schémas numériques appropriés pour le modèle M1, préservant l'asymptotique, sont construits et validés numériquement. La troisième partie représente un premier pas significatif vers la modélisation multi-espèces. Ici, le modèle aux moments angulaire M1, construit dans un référentiel mobile, est appliqué à la dynamique des gaz raréfiés. Les propriétés de ce modèle sont détaillées, un schéma numérique est proposé et une validation numérique est menéeAngular moments models represent alternative descriptions situated in between the kinetic and the fluid models. In this work, angular moments models based on an entropy minimisation principle are considered for plasma physics applications. This manuscript is organised in three parts. The first one is a contribution to plasma physics modelling within the formalism of angular moments models. The validity domain of angular moments models in collisionless regimes is studied. It is also shown that the collisional operators proposed for the M1 angular moments model enable to recover accurate plasma transport coefficients. The second part of this document deals with the derivation of numerical methods for the long timescales particle transport. Appropriate asymptotic-preserving numerical schemes are designed for the M1 angular moments model and numerical validations are performed. The third part represents a first important step toward multi-species modelling. The M1 angular moments model in a moving frame is introduced and applied to rarefied gas dynamics. The model properties are highlighted, a numerical scheme is proposed and a numerical validation is carried out
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Mathieu, Olivier. "Application des méthodes de l'intelligence artificielle à l'analyse de données en physique des particules." Aix-Marseille 2, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX22058.
Full textAbstract:
Ce travail realise en prolog est une introduction de l'intelligence artificielle a l'analyse de donnees en physique des particules. Nous avons realise un environnement interactif d'aide a l'analyse. Il integre la connaissance de la structure de donnees et des logiciels standard de l'experience aleph, et offre un langage de programmation specialise. Cet environnement permet de decrire les taches d'analyse dans un formalisme clair et concis, puis de les figer afin de les utiliser comme bases pour des taches plus avancees. Il est par ailleurs assez ouvert pour recevoir une base de faits decrivant le monde physique qui pourrait en faire un systeme expert
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Barge, Alexis. "Propriétés lagrangiennes de l'accélération turbulente des particules fluides et inertielles dans un écoulement avec un cisaillement homogène : DNS et nouveaux modèles de sous-maille de LES." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEC012/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur l’étude de l’accélération de particules fluides et inertielles en déplacement dans une turbulence soumise à un gradient de vitesse moyen. L’objectif est de récupérer des données de référence afin de développer des modèles LES stochastiques pour la prédiction de l’accélération de sous-maille et l’accélération de particules inertielles dans des conditions inhomogènes. La modélisation de l’accélération de sous-maille est effectuée à l’aide de l’approche LES-SSAM introduite par Sabel’nikov, Chtab et Gorokhovski[EPJB 80:177]. L’accélération est modélisée à l’aide de deux modèles stochastiques indépendants : un processus log-normal d’Ornstein-Uhlenbeck pour la norme d’accélération et un processus stochastique Ornstein-Uhlenbeck basé sur le calcul de Stratonovich pour les composantes du vecteur d’orientation de l’accélération. L’approche est utilisée pour la simulation de particules fluides et inertielles dans le cas d’une turbulence homogène isotrope et dans un cisaillement homogène. Les résultats montrent une amélioration des statistiques à petites échelles par rapport aux LES classiques. La modélisation de l’accélération des particules inertielles dans le cisaillement homogène est effectuée avec l’approche LES-STRIP introduite par Gorokhovski et Zamansky[PRF 3:034602] et est modélisée avec deux modèles stochastiques indépendants de manière similaire à l’accélération de sous-maille. Nos calculs montrent une amélioration de l’accélération et de la vitesse des particules lorsque le modèle STRIP est utilisé. Enfin dans une dernière partie, nous présentons une équation pour décrire la dynamique de particules ponctuelles de taille supérieure à l’échelle de Kolmogorov dans une turbulence homogène isotrope calculée par DNS. Les résultats sont comparés avec l’expérience et montrent que cette description reproduit bien les propriétés dynamiques des particulesThe main objective of this thesis is to study the acceleration of fluid and inertial particles moving in a turbulent flow under the influence of a homogeneous shear in order to develop LES stochastic models that predict subgrid acceleration of the flow and acceleration of inertial particles. Subgrid acceleration modelisation is done in the framework of the LES-SSAM approach which was introduced by Sabel’nikov, Chtab and Gorokhovski[EPJB 80:177]. Acceleration is predicted with two independant stochastic models : a log-normal Ornstein-Uhlenbeck process for the norm of acceleration and an Ornstein-Uhlenbeck process expressed in the sense of Stratonovich calculus for the components of the acceleration orientation vector. The approach is used to simulate fluid and inertial particles moving in a homogeneous isotropic turbulence and in a homogeneous sheared turbulence. Our results show that small scales statistics of particles are better predicted in comparison with classical LES approach. Modelling of inertial particles acceleration is done in the framework of the LES-STRIP which was introduced by Gorokhovski and Zamansky[PRF 3:034602] with two independant stochastic models in a similar way to the subgrid fluid acceleration. Computations of inertial particles in the homogeneous shear flow present good predicitons of the particles acceleration and velocity when STRIP model is used. In the last chapter, we present an equation to describe the dynamic of point-like particles which size is larger than the Kolmogorov scale moving in a homogeneous isotropic turbulence computed by direct numerical simulation. Results are compared with experiments and indicate that this description reproduces well the properties of the particles dynamic
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Crestetto, Anaïs. "Optimisation de méthodes numériques pour la physique des plasmas : application aux faisceaux de particules chargées." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00735569.
Full textAbstract:
Cette thèse propose différentes méthodes numériques permettant de simuler le comportement des plasmas ou des faisceaux de particules chargées à coût réduit. Le mouvement de particules chargées soumises à un champ électromagnétique est régi par l'équation de Vlasov. Celle-ci est couplée aux équations de Maxwell pour le champ électromagnétique ou à l'équation de Poisson dans un cas simplifié. Plusieurs types de modèles existent pour résoudre ce système. Dans les modèles cinétiques, les particules sont représentées par une fonction de distribution f(x,v,t) qui vérifie l'équation de Vlasov. Dans le cas général tridimensionnel (3D), le système fait apparaître 7 variables. Les calculs sur ordinateur deviennent rapidement très lourds. Les modèles fluides de plasma s'intéressent quant à eux à des quantités macroscopiques déduites de f par des intégrales en vitesse, telles que la densité, la vitesse moyenne et la température. Ces quantités ne dépendent que de la position x et du temps t. Le coût numérique est ainsi réduit, mais la précision s'en trouve altérée. Dans la première partie de cette thèse, une méthode multi-fluides est utilisée pour la résolution du système de Vlasov-Poisson 1D. Elle est basée sur la connaissance a priori de la forme prise par la fonction de distribution f. Deux possibilités sont étudiées : une somme de masse de Dirac et le modèle multi-water-bag. Ce type de méthodes est plutôt adapté aux systèmes restant proches de l'état d'équilibre. La deuxième partie propose de décomposer f en une partie d'équilibre et une perturbation. L'équilibre est résolu par une méthode fluide alors que la perturbation est résolue par une méthode cinétique. On construit notamment un schéma préservant l'asymptotique pour le système de Vlasov-Poisson-BGK, basé sur une telle décomposition. On étudie dans la troisième partie la méthode Particle-In-Cell (PIC) en géométrie 2D axisymétrique. Un travail basé sur l'analyse isogéométrique est présenté, ainsi qu'un code PIC - Galerkin Discontinu parallélisé sur carte graphique (GPU). Cette architecture permet de réduire de manière significative les temps de calculs.
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Cannaméla, Claire. "Apport des méthodes probabilistes dans la simulation du comportement sous irradiation du combustible à particules." Paris 7, 2007. http://www.theses.fr/2007PA077082.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse se consacre à l'évaluation d'espérances mathématiques et se place plus particulièrement dans un contexte de fiabilité des structures. Nous cherchons à estimer une probabilité de défaillance (supposée faible) en tenant compte des incertitudes des paramètres influents du système. Notre objectif est d'atteindre un bon compromis entre la précision de l'estimation et le coût de calcul associé. L'application porte sur l'estimation de la probabilité de rupture du combustible à particules d'un réacteur nucléaire de type HTR, via un code de calcul numérique coûteux. Nous considérons différentes approches probabilistes pour traiter le problème. Tout d'abord, nous examinons une méthode de Monte Carlo de réduction de variance : le tirage d'importance. Pour le cas paramétrique, nous proposons des algorithmes adaptatifs pour construire une suite de densités de probabilité qui convergerait vers la densité d'importance optimale. Nous présentons ensuite plusieurs estimateurs de l'espérance mathématique à partir de cette suite de densités. Par la suite, nous examinons une méthode de simulation multi-niveaux utilisant les algorithmes de Monte Cario par Chaînes de Markov. Enfin, nous nous intéressons au problème connexe de l'estimation de quantité (non extrême) de quantité physique simulée par un code numérique coûteux. Nous proposons une méthode de stratification contrôlée où des réalisations des variables d'entrées sont échantillonnées dans des zones déterminées à partir d'un modèle réduit de la réponse. L'estimation du quantile se fait alors à partir de cet échantillonTThis work is devoted to the evaluation of mathematica! expectations in the context of structural reliability. We seek a failure probability estimate (that we assume low), taking into account the uncertainty of influential parameters of the System. Our goal is to reach a good copromise between the accuracy of the estimate and the associated computational cost. This approach is used to estimate the failure probability of fuel particles from a HTR-type nuclear reactor. This estimate is obtain by means of costly numerical simulations. We consider differents probabilistic methods to tackle the problem. First, we consider a variance reducing Monte Carlo method : importance sampling. For the parametric case, we propose adaptive algorithms in order to build a series of probability densities that will eventually converge to optimal importance density. We then present several estimates of the mathematical expectation based on this series of densities. Next, we consider a multi-level method using Monte Carlo Markov Chain algorithm. Finally, we turn our attention to the related problem of quantile estimation (non extreme) of physical output from a large-scale numerical code. We propose a controled stratification method. The random input parameters are sampled in specific regions obtained from surrogate of the response. The estimation of the quantile is then computed from this sample
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Limem, Abdelhakim. "Méthodes informées de factorisation matricielle non négative : Application à l'identification de sources de particules industrielles." Thesis, Littoral, 2014. http://www.theses.fr/2014DUNK0432/document.
Full textAbstract:
Les méthodes de NMF permettent la factorisation aveugle d'une matrice non-négative X en le produit X = G . F de deux matrices non-négatives G et F. Bien que ces approches sont étudiées avec un grand intêret par la communauté scientifique, elles souffrent bien souvent d'un manque de robustesse vis à vis des données et des conditions initiales et peuvent présenter des solutions multiples. Dans cette optique et afin de réduire l'espace des solutions admissibles, les travaux de cette thèse ont pour objectif d'informer la NMF, positionnant ainsi nos travaux entre la régression et les factorisations aveugles classiques. Par ailleurs, des fonctions de coûts paramétriques appelées divergences αβ sont utilisées, permettant de tolérer la présence d'aberrations dans les données. Nous introduisons trois types de contraintes recherchées sur la matrice F à savoir (i) la connaissance exacte ou bornée de certains de ses éléments et (ii) la somme à 1 de chacune de ses lignes. Des règles de mise à jour permettant de faire cohabiter l'ensemble de ces contraintes par des méthodes multiplicatives mixées à des projections sont proposées. D'autre part, nous proposons de contraindre la structure de la matrice G par l'usage d'un modèle physique susceptible de distinguer les sources présentes au niveau du récepteur. Une application d'identification de sources de particules en suspension dans l'air, autour d'une région industrielle du littoral nord de la France, a permis de tester l'intérêt de l'approche. À travers une série de tests sur des données synthétiques et réelles, nous montrons l'apport des différentes informations pour rendre les résultats de la factorisation plus cohérents du point de vue de l'interprétation physique et moins dépendants de l'initialisationNMF methods aim to factorize a non negative observation matrix X as the product X = G.F between two non-negative matrices G and F. Although these approaches have been studied with great interest in the scientific community, they often suffer from a lack of robustness to data and to initial conditions, and provide multiple solutions. To this end and in order to reduce the space of admissible solutions, the work proposed in this thesis aims to inform NMF, thus placing our work in between regression and classic blind factorization. In addition, some cost functions called parametric αβ-divergences are used, so that the resulting NMF methods are robust to outliers in the data. Three types of constraints are introduced on the matrix F, i. e., (i) the "exact" or "bounded" knowledge on some components, and (ii) the sum to 1 of each line of F. Update rules are proposed so that all these constraints are taken into account by mixing multiplicative methods with projection. Moreover, we propose to constrain the structure of the matrix G by the use of a physical model, in order to discern sources which are influent at the receiver. The considered application - consisting of source identification of particulate matter in the air around an insdustrial area on the French northern coast - showed the interest of the proposed methods. Through a series of experiments on both synthetic and real data, we show the contribution of different informations to make the factorization results more consistent in terms of physical interpretation and less dependent of the initialization
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Malek, Mokrane. "Développement de méthodes d'holographie numérique pour la métrologie tridimensionnelle dans les écoulements." Rouen, 2004. http://www.theses.fr/2004ROUES048.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans ce mémoire concernent la description d'un système d'holographie dans l'axe avec restitution numérique pour la métrologie tridimensionnelle dans les écoulements. Ce système enregistre directement sur un capteur CCD les figures de diffraction de petites particules illuminées par une diode laser impulsionnelle. Les restitutions numériques sont basées sur la méthode de la transformation en ondelettes (to). Un volume échantillon est restitué en calculant les composantes de la to a différentes échelles. Ces échelles sont reliées aux positions axiales entre les particules et la camera CCD. Pour réaliser notre système de vélocimétrie 3d-3c, nous avons premièrement élaboré une méthode de mesure des diamètres équivalents des images de particules (deq). Ceci nous a permis d'élaborer un processus fiable d'extraction des champs de particules dans un volume. Durant ce processus, les images de particules sont identifiées et localisées par l'utilisation simultanée des variations du maximum du module de la to (mmto) et du deq. Par la suite, un algorithme de correspondance ponctuelle est appliqué sur les deux ensembles de coordonnées de particules. Le résultat de cet algorithme est utilisé pour calculer le champ de vecteurs vitesse. Notre technique de vélocimétrie 3D-3C a été testée sur des hologrammes simulés de particules contenues dans un volume d'étude. Les tests expérimentaux ont montré la possibilité d'appliquer cette méthode aux cas des écoulements réels pour restituer les trois composantes de vitesseIn this work, we have used a digital in-line holography system with numerical reconstruction for three-dimensional metrology in flow. This system records directly on a charge-coupled device (ccd) camera the diffraction patterns of small particles illuminated by a double-pulse laser diode. The numerical reconstruction is based on the wavelet transformation method. A sample volume is reconstructed by computing the wavelet components for different scale parameters. These parameters are related to the axial distance between a particle and the ccd camera. To achieve our 3d-3c velocity technique, we have firstly developed a technique to estimate the equivalent diameter (deq) of particles. This allows us to elaborate an extraction process for particle field in a simple volume. During this process, the particle images are identified and localized by analyzing the maximum of the wavelet transform modulus (mmto) and deq. Afterwards, a point-matching algorithm is applied to the set pairs containing the particle coordinates. The output of this algorithm is used to compute velocity field. Our 3d-3c velocity technique has been tested with simulated holograms of moving particle fields. The experimental tests showed the reliability of this technique for 3d velocity field extraction
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Berho, Catherine. "Caractérisation de fractions hétérogènes par méthodes optiques au cours de procédés de fabrication. : Application aux suspensions papetières et vinicoles." Pau, 2003. http://www.theses.fr/2003PAUU3004.
Full textAbstract:
L'objectif est d'étudier l'évolution des fractions hétérogènes (particules et substances dissoutes) par spectrophotométrie UV-visible. Deux milieux d'étude représentatifs de deux conditions d'évolution de la matière organique sont choisis : les suspensions papetières et vinicoles. Une étude de milieux modèles permet de montrer l'inflence de la nature et de la taille des fractions hétérogènes sur les réponses optiques. L'application de ce travail aux suspensions réelles permet de suivre simplement et qualitativement des transferts de matière. D'un point de vue quantitatif, la méthode de déconvolution conduit à une bonne recombinaison des spectres. La méthode est performante pour des composés organiques présentant des réponses spécifiques. Pour la quantification de l'ensemble des matières, le couplage spectrophotométrie UV/granulométrie laser est prometteur. Enfin, la complexité de la matrice rend difficile la quantificiation des composés phénoliques dans les suspensions vinicolesThe aim of this work is to study the evolution of these fractions during the transformation of the organic matter by UV-visible spectrophotometry. Suspensions which are representative of two conditions of organic matter evolution are selected : paper and wine-making suspensions. A study of model suspensions and solutions allows to show the influence of the nature and the size of particules or macromolecules an the optical responses. The application of this work to real suspensions leads to qualitative information of transferts phenomena of matter. From a quantitative point of view, the deconvolution of organic compounds which present specific UV responses. Concerning both organic and mineral compounds, the coupling UV-visible spectrophotometry/laser granulometry is promising. Quantification of phenolic compounds in wine-making suspensions is difficult because of the complexity of the matrix
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Kedzierski, Mikaël. "Pollutions du milieu littoral par les microplastiques : Méthodes d’évaluation." Thesis, Lorient, 2017. http://www.theses.fr/2017LORIS464/document.
Full textAbstract:
Les plastiques sont des matériaux techniques nécessaires au fonctionnement des sociétés industrialisées. Cependant, au début des années 2000, des particules de plastique de l’ordre de la dizaine de microns sont observées dans des échantillons d’eau de mer. Ce sont des « microplastiques ». Leur présence dans la plupart des milieux a progressivement été mise en lumière au point d’en faire un marqueur de l’anthropocène. Par ailleurs, ces particules interagissent avec leur environnement et peuvent être vectrices d’additifs toxiques ou de micropolluants. Face aux risques que représentent ces particules, il est important de pouvoir évaluer leur dangerosité pour l’homme et les écosystèmes. Dans ce contexte, les objectifs de ce travail de thèse sont (1) de déterminer les conditions d’extraction des microplastiques présents dans le sable les plus efficaces et les moins coûteuses et (2) de traduire en terme de toxicité les interactions entre micropolluants et plastiques vieillis dans le milieu marin. Pour cela, un prototype de système d’élutriation a été construit et un protocole adapté a été mis en place pour permettre d’extraire les microplastiques du sable. Afin de faciliter la détermination des vitesses de flux optimales pour permettre une élutriation efficace, un modèle numérique simple reposant sur des équations d’hydrodynamique a été développé. La confrontation des résultats théoriques et expérimentaux a ensuite permis de le valider. Ces résultats ont également permis de mettre en évidence que des ajustements du dimensionnement du système d’élutriation étaient nécessaires. En se basant sur différentes contraintes, par exemple sur le temps nécessaire pour réaliser l’élutriation ou encore sur la taille de la colonne, de nouvelles données de dimensionnement ont été acquises. Le vieillissement de 3 types de plastique (PVC, PET et PBAT) dans le port de Kernevel (Larmor- Plage) a été étudié en suivant l’évolution de l’état de surface et la toxicité de ces matériaux durant 502 jours d’immersion. Cette étude a montré des comportements très différents de ces trois plastiques au cours du temps. Ainsi, le PBAT vieillit plus vite que le PVC alors que le PET évolue peu. Le vieillissement du PVC s’accompagne d’une perte de ses composés à activité œstrogénique et d’une adsorption de métaux lourds. En milieu marin, en se dégradant la surface du PBAT forme des cavités dans lesquelles se piègent des argiles ; de plus en vieillissant ce matériau peut présenter une forte activité œstrogénique ponctuellePlastics are technical materials necessary for industrialized societies. However, in the early 2000s, plastic particles of about ten microns were observed in seawater samples. These are called "microplastics". Their presence in most environments has been progressively highlighted making it an anthropocene marker. Moreover, these particles interact with environments and may carry toxic additives or micropollutants. However, scientific and technical barriers limit this accurate evaluation. In this context, the aims of this work are (1) to determine the most efficient and cost- effective extraction conditions of microplastics trapped in sand and (2) to evaluate the toxicity due to the interactions between micropollutants and aged plastics, which can occur in the marine environment. Thus, an elutriation system prototype has been built and an adapted protocol developed to efficiently extract microplastics from sand. In order to determine the optimal elutriation flow velocities, a simple numerical model based on hydrodynamic equations has been developed. This numerical model has been validated by comparing theoretical and experimental results. However, these results also demonstrate that process optimization was required: based on different constraints, for example the time needed to achieve the elutriation or the size of the column, new data on the design have been acquired. The evolution of the surface state and the toxicity of 3 types of plastic (PVC, PET and PBAT) immersed in the marine environment during 550 days was studied on Kernevel harbor (Larmor-Plage, France). The results of the plastics ageing show very different behaviors. PBAT ages faster than PVC whereas PET does not exhibit large modifications. The aging of PVC is accompanied by a loss of compounders characterized by an estrogenic activity and by the adsorption of heavy metals. In the marine environment, the degradation of the PBAT surface forms cavities in which clay particles can be trapped. Moreover, in a more punctual manner than PVC, this material exhibit strong estrogenic activities
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Glanc, Pierre. "Approximation numérique de l'équation de Vlasov par des méthodes de type remapping conservatif." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00904887.
Full textAbstract:
Cette thèse présente l'étude et le développement de méthodes numériques pour la résolution d'équations de transport, en particulier d'une méthode de remapping bidimensionnel dont un avantage important par rapport aux algorithmes existants est la propriété de conservation de la masse. De nombreux cas-tests permettront de comparer ces approches entre elles ainsi qu'à des méthodes de référence. On s'intéressera en particulier aux équations dites de Vlasov-Poisson et du Centre-Guide, qui apparaissent très classiquement dans le cadre de la physique des plasmas.
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Dellinger, Nicolas. "Modélisation de la formation et de l’évolution des particules de suie en approche hybride Euler-Lagrange pour la simulation de foyers aéronautiques." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS074.
Full textAbstract:
Les suies représentent un enjeu important pour la conception des foyers aéronautiques. Une nouvelle réglementation de leurs émissions doit en effet entrer en vigueur en 2020. Aussi, les suies modifient les transferts radiatifs en leur sein affectant la charge thermique aux parois et la formation des NOx. Prédire précisément et efficacement la formation et l’évolution des particules de suie est cependant une question toujours ouverte en CFD. Ce travail propose de combiner une description eulérienne des précurseurs de suie et une description lagrangienne de l’évolution des particules, celle-ci étant bien adaptée au suivi de l’évolution de leur distribution en taille. La croissance des hydrocarbures aromatiques polycycliques est modélisée par une méthode sectionnelle pour calculer le taux de nucléation de suies et créer les particules suivies dans l’écoulement. Celles-ci sont modélisées par des sphères interagissant avec le gaz et – pour les plus jeunes – entre elles par coalescence selon leur diamètre. La méthode est implantée dans le code CEDRE et associée à une procédure de réduction du nombre de particules pour en contrôler le coût de convergence statistique. Appliquée à des flammes laminaires stationnaires de prémélange C2H4-air, elle est confrontée à des mesures de composition, fraction volumique de suie et diamètre des particules avec succès. La méthode est utilisée, avec l’Approximation de l’État Quasi-Stationnaire appliquée à la chimie du gaz, pour simuler une flamme turbulente pressurisée C2H4-air analogue aux configurations RQL des foyers aéronautiques, et confrontée à des mesures de fraction volumique de suie, vitesse, température et composition avec succèsSoot has become an important issue in the design of aeroengine combustors. New certifications on soot particles are to be applied in 2020 due to growing concern about pollutant emissions in the transportation industry. Soot particles also modify radiative heat transfers in combustion chambers affecting thermal load at walls and NOx formation. Still, efficient and accurate prediction of soot particles formation and evolution is an open field in CFD. This manuscript proposes to combine a Eulerian description of soot precursors and a Lagrangian description of particles evolution, which has the advantage to be well suited to follow the evolution of the particle size distribution. The growth of polycyclic aromatic hydrocarbons is modelled by a sectional method to obtain the soot inception rate and create the particles tracked in the gas flow. The particles are described as spheres interacting with the gas through chemical processes and between each other by coalescence, bounded to young liquid-like particles depending on their diameter. The method is implemented in the CEDRE code and completed by an algorithm for the reduction of the particles population to limit the cost of its statistical convergence. Applied to steady laminar premixed C2H4-air flames, it is confronted with some success to measurements of soot volume fraction, particle diameter and species molar fractions. The method is then applied combined with the Quasi-Steady State Approximation for gas chemistry to a swirled pressurized C2H4-air flame, similar to RQL configurations of aeroengine combustors, and confronted with some success to velocity, temperature, composition and soot volume fraction measurements
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Thomassin, Alain. "Etude des fuites de particules neutres par les milieux lacunaires pour l'accélération des méthodes de Monte-Carlo." Paris 6, 1990. http://www.theses.fr/1990PA066338.
Full textAbstract:
La resolution des problemes de transport de particules neutres par les methodes de monte-carlo (simulation de l'histoire des particules, estimation statistique de la reponse) dans les configurations de longue penetration necessite de biaiser la simulation. Ce biaisage induit une correlation entre histoire de particules, nuisible a la dispersion des observations, surtout dans les configurations geometriques faisant intervenir des vides. L'optimisation du biaisage passe par la resolution du probleme du transport adjoint. L'etude a consiste a resoudre numeriquement le probleme du transport adjoint dans le cas d'un canal cylindrique. On a pu confirmer ainsi certains aspects du biaisage effectue jusqu'alors, et montrer la tres forte dependance en temps de l'optimisation, ainsi que la necessite de prendre en compte les effets de bord de geometrie. L'outil developpe a cet effet est le code janus du cea/serma resolvant l'equation du transport adjointe dans des configurations cylindriques, en prenant en compte le temps, le ralentissement des particules, les photons issus de capture neutronique. Ce code est egalement utilisable dans des configurations de milieu homogene
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Lachaussée, Florent. "Érosion et transport de particules au voisinage d'un obstacle." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS377/document.
Full textAbstract:
L'écoulement d'un fluide au-dessus d'un lit granulaire peut provoquer son érosion lorsque la contrainte exercée dépasse une valeur seuil. La présence d'un obstacle immergé dans l'écoulement induit une perturbation, entraînant une survitesse locale du fluide et une plus grande contrainte. L'érosion est alors localement renforcée, phénomène également appelé affouillement. Dans ce travail, nous étudions expérimentalement cette situation d'érosion complexe à l'échelle du laboratoire. Nous nous intéressons en particulier à la question du seuil d'affouillement, c'est-à-dire la vitesse d'approche du fluide minimale nécessaire à l'apparition de l'érosion au voisinage de l'obstacle. Ce faisant, nous observons que deux motifs d'érosion différents peuvent se développer au voisinage d'un obstacle : si le classique affouillement en fer à cheval au pied de l’obstacle domine aux vitesses d'écoulement élevées, on observe pour des vitesses plus faibles un nouveau motif en aval, que nous appelons affouillement en oreilles de lapin. Les seuils d'apparition de ces deux motifs d'érosion sont mesurés visuellement pour différents grains et obstacles. En complément de ces observations, nous utilisons une technique de relevé topographique par profilométrie laser. Le suivi temporel de la topographie du lit au cours du processus d'affouillement nous permet de caractériser la morphologie des deux types de motifs, et de comprendre la compétition entre leurs dynamiques d'apparition par la mesure des temps caractéristiques de formation. L'affouillement en oreilles de lapin est dans la plupart des cas perturbé dans son développement par la formation plus rapide de l'affouillement en fer à cheval. L'étude de l'écoulement, s'appuyant notamment sur des mesures de vélocimétrie par image de particules (PIV), nous renseigne sur les contraintes exercées par le fluide sur les grains, avec ou sans obstacle. Nous pouvons ainsi expliquer les valeurs de seuil d'apparition mesurées pour les deux motifs d'affouillement, qui sont associés à différentes structures de l'écoulementErosion occurs when a fluid flowing over a granular bed exerts a large enough shear stress. When the fluid encounters an obstacle, the modification of the flow leads to a local over speed, and thus on an increase of the shear stress in the vicinity of the obstacle. As a result, the erosion is locally enhanced and is called scouring. In this work, we investigate this complicated situation experimentally at the laboratory scale. In particular, we address the question of the scouring threshold, i.e., the minimum critical approach velocity of the fluid leading to erosion in the vicinity of the obstacle. We report the existence of two different scouring patterns: the traditional horseshoe scour at the base of the obstacle, which dominates at large flow velocities, and we also highlight another scouring pattern downstream, which is called rabbit ear scour, at moderate speeds. We determine the onset of both erosion patterns visually using different grains and obstacles. Besides, we measure the bed topography over time using a laser profilometer. By monitoring the bed topography during the scouring process, we characterize the morphology of both scouring patterns and rationalize their competitive dynamics by measuring their formation timescale. In most cases, the rabbit ear scour development is inhibited by the faster horseshoe scour growth. The characterization of the flow using Particles Image Velocimetry (PIV), provides information on the shear stress exerted by the fluid flow on the grains, with and without obstacle. We can thus rationalize the threshold values for both scouring patterns, associated with different flow structures
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Andrieux-Loyer, Françoise. "Les formes de phosphore particulaire et sédimentaire en environnement côtier : méthodes d'analyse, biodisponibilité, échange." Brest, 1997. http://www.theses.fr/1997BRES2034.
Full textAbstract:
Nos travaux ont permis d'etudier differents aspects de la biogeochimie du phosphore dans la matiere particulaire et le sediment, dans les systemes cotiers. Les etudes a la mer ont porte essentiellement sur la baie de seine. Une methode a ete developpee pour evaluer le phosphate echangeable. Le sediment est extrait dans l'eau naturelle, a differents niveaux de dilution. Cette methode d'extrapolation a dilution infinie (edi) conduit a des resultats 2 a 10 fois superieurs a ceux obtenus par les methodes d'extraction unique. Dans l'estuaire de la seine, le phosphore particulaire est tres stable dans ses differentes formes. Le phosphore potentiellement biodisponible represente plus de 50% du stock de phosphore particulaire. Les fortes charges particulaires transferees dans la baie lors des crues de printemps peuvent donc contribuer de maniere significative a son enrichissement. Dans la baie de seine, les concentrations en phosphate de calcium (p-ca) dans les sediments sont a la fois stables dans l'espace et le temps. Le phosphate echangeable (p-ech) et le phosphate lie au fer et a l'aluminium (p-fe/al) presentent un gradient est/ouest qui met en evidence les apports particulaires par le panache de la seine. Le phosphore organique presente des variations spatio-temporelles significatives. L'augmentation des concentrations entre l'hiver et le printemps est attribuee aux developpements planctoniques. Les parametres des echanges solide-liquide ont ete determines. Les capacites maximales d'adsorption sont toujours superieures aux teneurs en p-ech des sediments. Ces derniers ne sont donc pas satures en phosphate. Les constantes de partage montrent que les sediments sableux de la baie de seine sont a l'etat d'equilibre vis a vis de l'eau interstitielle. Ce n'est pas le cas dans les zones pertubees de l'embouchure de la seine ou de la vire.
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Ohayon, Albert. "Zones d'atmosphère contrôlée : méthodes de contrôle physiques et bactériologiques." Paris 5, 1994. http://www.theses.fr/1994PA05P117.
Full text
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Commaux, Nicolas. "Contrôle du profil de densité dans le plasma de Tore Supra : comparaison de différentes méthodes d'alimentation en particules." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112207.
Full textAbstract:
Le comportement d’un plasma de réacteur en fonction de la méthode utilisée pour l’alimenter en particules est difficile à prévoir. Le travail présente ici a été réalisé sur Tore Supra. 2 sujets ont été étudiés : la comparaison du comportement d’un plasma a forte fraction de la densité de Greenwald selon la manière dont il est alimenté et l’étude de l’homogénéisation de la matière déposée par un glaçon (mode d’alimentation prévu pour ITER). Les expériences à forte fraction de Greenwald effectuées sur Tore Supra ont montré que le comportement du plasma dépend de la méthode d'alimentation. Le confinement de l'énergie avec les glaçons est en accord avec les prévisions établies. Ce comportement est moins favorable pour une alimentation par injection supersonique ou classique car une perte de confinement est ici observée. Ce phénomène n'est pas lié au transport mais à la position du dépôt de matière (au bord pour le gaz et au coeur pour les glaçons). Le travail concernant l'homogénéisation de la matière déposée par une injection de glaçon a pour but d'étudier le mouvement de dérive éjectant la matière déposée vers le côté faible champ. Un nouveau phénomène a été mis en évidence : l'influence des surfaces magnétiques à facteur de sécurité (q) entier. Quand la matière dérivant vers le côté faible champ traverse une telle surface, elle subit un phénomène qui arrête la dérive. Ce travail montre aussi que le mouvement de dérive suivant une injection de glaçon côté fort champ est négligeable sur Tore Supra. Cette étude confirme que l'alimentation par injection de glaçons sera un moyen essentiel d'alimentation pour ITER et que l'injection côté faible champ pourrait être reconsidéréThe behaviour of a reactor-class plasma when fuelled using the existing techniques is difficult to foresee. The present work has been initiated on Tore Supra. Two topics have been studied: the comparison of the plasma behaviour when fuelled using the different techniques at high Greenwald density fractions and the study of the homogenisation following a pellet injection (fuelling technique for ITER burning plasmas). The experiments at high Greenwald density fractions performed on Tore Supra showed that the plasma behaviour is dependent on the fuelling method. The plasma energy confinement is following the scaling laws determined at low density when fuelled using pellet injection, which is better than for gas puffing and supersonic injection, both inducing a significant confinement loss. This behaviour is not related to transport but to the position of the matter source (at the edge for gas and close to the centre for pellets). The study concerning the homogenisation phenomena following a pellet injection aims to study the drift effect that expels the mater deposited toward the low field side. A new phenomenon was discovered: the influence of magnetic surfaces with an integer-valued safety factor (q). When the mater drifting toward low field side crosses an integer q surface, it experiences an effect that stops the drift motion. This study allows also determining that the drift following a pellet high field side injection appears negligible in Tore Supra. This work confirms that the pellet injection is an important tool for ITER plasma fuelling and that the low field side injection scheme should not be totally withdrawn for fuelling
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Gagnon, Ludovick. "Etude de l'équation de Korteweg-de Vries en variables lagrangiennes et sa contrôlabilité, stabilisation rapide d'une équation de Schrödinger et méthodes spectrales pour le calcul du contrôle optimal." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066395/document.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée la contrôlabilité lagrangienne, l'étude du champ de vitesse de l'Équation de Korteweg-de Vries, le problème de stabilisation rapide d'une équation aux dérivées partielles linéaires et aux méthodes numériques permettant d'obtenir la convergence des contrôles numériques vers les contrôles optimaux. Dans la première partie, on montre, l'aide de la solution de N-solitons de l'équation de Korteweg-de Vries, qu'il est possible de faire sortir des particules du fluide l’extérieur d'un domaine déterminé en temps arbitrairement petit. Une meilleure approximation du champ de vitesse associée la solution de N-solitons est également présentée, permettant de retrouver en particulier une propriété typique des trajectoires des particules soumises des ondes solitaires : les particules situées plus haut dans le fluide ont un plus grand déplacement. Dans la deuxième partie, la stabilisation rapide d'une équation de Schrödinger est obtenue grâce une méthode inspirée du backstepping en dimension infinie. Une équation de Schrödinger stable est considérée comme l'image d'une transformation ayant comme domaine de définition les solutions de l'équation de Schrödinger stabilisé. La stabilisation de l'équation de Schrödinger est obtenue en montrant l'inversibilité de la transformation. La nouveauté du travail présentée est l'introduction d'une condition d’unicité sur la transformation. Finalement, un filtre spectral, une formulation mixte et une formulation de Nitsche sont proposées comme technique afin d'obtenir numériquement l’observabilité uniforme de l'équation des ondes semi-discrétisée avec une méthode spectrale de Legendre-Galerkin. Une étude numérique de la convergence des contrôles numériques sans l’admissibilité uniforme de l’opérateur de contrôle est également présentéeThis thesis is devoted to the Lagrangian controllability and the analysis of the particle trajectories for the Korteweg-de Vries equation, to the rapid stabilization problem of the bilinear Schrödinger equation and to the convergence of the numerical controls of the wave equation. In the first part, we prove that the N-solitons solution of the Korteweg-de Vries equation allows one to move the particles outside an arbitrarily long domain in an arbitrarily small time. A higher approximation of the velocity field associated to the N-soliton is also presented, allowing to recover a typical property of solitary waves: the higher the particle is located in the fluid, the greater its displacement. These results are of a nonlinear nature since there exists no linear approximation of solitons. In the second part, inspired by the backstepping method, the rapid stabilization of a linearized Schrödinger equation is obtained. The proof consists to prove the invertibility of a transformation mapping the equation to stabilize to a stable linearized Schrödinger equation. The key ingredient of this proof is the introduction of a uniqueness condition. In the last part, a spectral filter, a mixed method and the Nitsche's method are proposed as a remedy to the lack of uniformness of the discrete observability constant for the Legendre-Galerkin semi-discretization of the wave equation. A numerical study of the convergence of the numerical controls is also presented
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Villemonais, Denis. "Distributions quasi-stationnaires et méthodes particulaires pour l'approximation de processus conditionnés." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00672074.
Full textAbstract:
Ma thèse porte sur l'étude de la distribution de processus stochastiques avec absorption et leur approximation. Ces processus trouvent des applications dans de nombreux domaines, tels que l'écologie, la finance ou les études de fiabilité. Nous étudions en particulier l'évolution en temps long de la distribution de processus de Markov avec absorption. La distribution limite d'un processus conditionné à ne pas être éteint au moment où on l'observe permet de décrire et d'expliquer des comportements non-triviaux, comme les plateaux de mortalité. Lorsqu'une telle distribution existe, elle est appelée distribution quasi-stationnaire. Dans le premier chapitre, nous rappelons et démontrons en toute généralités des propriétés propres à ces distributions. Dans les chapitres suivants, nous démontrons dans une grande généralité une méthode particulaire d'approximation des distributions de processus de Markov conditionnés à ne pas être absorbés et de leur limite distribution quasi-stationnaire. Des programmes en C++ ont été écrits afin d'implémenter numériquement l'approximation particulaire de distribution quasi-stationnaires de processus provenant de modèles biologiques, tels que les diffusions de Wright-Fisher et les diffusions de Lotka-Volterra. La méthode d'approximation démontrée dans cette thèse associée à des méthodes de couplage nous permet également d'obtenir des nouveaux résultats d'existence et d'unicité de distributions quasi-stationnaires, ainsi que de démontrer des propriétés de mélanges nouvelles pour les diffusions conditionnées à ne pas sortir d'un ouvert borné.
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Boudhib, Mohamed. "Analyse d’aérosols par méthodes LIBS sans étalonnage et LIBS couplée à une cellule radiofréquence utilisée comme piège à particules." Thesis, Orléans, 2017. http://www.theses.fr/2017ORLE2011/document.
Full textAbstract:
Pour répondre aux besoins des nouvelles techniques de caractérisation sur site in-situ et temps réel, l’unité NOVA de l’INERIS en partenariat avec les laboratoires LP3 et GREMI, a entamé des travaux pour étudier deux approches afin d’améliorer les performances de la technique Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) pour l’analyse des aérosols. LIBS est une technique optique de spectroscopie atomique. Elle consiste à focaliser un faisceau laser impulsionnel sur un échantillon à analyser créant ainsi un plasma. L’émission optique du plasma contient alors la signature des éléments chimiques présents dans l’échantillon. La première approche concerne la détermination de la composition chimique relative (stoechiométrique) d’aérosols sans étalonnage. En effet, l’étalonnage présente des problèmes pratiques. Pour ce faire, les spectres expérimentaux enregistrés lors de l’analyse des particules d’alumine (Al2O3) suspendues dans de l’hélium (He) ont été comparés à des spectres théoriques calculés pour un plasma contenant les mêmes éléments, à l’Équilibre Thermodynamique Local (ETL). L’ajustement des spectres simulés sur les spectres expérimentaux nous a permis de déterminer correctement la composition chimique relative des éléments présents dans le plasma. L’évolution temporelle du plasma a permis de valider l’ETL, et ainsi estimer la meilleure plage temporelle permettant la détermination de la composition relative de l’aérosol. La deuxième approche utilise une cellule radiofréquence (RF) à pression réduite comme piège à particules pour analyser des aérosols contenant des nanoparticules. Un tel piège permet d’améliorer la détection en concentrant spatialement les particules. Les paramètres optimaux d’utilisation de ce système ont été étudiés. Cette étude a permis d’établir que l’émission continue du plasma est fortement réduite dès ses premiers instants de vie. Le volume d’échantillonnage de ce système a été évalué et la limite de détection a été estimée de manière théoriqueNew issues related to process control and workplace surveillance accompany the emergence of nanotechnology industry. This involves the development of new real-time and in-situ characterization techniques. In this context, the NOVA unit from the INERIS institute collaborated with LP3 and GREMI laboratories to study two approaches aiming to enhance the LIBS technic performances. The first approach used a flow cell to determine the relative elemental composition of an aerosol with a calibration-free procedure. The recorded spectra were compared to theoretical spectra calculated for a plasma in the Local Thermodynamic Equilibrium LTE. The best agreement between recorded and computed spectra allowed the determination of the relative composition with a good agreement with the reference value, for an alumina aerosol. The study of the temporal evolution of the plasma allowed the estimation of a temporal range within which the LTE hypothesis was verified. The second approach used a low-pressure radiofrequency plasma generated in an inert gas as a particle trap to analyse aerosols and nanoparticles. The use of such a system allowed the enhancement of particles detection by concentrating them spatially. We determined the optimal parameters for the LIBS analysis using this system. Furthermore, we established the plasma continuum was attenuated even at very low time delays. We evaluated the sampling volume of this new system and compared it to case of LIBS analysis on air. Finally, we estimated the detection limits of this system when analysing nanoparticles
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DERRIENNIC, OURLY HELENE. "Etude et optimisation des méthodes de Monte Carlo non analogues pour la simulation des particules neutres en radio-protection." Paris, CNAM, 1999. http://www.theses.fr/1999CNAM0312.
Full textAbstract:
La modelisation et la simulation en radio-protection ont pour but d'evaluer l'intensite de rayonnements ionisants, emis lors de reactions nucleaires, a une certaine distance de leur source. Ceci necessite la resolution de l'equation du transport des particules dans les materiaux. La methode de monte carlo, etant la seule methode numerique permettant de prendre en compte de facon detaillee les interactions particule-matiere et la geometrie du probleme, est frequemment utilisee dans ce domaine. Mais, lorsque la quantite cherchee depend d'evenements tres peu probables de la trajectoire des particules, un nombre extremement grand de simulations s'impose pour obtenir une variance faible des techniques d'acceleration de convergence doivent donc etre mises en uvre pour que les calculs soient realisables pratiquement. Certaines d'entre elles consistent a modifier (a biaiser) la loi des trajectoires echantillonnees en fonction du resultat cherche, dans le but de diminuer l'incertitude sur le resultat. L'utilisation de ces techniques est rendue tres delicate par le fait que les parametres de biaisage, definissant ces simulations, doivent etre ajustes finement pour chaque calcul d'une part, pour que le biaisage engendre un gain d'efficacite des simulations, d'autre part, pour eviter les problemes de sur-biaisage entrainant une mauvaise estimation du resultat, qui apparaissent lorsque les parametres de biaisage utilises sont trop grands. Jusqu'a present, ces parametres etaient fixes manuellement par l'utilisateur. Nous proposons, dans cette these, d'exploiter des informations sur la variance, recueillies en cours de simulation, pour optimiser le choix des parametres de biaisage, de facon quasi-automatique. Nous avons mis en uvre ce principe dans un programme monte carlo de resolution de l'equation du transport. Des resultats tres interessants sont obtenus. Nous avons d'autre part fait une analyse plus approfondie, basee sur l'etude de marches aleatoires biaisees simplifiees, du principe de biaisage et du phenomene de sur-biaisage, qui represente un danger majeur en radio-protection puisqu'il entraine une sous-estimation de la quantite cherchee. Nous avons ainsi mis en evidence numeriquement, et en partie theoriquement, les limites et les dangers de ces techniques de biaisage. Cette these presente donc des outils nouveaux permettant d'optimiser l'efficacite des simulations biaisees et d'eliminer le risque de sur-biaisage.
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Mirivel, Giovanni. "Développement de méthodes d'analyse de composés organiques dans les particules fines et étude de leur vieillissement en milieu contrôlé." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10103/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse portant sur la caractérisation chimique de la matière organique présente dans les particules fines atmosphériques s’est articulé autour de deux axes : (i) le développement de méthodes analytiques permettant l’identification et la quantification de familles de composés : acides mono- et di-alcanoïques à longue chaîne, hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et leurs dérivés nitrés et oxygénés ;(ii) l’étude des artéfacts éventuels lors du prélèvement par filtration des HAP particulaires sous conditions contrôlées.Les analyses ont été réalisées par chromatographie liquide couplée à un détecteur UV et un fluorimètre dans le cas des HAP, et à un spectromètre de masse à temps de vol pour les autres espèces. L’extraction par fluide pressurisé a été optimisée à l’aide de plans d’expériences. Les méthodes ont été validées sur des matrices complexes (matériaux de référence et/ou particules réelles). Les niveaux de concentrations ont pu être suivis sur des échantillons collectés sur un site urbain de fond à Douai et des variations saisonnières pour un certain nombre de composés ont été observées, en cohérence avec la littérature.Les artéfacts de désorption et de réactivité vis à vis de polluants atmosphériques (O3, NO2) de HAP adsorbés sur des particules réelles ont été étudiés au sein d’un dispositif expérimental développé au laboratoire simulant un prélèvement par filtration. L’ampleur et la variabilité de ces artéfacts en fonction des conditions environnementales (température, humidité relative) et de la concentration en polluants ont été mesuréesThis thesis – dealing with the chemical characterization of organic matter in fine atmospheric particles – consisted of the two following objectives: (i) the development of analytical methods to identify and quantify some organic compounds: long-chain mono- and dialkanoic acids, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their nitrated and oxygenated derivatives;(ii) the study of possible sampling artefacts while collecting particulate PAHs on filters under controlled conditions.The analyses were carried out by liquid chromatography coupled to a UV detector and a fluorimeter for PAHs, and a time-of-flight mass spectrometer for the other species. Pressurized liquid extraction methods were optimized using experimental design. The proposed methods were validated on complex matrices (standard reference materials and/or real samples). Concentration levels could be monitored for particles collected in an urban background site in Douai and seasonal trends consistent with literature data have been observed.Sampling artefacts linked to desorption and reactivity towards atmospheric pollutants (O3, NO2) for particulate PAHs present in real samples have been investigated using an experimental device to simulate filter sampling. The magnitude and the variability of these artefacts have been measured as a function of environmental conditions (temperature, relative humidity) and pollutant concentrations
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Grenier, Alexia. "Méthodes pour l'identification et la caractérisation de mécanismes de colmatage en filtration frontale." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30057.
Full textAbstract:
L'objectif est d'identifier et de caractériser les mécanismes dominants au cours d'une opération de filtration. La stratégie repose sur une approche phénoménologique, basée sur des paramètres facilement accessibles, comme le suivi du volume de filtrat. Le média filtrant est considéré comme un collecteur de particules. La notion de capture de particules, bien connue en filtration en profondeur, est étendue au blocage de surface et à la construction de gâteau. La méthodologie initialement développée sur le système (bentonite/ membranes) a permis d'étudier de larges gammes de concentration et de pression. Nous montrons que le paramètre caractéristique du gâteau ne dépend pas du média filtrant. Nous quantifions aussi l'influence du rapport des diamètres de particule et de pore, et de la contrainte de cisaillement tw à la paroi à l'entrée d'un pore sur la capture de particule. Enfin, la transposition à un système complexe (silice précipitée/ toiles) sur un pilote industriel a été réaliséeThe goal of this study is to identify and to characterise the successive prevailing mechanisms which occur during a filtration step. We developed a phenomenological approach based on experimental data (filtrate volume V versus time t). The filter media is considered as a particle collector and the particle capture notion is extended to the pore blocking and cake filtration mechanisms. The methodology has been initially tested on a model system (bentonite suspension/ membranes). By studying the effect of parameters such as suspension concentration and pressure, it has been shown that the parameter characterising the cake does not depend on the filter media structure. We also quantified the influence of the wall shear stress tw at the pore entrance and the strong dependence of the ratio of diameters of the particle and the pore, on the particle capture. Lastly, the scaling up to a more complex system (precipitated silica suspension/ woven media) at a pilot scale has been achieved
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Peronnard, Paul. "Méthodes et outils pour l'évaluation de la sensibilité de circuits intégrés avancés face aux radiations naturelles." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00441658.
Full textAbstract:
La réduction des dimensions et paramètres électriques des transistors, fruit des progrès dans les technologies de fabrication de circuits intégrés, rend les composants présents et futurs de plus en plus sensibles aux perturbations appelées évènements singuliers S.E.E. (Single Event Effects). Ces événements sont la conséquence d'une impulsion de courant résultant de l'impact dans des zones sensibles du circuit, de particules énergétiques présentes dans l'environnement dans lequel ils fonctionnent. Parmi les différents types de SEE, peuvent être mentionnés les SEU (Single Event Upsets) qui consistent en l'inversion du contenu de cellules mémoires, les SEL (Single Event Latchups) qui donnent lieu à des courts-circuits masse-alimentation et peuvent donc conduire à la destruction du circuit par effet thermique. Cette thèse a pour but de décrire et valider les méthodologies nécessaires pour évaluer de manière précise la sensibilité face aux radiations de deux types de circuits numériques représentatifs, processeurs et mémoires, composants utilisés dans la plupart des systèmes embarqués.