Dissertations / Theses: 'Modèles de dispersion lagrangiens'

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Berlemont, Alain. "Modélisation eulérienne et lagrangienne de la dispersion particulaire en écoulement turbulent." Rouen, 1987. http://www.theses.fr/1987ROUES028.

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Pétrissans, Anélie. "Sur les modèles stochastiques lagrangiens de suivi de particules dans un champ turbulent et leur application en écoulements gaz-solide confinés." Nancy 1, 2001. http://www.theses.fr/2001NAN10194.

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Abstract:

Ce travail repose sur l'approche lagrangienne de la dispersion de particules par un écoulement turbulent. L'agitation instantanée du fluide à la position d'une particule est prédite par une modélisation stochastique basée sur la connaissance des coefficients d'autocorrélation des fluctuations du fluide " vu " par la particule. Le modèle aléatoire proposé ARMA(2,1) est consistant avec les formes analytiques de Wang et Stock (1993) pour les fonctions d'autocorrélation du fluide vu. Une étude paramétrique de la dispersion de particules dans un champ turbulent homogène, isotrope et stationnaire a mis en évidence qu'une forme non-linéaire de la force de traînée peut rendre l'anisotropie du mouvement des particules discrètes plus prononcée. Notre étude a été étendue vers les écoulements gaz-solide en conduite. La comparaison de plusieurs modèles de dispersion montre que dans le cas de fines particules, il est indispensable de modéliser correctement le caractère non-homogène de la turbulence
This work lies on the Lagrangian approach of particle dispersion in a turbulent flow. The fluid turbulent motion at the discrete particle location is predicted using a stochastic model based on the knowledge of the autocorrelation coefficient of the fluid " seen " by the particle. The proposed stochastic model ARMA(2,1) is consistent with Wang and Stock's analytical form (1993) describing the autocorrelation function of the fluid seen. A parametric study of the particle dispersion in a homogeneous, isotropic stationary turbulent flow has shown that a non-linear drag force can make the particle anisotropy more pronounced. Our study has been extended to gas-solid pipe flows. Several dispersion models have been compared. We have put emphasis that in the case of small particles it is very important to correctly model the non homogeneous character of the turbulent flow

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Béard, Philippe. "Modélisation lagrangienne de la dispersion et de l'évaporation de gouttes dans un écoulement turbulent instationnaire." Toulouse, ENSAE, 1994. http://www.theses.fr/1994ESAE0004.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est la modélisation des écoulements turbulents diphasiques rencontrés dans les chambres de combustion. Six méthodes de modélisation lagrangienne de la dispersion de particules sont étudiées (approche déterministe instationnaire et cinq modèles stochastiques). Les résultats des simulations ont été comparés entre eux et à des résultats expérimenatux dans trois configurations de base (turbulence de grille, zone de mélange, marche descendante). Les comparaisons montrent l'importance des structures instationnaires, elles conduisent à la sélection d'un modèle stochastique "à une particule" basé sur un critère temporel et sur un critère spatial. Quatre modèles d'évaporation d'une goutte isolée sont décrits ("Frossling", conduction infinie, conduction limitée, conduction effective), puis comparés dans des conditions représentatives des applications de combustion. L'auto-inflammation d'une goutte de carburant est traitée à l'aide de critères basés sur les caractéristiques locales de l'écoulement. Les interactions goutte-paroi et entre gouttes sont étudiées à partir de la bibliographie. Leur importance est mise en évidence dans trois configurations (zone de mélange, marche descendante, jet monodisperse). Les interactions entre la phase dispersée et l'écoulement porteur sont calculées à l'aide de termes sources introduits dans les équations décrivant la phase continue. L'association de tous les modèles considérés conduit à la mise au point d'un programme modulaire de simulation des principaux phénomènes physiques liés à la combustion d'un carburant liquide. Les résultats obtenus grâce à ce logiciel sont présentés pour deux points de fonctionnement d'un module de pré-mélange pauvre (cas test, conditions réelles). Les comparaisons avec les résultats expérimentaux du cas test montrent le bon fonctionnement du programme.

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Guillaumot, Charlène. "Modelling the response of Antarctic marine species to environmental changes. Methods, applications and limitations." Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2021. http://www.theses.fr/2021UBFCK020.

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Abstract:

Parmi les outils qui permettent de mieux comprendre les systèmes naturels, la modélisation écologique a connu un essor particulièrement important depuis une vingtaine d’années. Les modèles écologiques, représentation simplifiée d’une réalité complexe, permettent de mettre en avant les facteurs environnementaux qui déterminent la niche écologique des espèces et de mieux comprendre leur réponse aux changements de l’environnement. Dans le cas des faunes marines antarctiques, la modélisation écologique fait face à plusieurs défis méthodologiques. Les jeux de données de présence des espèces sont très souvent agrégés dans le temps et dans l’espace, à proximité des stations de recherche. Ces données sont souvent trop peu nombreuses pour caractériser l’espace environnemental occupé par les espèces ainsi que leur physiologie. Enfin, les jeux de données environnementales manquent encore de précision pour finement représenter la complexité des habitats marins. Dans ces conditions, est-il possible de générer des modèles performants et justes à l’échelle de l’océan Austral ? Quelles sont les approches possibles et leurs limites ? Comment améliorer les méthodes afin de générer de meilleurs modèles ? Au cours de ce travail de thèse, trois types de modèles ont été étudiés et leurs performances évaluées. (1) Les modèles physiologiques de type DEB (Dynamic Energy Budget) simulent la manière dont l’environnement abiotique influe sur le métabolisme des individus et proposent une représentation de la niche fondamentale des espèces. (2) Les modèles de distribution d’espèces (SDMs pour Species Distribution Models) prédisent la probabilité de distribution des espèces en étudiant la relation spatiale entre données de présence et environnement. Ils proposent une représentation de la niche réalisée des espèces. Enfin (3), les modèles de dispersion de type lagrangien prédisent le mouvement de propagules dans les masses d’eau. Les résultats montrent que les modèles physiologiques réussissent à simuler les variations métaboliques des espèces antarctiques en fonction de l’environnement et à prédire les dynamiques de populations. Cependant, davantage de données sont nécessaires pour pouvoir caractériser finement les différences physiologiques entre populations et évaluer correctement les modèles. Les résultats obtenus pour les SDMs montrent que les modèles générés à l’échelle de l’océan Austral et leurs prédictions futures ne sont pas fiables du fait du manque de données disponibles pour caractériser l’espace occupé par les espèces, du manque de précision des scénarios climatiques futurs et de l’impossibilité d’évaluer les modèles. De plus, les modèles extrapolent sur une très grande proportion de l’espace projeté. L’apport d’information complémentaire sur les limites physiologiques des espèces (observations, résultats d’expériences, sorties de modèles physiologiques) permet de réduire l’extrapolation et d’augmenter la capacité des modèles à décrire la niche réalisée des espèces. L’agrégation spatiale des données, qui influençait les prédictions et l’évaluation des modèles a également pu être corrigée. Enfin, les modèles de dispersion ont montré un potentiel intéressant pour révéler le rôle des barrières géographiques ou à l’inverse, la connectivité spatiale, mais également le lien existant entre distribution, physiologie et histoire phylogénétique des espèces. Ce travail de thèse propose de nombreux conseils et fournit des codes annotés parfois sous forme de tutoriels, afin de constituer une aide utile aux futurs travaux de modélisation sur les espèces marines antarctiques
Among tools that are used to fill knowledge gaps on natural systems, ecological modelling has been widely applied during the last two decades. Ecological models are simple representations of a complex reality. They allow to highlight environmental drivers of species ecological niche and better understand species responses to environmental changes. However, applying models to Southern Ocean benthic organisms raises several methodological challenges. Species presence datasets are often aggregated in time and space nearby research stations or along main sailing routes. Data are often limited in number to correctly describe species occupied space and physiology. Finally, environmental datasets are not precise enough to accurately represent the complexity of marine habitats. Can we thus generate performant and accurate models at the scale of the Southern Ocean ? What are the limits of such approaches ? How could we improve methods to build more relevant models ? In this PhD thesis, three different model categories have been studied and their performance evaluated. (1) Mechanistic physiological models (Dynamic Energy Budget models, DEB) simulate how the abiotic environment influences individual metabolism and represent the species fundamental niche. (2) Species distribution models (SDMs) predict species distribution probability by studying the relationship between species presences and the environment. They represent the species realised niche. (3) Dispersal lagrangian models predict the drift of propagules in water masses. Results show that physiological models can be developed for marine Southern Ocean species to simulate the metabolic variations in link with the environment and predict population dynamics. However, more data are necessary to highlight detailed physiological contrasts between populations and to accurately evaluate models. Results obtained for SDMs suggest that models generated at the scale of the Southern Ocean and future simulations are not relevant, given the lack of data available to characterise species occupied space, the lack of precision and accuracy of future climate scenarios and the impossibility to evaluate models. Moreover, model extrapolate on a large proportion of the projected area. Adding information on species physiological limits (observations, results from experiments, physiological model outputs) was shown to reduce extrapolation and to improve the capacity of models to estimate the species realised niche. Spatial aggregation of occurrence data, which influenced model predictions and evaluation was also succefully corrected. Finally, dispersal models showed an interesting potential to highlight the role of geographic barriers or conversely of spatial connectivity and also the link between species distribution, physiology and phylogeny history. This PhD thesis provides methodological advices, annoted codes and tutorials to help implement future modelling works applied to Southern Ocean marine species

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Lalire, Maxime. "STAMM, un modèle individu-centré de la dispersion active des tortues marines juvéniles : applications aux cas des tortues luths du Pacifique Ouest et de l'Atlantique Nord-Ouest et aux tortues caouannes de l'ouest de l'océan Indien." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30259/document.

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Abstract:

Les tortues marines, espèces emblématiques des écosystèmes marins, sont de plus en plus menacées par les effets directs et indirects des activités humaines. Leur cycle de vie est complexe, partagé entre divers habitats, souvent très éloignés les uns des autres. Leur conservation nécessite donc d'identifier les habitats occupés à chaque stade de vie et les routes migratoires empruntées entre ces différents habitats. Si l'écologie spatiale des tortues adultes est relativement bien connue, notamment grâce au suivi par satellite, il n'en va pas de même pour les juvéniles qui se développent plusieurs années en milieu pélagique sans pouvoir être suivis. Dans ce contexte, les simulations numériques constituent un outil adapté pour explorer la dispersion des tortues juvéniles à partir de leurs plages de naissance. Jusqu'à présent il a le plus souvent été supposé dans ces simulations que les juvéniles dérivaient passivement avec les courants marins. Dans ce travail de thèse nous présentons STAMM (Sea Turtle Active Movement Model), un nouveau modèle de dispersion active des tortues juvéniles qui s'attache à dépasser l'hypothèse initiale d'une dérive purement passive. Dans STAMM, les juvéniles simulés se déplacent sous l'influence de la circulation océanique et d'une nage motivée par la recherche d'habitats favorables. Ce modèle est appliqué ici à l'étude de la dispersion des juvéniles de trois populations de tortues marines : les tortues luths (Dermochelys coriacea) du Pacifique Ouest et de l'Atlantique Nord-Ouest puis les tortues caouannes (Caretta caretta) de l'ouest de l'océan Indien. Nos résultats montrent que, même si la circulation océanique détermine, à grande échelle, les zones de dispersion, la prise en compte des mouvements motivés par l'habitat augmente considérablement le réalisme des simulations et impacte profondément la distribution spatiale et temporelle des individus simulés à l'intérieur de leur zone de dispersion. Les mouvements motivés par l'habitat induisent notamment des migrations saisonnières en latitude qui réduisent la mortalité par hypothermie. Ces mouvements induisent également une concentration des individus simulés dans des zones productives (comme les upwellings de bord Est) inaccessibles en dérive passive. Ces résultats questionnent la vision classique des juvéniles circulant passivement autour des gyres océaniques et devraient rapidement être pris en compte pour la mise en place de mesures de conservation ciblées visant les tortues marines juvéniles
Sea turtles are increasingly threatened by the direct and indirect effects of human activities. Their life cycle is complex, shared between various, and often very distant, habitats. Their conservation therefore requires identifying the habitats occupied at each stage of life and the migration routes between these different habitats. While the spatial ecology of adult turtles is relatively well known, particularly through satellite monitoring, the situation is not the same for juveniles which pelagic development phase remains largely unobserved. In that context, numerical simulation constitutes an appropriate tool to explore the dispersal of juvenile sea turtles from their natal beaches. Until now, simulations were mostly performed under the assumption that juveniles disperse passively with oceanic currents. In this PhD thesis we present STAMM (Sea Turtle Active Movement Model), a new model of active dispersal that aims to go beyond the initial hypothesis of passive drift. In STAMM, juvenile sea turtles move under the influence of ocean currents and swimming movements motivated by the search for favorable habitats. This model is applied here to the study of the dispersal of juveniles from three sea turtle populations: leatherback turtles (Dermochelys coriacea) of the Western Pacific and the Northwest Atlantic Oceans, and loggerhead turtles (Caretta caretta) of the Western Indian Ocean. Our results show that, although ocean currents broadly shape juvenile dispersal areas, simulations including habitat-driven movements provide more realistic results than passive drift simulations. Habitat-driven movements prove to deeply structure the spatial and temporal distribution of juveniles. In particular, they induce seasonal latitudinal migrations that reduce cold induce mortality. They also push simulated individuals to concentrate in productive areas that cannot be accessed through pure passive drift. These results challenge the classical view of juveniles circulating passively around oceanic gyres. They should rapidly be taken into account for the implementation of targeted conservation measures concerning juvenile sea turtles

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Bahlali, Meïssam. "Adaptation de la modélisation hybride eulérienne/lagrangienne stochastique de Code_Saturne à la dispersion atmosphérique de polluants à l’échelle micro-météorologique et comparaison à la méthode eulérienne." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1047/document.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans un projet de modélisation numérique de la dispersion atmosphérique de polluants à travers le code de mécanique des fluides numérique Code_Saturne. L'objectif est de pouvoir simuler la dispersion atmosphérique de polluants en environnement complexe, c'est-à-dire autour de centrales, sites industriels ou en milieu urbain. Dans ce contexte, nous nous concentrons sur la modélisation de la dispersion des polluants à micro-échelle, c'est-à-dire pour des distances de l'ordre de quelques mètres à quelques kilomètres et correspondant à des échelles de temps de l'ordre de quelques dizaines de secondes à quelques dizaines de minutes : on parle de modélisation en champ proche. L’approche suivie dans ces travaux de recherche suit une formulation hybride eulérienne/lagrangienne, où les champs dynamiques moyens relatifs au fluide porteur (pression, vitesse, température, turbulence) sont calculés via une approche eulérienne et sont ensuite fournis au solveur lagrangien. Ce type de formulation est couramment utilisé dans la littérature atmosphérique pour son efficacité numérique. Le modèle lagrangien stochastique considéré dans nos travaux est le Simplified Langevin Model (SLM), développé par Pope (1985,2000). Ce modèle appartient aux méthodes communément appelées méthodes PDF (Probability Density Function), et, à notre connaissance, n'a pas été exploité auparavant dans le contexte de la dispersion atmosphérique. Premièrement, nous montrons que le SLM respecte le critère dit de mélange homogène (Thomson, 1987). Ce critère, essentiel pour juger de la bonne qualité d'un modèle lagrangien stochastique, correspond au fait que si des particules sont initialement uniformément réparties dans un fluide incompressible, alors elles doivent le rester. Nous vérifions le bon respect du critère de mélange homogène pour trois cas de turbulence inhomogène représentatifs d'une large gamme d'applications pratiques : une couche de mélange, un canal plan infini, ainsi qu'un cas de type atmosphérique mettant en jeu un obstacle au sein d'une couche limite neutre. Nous montrons que le bon respect du critère de mélange homogène réside simplement en la bonne introduction du terme de gradient de pression en tant que terme de dérive moyen dans le modèle de Langevin (Pope, 1987; Minier et al., 2014; Bahlali et al., 2018c). Nous discutons parallèlement de l'importance de la consistance entre champs eulériens et lagrangiens dans le cadre de telles formulations hybrides eulériennes/lagrangiennes. Ensuite, nous validons le modèle dans le cas d'un rejet de polluant ponctuel et continu, en conditions de vent uniforme et turbulence homogène. Dans ces conditions, nous disposons en effet d'une solution analytique nous permettant une vérification précise. Nous observons que dans ce cas, le modèle lagrangien discrimine bien les deux différents régimes de diffusion de champ proche et champ lointain, ce qui n'est pas le cas d'un modèle eulérien à viscosité turbulente (Bahlali et al., 2018b).Enfin, nous travaillons sur la validation du modèle sur plusieurs campagnes expérimentales en atmosphère réelle, en tenant compte de la stratification thermique de l'atmosphère et de la présence de bâtiments. Le premier programme expérimental considéré dans nos travaux concerne le site du SIRTA (Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmosphérique), dans la banlieue sud de Paris, et met en jeu une stratification stable de la couche limite atmosphérique. La seconde campagne étudiée est l'expérience MUST (Mock Urban Setting Test). Réalisée aux Etats-Unis, dans le désert de l'Utah, cette expérience a pour but de représenter une ville idéalisée, au travers d'un ensemble de lignées de conteneurs. Deux rejets ont été simulés et analysés, respectivement en conditions d'atmosphère neutre et stable (Bahlali et al., 2018a)
This Ph.D. thesis is part of a project that aims at modeling pollutant atmospheric dispersion with the Computational Fluid Dynamics code Code_Saturne. The objective is to simulate atmospheric dispersion of pollutants in a complex environment, that is to say around power plants, industrial sites or in urban areas. In this context, the focus is on modeling the dispersion at micro-scale, that is for distances of the order of a few meters to a few kilometers and corresponding to time scales of the order of a few tens of seconds to a few tens of minutes: this is also called the near field area. The approach followed in this thesis follows a hybrid Eulerian/Lagrangian formulation, where the mean dynamical fields relative to the carrier fluid (pressure, velocity, temperature, turbulence) are calculated through an Eulerian approach and are then provided to the Lagrangian solver. This type of formulation is commonly used in the atmospheric literature for its numerical efficiency. The Lagrangian stochastic model considered in our work is the Simplified Langevin Model (SLM), developed by Pope (1985,2000). This model belongs to the methods commonly referred to as PDF (Probability Density Function) methods, and, to our knowledge, has not been used before in the context of atmospheric dispersion. First, we show that the SLM meets the so-called well-mixed criterion (Thomson, 1987). This criterion, essential for any Lagrangian stochastic model to be regarded as acceptable, corresponds to the fact that if particles are initially uniformly distributed in an incompressible fluid, then they must remain so. We check the good respect of the well-mixed criterion for three cases of inhomogeneous turbulence representative of a wide range of practical applications: a mixing layer, an infinite plane channel, and an atmospheric-like case involving an obstacle within a neutral boundary layer. We show that the good respect of the well-mixed criterion lies simply in the good introduction of the pressure gradient term as the mean drift term in the Langevin model (Pope, 1987; Minier et al., 2014; Bahlali et al., 2018c). Also, we discuss the importance of consistency between Eulerian and Lagrangian fields in the framework of such Eulerian/Lagrangian hybrid formulations. Then, we validate the model in the case of continuous point source pollutant dispersion, under uniform wind and homogeneous turbulence. In these conditions, there is an analytical solution allowing a precise verification. We observe that in this case, the Lagrangian model discriminates well the two different near- and far-field diffusion regimes, which is not the case for an Eulerian model based on the eddy-viscosity hypothesis (Bahlali et al., 2018b).Finally, we work on the validation of the model on several experimental campaigns in real atmosphere, taking into account atmospheric thermal stratification and the presence of buildings. The first experimental program considered in our work has been conducted on the `SIRTA' site (Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmosphérique), in the southern suburb of Paris, and involves a stably stratified surface layer. The second campaign studied is the MUST (Mock Urban Setting Test) experiment. Conducted in the United States, in Utah's desert, this experiment aims at representing an idealized city, through several ranges of containers. Two cases are simulated and analyzed, respectively corresponding to neutral and stable atmospheric stratifications (Bahlali et al., 2018a)

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Michelot, Christophe. "Développement d'un modèle stochastique lagrangien : application à la dispersion et à la chimie de l'atmosphère." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1996. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1685_cmichelot.pdf.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de construire un modèle stochastique lagrangien de suivi de particules prenant en compte les reactions chimiques entre les constituants présents dans 1'ecoulement considère. Une présentation succincte de différents modèles cinématiques existants fait l'objet du premier chapitre. La complexité des réactions chimiques atmosphériques est mise en evidence avec l'exemple de celles concernant les oxydes d'azote. L'approche lagrangienne est ici choisie parce qu'elle semble plus appropriee que l'approche eulerienne aux phénomènes locaux que sont la diffusion moléculaire et les reactions chimiques. La modélisation de la convection en turbulence isotrope par des modèles stochastiques lagrangiens s'appuyant sur une équation de Langevin est présentée dans le second chapitre. Afin d'etablir le lien entre les formulations lagrangienne et eulerienne, l'équation de Fokker-Planck déduite du modèle à une particule et une échelle de temps sera établie. Ce modèle est appliqué au cas d'une source linéique de température placée dans une turbulence de grille. La validation est obtenue par la comparaison des résultats numériques à des données expérimentales. Le troisième chapitre commence par un résumé des différentes extensions du modèle stochastique à une particule et une échelle de temps aux écoulements turbulents inhomogènes. Le modèle de Thomson (1987) sera retenu car il apparaîtra comme le plus rigoureux moyennant les hypothèses faites. De nombreux cas de rejets non réactifs en turbulence inhomogène sont simules, ce qui permettra de mesurer l'influence de divers paramètres sur les résultats numériques. Ce chapitre se terminera par la présentation d'un nouveau modele prenant en compte les effets de flottabilité; il sera ici appliqué au cas d'une source au sol placée dans une couche limite neutre. Le dernier chapitre est consacré aux écoulements réactifs. L'approche lagrangienne à une particule a nécessité l'utilisation d'un modèle de mélange au niveau des particules suivies. La condition que le nouveau modèle doit satisfaire pour que la densité de probabilité de la concentration relaxe vers une gaussienne en turbulence isotrope, conformément aux observations expérimentales, est établie. Le nouveau modèle à une particule et une echelle de temps prenant en compte les processus de mélange est appliqué à différents cas expérimentaux de mélange entre espèces réactantes en turbulence de grille, à savoir: une couche de mélange réactive entre ozone et monoxyde d'azote; une source linéique de monoxyde d'azote dans un écoulement principal d'ozone; une source ponctuelle de monoxyde d'azote dans un écoulement principal d'ozone
The aim of this work is to build a stochastic Lagrangian model of particles tracking which takes into account chemical reactions between the different species encountered in the flow. The first chapter briefly deals with different kinematic existing models. The complexity of atmos¬pheric chemical reactions is then highlighted through the example of nitrogen oxides ones. Lagrangian approach is chosen to consider reacting flows, as it seems more appropriate than Eulerian approach to local phenomena such as diffusion and chemical reactions. The modeling of the convection in isotropic turbulence by stochastic Lagrangian models based on a Langevin equation is presented in the second chapter. In order to establish the link between Lagrangian and Eulerian formulations, the Fokker-Planck equation deduced from the one particle one time scale stochastic model is determined. This model is applied to the case of a temperature source line seeding a grid generated turbulence. The validation is performed by comparisons of the numerical results to experimental data. The third chapter begins with a summary of the different extensions of the one particle one time scale stochastic model to inhomogeneous turbulent flows. The model of Thomson (1987) will be retained as it appears to be the more rigorous relatively to the hypothesis. Many types of rejections in inhomogeneous turbulence are simulated, which will allow to check the influence of different parameters on numerical results. To end with this chapter, a model including buoyancy effects is presented and tested in the case of a ground level source in a neutral boundary layer. The last chapter is devoted to reacting flows. The one particle Lagrangian approach has needed the use of a mixing model within the tracked particles. Starting from a more general formulation than the diffusion model of Hsu h Chen (1991), the condition it has to satisfy for the concentration probability density function to relax towards a Gaussian shape in isotropic turbulence is established. The new one particle one time scale stochastic model including mixing process is successfully applied to different cases of reacting species mixing experiments in grid generated turbulence which are: a turbulent mixing layer between ozone and nitrogen monoxide; a line source of nitrogen monoxide in a main flow of ozone; a point source of nitrogen monoxide in a main flow of ozone

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Jabir, Jean-François. "Modèles stochastiques lagrangiens de type McKean-Vlasov conditionnel et leur confinement." Nice, 2008. http://www.theses.fr/2008NICE4078.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons aux aspects théoriques liés à une nouvelle classe d’équations différentielles stochastiques appelées modèles stochastiques lagrangiens. Ces modèles ont notamment été introduits pour modéliser les propriétés de particules associées à des écoulements turbulents. Motivés par une application récente de ces modèles dans le cadre du développement de méthodes de raffinement d’échelles pour la prévision météorologie, nous considérons également l’introduction de conditions aux bords dans les dynamiques. Dans le cadre des équations non linéaires de type McKean, les modèles stochastiques lagrangiens désignent une classe particulière de dynamique non linéaire due à la présence dans les coefficients de distribution conditionnelle. Dans des cas simplifiés, nous établissons le caractère bien posé de ces dynamiques et leur approximation particulaire. Concernant l’introduction de conditions aux bords, nous construisons un modèle stochastique confiné pour la condition prototype de « non perméabilité en moyenne ». Dans le cas où le domaine de confinement est l’hyperplan, nous obtenons un résultat d’existence et d’unicité des dynamiques considérées, et montrons que la condition de bord est satisfaite. Pour des domaines généraux, nous étudions l’équation de McKean-Vlasov-Fokker-Planck conditionnelle satisfaite par la loi des systèmes. Nous développons les notions de sur- et sous-solutions maxwelliennes, donnant l’existence de bornes gaussiennes sur la solution de l’équation
In this thesis, we are interested in theoretical aspects related to a new class of stochastic differential equations referred as Lagrangian stochastic models. These models have been introduced to model the properties of particles issued from turbulent flows. Motivated by a recent application of the Lagrangien models to the context of downscaling methods for weather forecasting, we also consider the introduction of boundary conditions in the dynamics. In the frame of nonlinear McKean equations, the Lagrangian stochastic models provide a particular case of non-linear dynamics due to the presence ion the coefficients of conditional distribution. For simplified cases, we establish a well-posedness result and particle approximations. In concern of boundary conditions, we construct a confined stochastic system within general domain for the prototypic “mean no-permeability” condition. In the case where the confinement domain is the hyper plane, we obtain existence and uniqueness results for the considered dynamics, and prove the accuracy of our model. For more general domains, we study the conditional McKean-Vlasov-Fokker-Planck equation satisfied by the law of the systems. We develop the notions of super- and sub-Maxwellians solutions, ensuring the existence of Gaussian bounds for the solution of the equation

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Jouanneau, Nicolas. "Caractérisation de la dispersion de traceurs passifs dans un écoulement côtier soumis à un régime macrotidal : Étude d'impact de la dynamique sur la qualité de l'eau le long du littoral du Nord-Pas de Calais et de la Picardie." Phd thesis, Université du Littoral Côte d'Opale, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00981658.

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Abstract:

Caractériser la circulation et l'évolution de la qualité des eaux côtières en Manche orientale est un enjeu majeur pour de multiples applications dans une région riche en bio-diversité et en ressources halieutiques. L'hydrodynamisme, dominé par un régime megatidal, joue un rôle essentiel dans les processus de dispersion et de mélange le long du littoral du Nord-Pas-de-Calais. La physionomie en "entonnoir" de la Manche orientale donne lieu à une dyssimétrie de l'onde de marée qui induit un flot plus intense et plus bref que le jusant, engendrant une dérive résiduelle vers la mer du Nord accentuée par les vents dominants de sud-ouest. Ce contexte atypique confère une structure complexe à l'écoulement côtier, dans une région dite "à influence d'eau douce". L'utilisation du modèle hydrodynamique MARS3D a permis de mettre en évidence certains phénomènes complexes à l'échelle régionale et comprendre la gense et la dynamique du fleuve côtier. Grâce à la modélisation haute résolution, à l'échelle dite locale, la circulation dans l'enceinte du port de Boulogne-sur-Mer a pu être caractérisée. Il a été démontré qu'un tourbillon anti-cyclonique, caractéristique du régime de flot, permet une évacuation rapide des traceurs passifs transitant par le port. Lors du jusant, une dérive intense vers le sud piège les traceurs dans le port. Ce piégeage peut être accentué ou atténué selon le sens du vent ou le débit fluvial. Une étude de modifications morphologiques de la rade a été réalisée afin de montrer l'utilité de la modélisation pour proposer des solutions innovantes pouvant améliorer la qualité de l'eau. Un travail similaire a été mené en baie de Somme pour comprendre les problèmes relatifs à la qualité de l'eau. Certaines activités sont soupçonnées d'être à l'origine de contamination microbienne et en particulier les moutons de pré-salés, accusés de contribuer majoritairement à l'apport en E. Coli. En assimilant les traceurs passifs au matériel bactérien, nous avons pu appréhender la problématique de la qualité de l'eau. Notre étude a permis de mettre en exergue les conditions environnementales propices à la rétention ou à l'évacuation de matières contaminantes émises par de nombreuses sources alimentant la baie. La convergence des courants, et l'accumulation du matériel contaminant, ont été révélées au voisinage du Crotoyce qui peut expliquer en partie, la qualité médiocre de ces eaux. Ces schémas de circulation interne à la baie de Sommesuivant les conditions environnementales contribue à améliorer les études sur la qualité de l'eau et les futurs aménagements côtiers durables.

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Moissette, Sophie. "Étude dynamique et thermique par modélisation eulérienne-lagrangienne des effets liés aux interactions turbulence-particules dans un écoulement gaz-solide en conduite verticale non-isotherme." Nancy 1, 2001. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2001_0231_MOISSETTE.pdf.

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Abstract:

Cette étude constitue une contribution au développement d'outils de simulation d'écoulements gaz-solide en situation anisotherme, présents dans de nombreuses applications industrielles (séchage, combustion, ). La modélisation repose sur une approche euler-lagrange et s'appuie sur une représentation fine des mécanismes qui affectent le comportement de la suspension (modèle k-epsilon anisotrope, à bas Reynolds et modèle WET, suivi lagrangien avec collisions et dispersion, couplage entre les phases). L'influence des différents phénomènes et de leur modélisation sur le comportement de chaque phase est évaluée par plusieurs études paramétriques et par confrontation avec des résultats issus de la littérature. Le code de calcul s'est avéré capable de prédire la modulation des échanges thermiques en présence de particules pour une gamme relativement large d'écoulements, même si plusieurs problèmes se posent encore pour les particules les plus petites et pour les plus forts taux de chargement
The present study aimed at contributing to the development of simulation tools for turbulent gas-solid non-isothermal flows, which are present in numerous industrial applications (drying processes, combustion, ). The modelling is implemented in the frame of an Eulerian-Lagrangian approach and leans on a fine representation of the mechanisms able to affect the suspension behaviour (anisotropic low-Reynolds k-epsilon closure model and WET closure model, stochastic particle tracking with collisions and dispersion, coupling between the phases). The influence of the various phenomena and their modelling on the behaviour of each phase is estimated by several parametric studies and by comparisons with results from the literature. The calculation code turned out to be able to predict the heat exchange modulation in the presence of particles for a relatively wide range of flows, even if several problems still arise for the smallest particle sizes and for the strongest mass loading ratios

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Ramasomanana, Fanilo Heninkaja. "Modélisation du transport réactif dans les eaux souterraines : généralisation des méthodes ELLAM : (Eulerian-Lagrangian Localized Adjoint Method)." Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAH001/document.

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Abstract:

Le devenir des polluants dans les sols constitue un enjeu environnemental majeur. Dans ce travail, nous apportons une contribution à quelques méthodes numériques pour la simulation de l’écoulement et du transfert de polluants en milieu poreux variablement saturés. La propagation d’un contaminant dans les milieux souterrains dépend en premier lieu des caractéristiques de l’écoulement qui le transporte. Dans la première partie de ce travail, nous présentons la méthode des éléments finis mixtes hybrides pour la résolution de l’équation de Richards. Une procédure de condensation de la masse est proposée pour éviter l’apparition d’oscillations non physiques, notamment lors de la simulation de problèmes d’infiltration dans un milieu initialement sec.Dans la deuxième partie de ce travail, la méthode ELLAM (Eulerian-Lagrangian Localized Adjoint Method) est utilisée pour la modélisation du transport réactif en milieux fortement hétérogènes. En effet, les résultats obtenus pour le transport linéaire, décrit par l’équation d’advection-dispersion, avec les ELLAM sont très encourageants. La méthode ELLAM permet (i) de s’affranchir des contraintes de discrétisations spatiale ettemporelle imposées avec les méthodes eulériennes classiques, (ii) de conserver la masse et (iii) de traiter toutes les conditions aux limites. Par ailleurs, nous proposons une nouvelle formulation des ELLAM (C_ELLAM) permettant d’éviter les oscillations numériques et de limiter la diffusion numérique générées parla formulation standard.Dans la dernière partie, le code de calcul élaboré avec la formulation C_ELLAM est utilisé pour la caractérisation de la macrodispersion dans les milieux hétérogènes. Pour ce faire, il est indispensable de disposer d’outils de simulation précis et efficaces car cette étude est basée sur une méthode Monte Carlo nécessitant la réalisation d’un très grand nombre de simulations sur des grilles de calcul de l’ordre du million de mailles. Les résultats obtenus sont comparés avec une étude antérieure basée sur le Random WalkParticle Method
The fate of contaminants in soils is a major environmental challenge. In this work, we develop efficient and reliable numerical tools for simulation of water flow and distribution prediction of pollutants in variably saturated porous media. In the first part of this document, the mixed hybrid finite element method is presented for solving Richard’s equation. A mass lumping technique is proposed to avoid unphysical oscillations when sharp infiltration fronts are simulated. In the second part of this work, the Eulerian Lagrangian Localized Adjoint Method (ELLAM) is used for modeling reactive transport in highly heterogeneous domains. Solute transport is described mathematically by the advection-dispersion and results obtained with ELLAM are very encouraging. ELLAM allows (i)overcoming spatial and time discretizations constraints imposed by classical Eulerian method, (ii)conserving mass and (iii) treating general boundary conditions naturally in the formulation. Moreover, we introduce a new ELLAM scheme (C_ELLAM) which avoid unphysical oscillations and reduce the numerical dispersion generated by the standard formulation.In the last part of this document, the C_ELLAM scheme is used to characterize the macrodispersion of a nonreactive solute in heterogeneous domains. This study is based on Monte Carlo simulations andtherefore requires highly efficient simulators. Our results are compared with previous work using Random Walk Particle Method to solve the advection-dispersion equation

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Pit, Fabienne. "Modélisation du mélange pour la simulation d'écoulements réactifs turbulents : essais de modèles eulériens lagrangiens." Rouen, 1993. http://www.theses.fr/1993ROUE5020.

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Abstract:

Ce travail porte sur la modélisation et la simulation d'écoulements réactifs turbulents à chimie non infiniment rapide par une fonction densité de probabilité conjointe. La résolution de l'équation d'évolution temporelle de la PDF conjointe analytiquement ou numériquement est très complexe. En fait, le problème est simplifié en intégrant cette équation dans l'espace des vitesses. On obtient ainsi une approche hybride probabiliste eulérienne lagrangienne. Une méthode de Monte-Carlo est utilisée ensuite, pour simuler cette équation. Dans cette équation, le phénomène de mélange a petite échelle doit être représenté par un modèle. La comparaison d'un nouveau modèle de mélange avec des modèles classiques d'échange avec la moyenne a été faite dans le cas d'une couche de mélange thermique et dans le cas d'une couche de mélange réactive. Les résultats des calculs sont encourageants. La possibilité de l'appliquer à des configurations industrielles complexes 2D axisymétrique (le bluff-body) et 3D (chambre de combustion dextre) est démontrée

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Vendel, Florian. "Modélisation de la dispersion atmosphérique en présence d'obstacles complexes : application à l'étude de sites industriels." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00601470.

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Abstract:

La surveillance des émissions de polluants dans l'atmosphère constitue pour les industriels une problématique environnementale de premier ordre. Qu'elles soient ponctuelles (rejet de polluant par une cheminée) ou fugitives (fuites accidentelles de canalisations ou de stockages), la connaissance et la maîtrise de ces émissions est aujourd'hui nécessaire pour quantifier et réduire les cas échéant leur impact environnemental. Dans ce contexte, la modélisation de la dispersion atmosphérique est un outil d'analyse intéressant, permettant la surveillance d'un site industriel et la cartographie des concentrations autour du site. L'objectif de cette thèse était de développer un code de calcul opérationnel assurant le suivi des polluants sur un site industriel, en champ proche (prise en compte de la complexité du bâti) et avec des temps de calcul avoisinant le temps réel. Nous avons, au cours de ce travail de recherche, développé une approche appeléeFlow'Air-3D basée sur la constitution, en amont de toute situation opérationnelle, d'une base de données de champs de vent CFD calculés sur le site industriel étudié. En situation opérationnelle, la dispersion des polluants est modélisée avec un code de dispersion lagrangien, SLAM, également développé dans le cadre de cette thèse. Pour pouvoir mettre en place cette approche Flow'Air-3D, nous avons développé une méthodologie et une paramétrisation spécifique du modèle RANS-k-e pour représenter une couche limite de surface diabatique. Nous avons ensuite identifié les paramètres nécessaires à la construction de la base de données, ainsi que l'influence de la discrétisation et de l'interpolation de ces paramètres sur les champs de vent déterminés par cette approche. Finalement un code de dispersion lagrangien stochastique à particules, utilisant les champs de vent de la base de données, a été développé et partiellement validé sur quelques cas académiques simples (condition de mélange homogène, comparaison à la dispersion d'une bouffée gaussienne, etc.)Des essais en soufflerie, une approche eulérienne (effectuée avec FLUENT 6.3) et une première application de la méthodologie Flow'Air-3D/SLAM ont été menés sur le site pétrochimique de la raffinerie de Feyzin. Les comparaisons effectuées entre ces trois approches montrent le bon comportement du modèle SLAM. Les temps CPU mis en œuvre pour réaliser les calculs de dispersion lagrangien sont encourageants et montrent la faisabilité de notre approche sur un cas applicatif réel.

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Launay, Karine. "Analyse de modeles lagrangiens de prediction de dispersion turbulente et proposition d'un modele integrant la turbulence vue par la particule." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1998. http://www.theses.fr/1998STR13065.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de these est d'approfondir la comprehension que l'on a du comportement qu'adopte une particule inertielle en reponse aux sollicitations turbulentes environnantes, ceci dans l'optique d'ameliorer l'approche lagrangienne de la dispersion particulaire turbulente. L'approche lagrangienne etant a la base de deux modeles stochastiques majeurs (processus de monte-carlo et chaines de markov), notre demarche a consiste dans un premier temps a etudier les performances respectives de ceux-ci. Les predictions de dispersion au sein d'une turbulence stationnaire, homogene et isotrope n'apportant pas satisfaction et les analyses faites sur la structure de chacun de ces modeles lagrangiens revelant des lacunes, nous proposons dans un second temps un modele lagrangien integrant la turbulence fluide percue par la particule lourde. Les simulations numeriques effectuees avec ce modele prouvent que la prise en compte des caracteristiques fluides percues par la particule constitue une veritable amelioration de l'approche lagrangienne dans le sens ou les trois principaux effets (effets d'inertie, de croisement de trajectoires et de continuite) caracteristiques de la dispersion turbulente de particules lourdes sont restitues. Par ailleurs, une confrontation a la realisation experimentale de wells et stock (1983) permet de valider ce modele ameliore de prediction de dispersion. Enfin, une etude quant a l'influence respective des forces non stationnaires sur la dispersion asymptotique particulaire nous a permis de conclure que, pour une intensite turbulente assez faible et pour des rapports de masses volumiques particule/fluide variant de 2 a 1000, ces termes n'avaient statistiquement pas d'influence.

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Desjonqueres, Philippe. "Modélisation lagrangienne du comportement de particules discrètes en écoulement turbulent." Rouen, 1987. http://www.theses.fr/1987ROUES004.

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LOUBET, Benjamin. "Modélisation du dépôt sec d'ammoniac atmosphérique à proximité des sources." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003250.

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Abstract:

L'ammoniac atmosphérique (NH3) est émis en majeure partie par l'agriculture. Etant très soluble, il se dépose rapidement sur la végétation par absorption foliaire et dépôt sur les surfaces (dépôt cuticulaire). Ces dépôts constituent une source de pollution importante pour les écosystèmes dits sensibles. Afin d'étudier la variabilité des dépôts secs d'ammoniac à proximité des sources agricoles, en réponse aux conditions climatiques et au type d'écosystème, un modèle mécaniste de dispersion et de dépôt d'NH3 a été développé. Il repose sur le couplage d'un modèle de dispersion de gaz-traces, de type marche aléatoire, et d'un modèle d'échange à l'échelle foliaire prenant en compte les voies stomatiques et cuticulaires, et incluant le point de compensation stomatique. Le modèle a été validé à partir de données expérimentales mesurées sur un couvert de maïs et de deux autres jeux de données sur prairie. Le modèle simule bien les concentrations dans le cas de la prairie mais il est biaisé dans le cas du maïs. Le biais semble provenir de l'orientation moyenne de la direction du vent et met en avant la nécessité d'utiliser un modèle en 3 dimensions pour l'étude de la dispersion à l'échelle locale. L'application du modèle montre que les dépôts secs cumulés peuvent varier entre quelques dixièmes de % et quasiment 20% de la quantité émise à 400 m en aval d'une source ligne. Le modèle indique que les facteurs les plus influents sur le dépôt sont la hauteur de la source par rapport au couvert, la vitesse du vent et la stratification thermique, ainsi que les résistances stomatiques et cuticulaires. Sous un climat chaud et sec, le dépôt sec local d'ammoniac emprunte prioritairement la voie stomatique, tandis que sous un climat tempéré et humide, il se fait par voie cuticulaire. Il en ressort que pour améliorer les estimations du dépôt sec local, il sera nécessaire de mieux comprendre et paramétrer le dépôt cuticulaire, et le point de compensation stomatique.

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Dufour, Frédéric. "Développements de la méthode des éléments finis avec des points d'intégration Lagrangiens : applications à la géomécanique." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00334013.

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Abstract:

Beaucoup de modélisations numériques dans les domaines de la géophysique, du génie civil et du génie mécanique nécessitent la prise en compte de grandes transformations sur des matériaux avec des comportements allant du fluide visqueux au solide élastique, avec ou sans microstructure granulaire ou stratifiée, en passant par des matériaux bi-phasiques. Une nouvelle méthode numérique, intitulée méthode des éléments finis avec des points d'intégration Lagrangiens (MEFPIL), a été développée pour répondre à ce cahier des charges. Elle est basée sur une grille Eulérienne d'éléments finis dont les points intégrations sont des particules Lagrangiennes qui transportent dans leur mouvement les propriétés matériaux et les variables de temps. Ainsi, les limites vers les grandes transformations sont abolies, tout en transportant l'historique de la matière. Le suivi implicite des interfaces matériaux permet aussi de modéliser les interactions fluide-solide en attribuant des propriétés rhéologiques contrastées aux particules en différents points de l'espace. Ce travail a démontré que des contraintes sur le nombre et le poids numérique des points d'intégration, sont nécessaires pour obtenir de bons résultats dans des cas tests. A cause du traitement des grandes transformations sous forme incrémentale, cette méthode impose une attention particulière lors du développement et de l'implantation de nouvelles lois de comportement. Lors de ce travail, la théorie de Cosserat, la viscoélasticité, des modèles non linéaires et l'anisotropie, éventuellement couplée avec la théorie de Cosserat, ont été implantés pour répondre à des besoins précis lors de la modélisation de phénomènes géophysiques et des procédés de mise en forme de matériaux. La MEFPIL a démontré sa capacité dans la modélisation des écoulements de matériaux divers en grandes transformations et laisse entrevoir un grand potentiel pour de futures applications.

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Bekhouche, Samira. "Étude de la dispersion de scalaires passifs : couplage de la GILTT avec des modèles de dispersion latérale." Paris 12, 2007. http://www.theses.fr/2007PA120059.

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Abstract:

Le travail présenté dans cette thèse traîte de la dispersion de scalaires passifs par vents faibles à modérés. Il a pour objet d’évaluer l’apport des modèles de dispersion semi-analytiques apparus récemment (Moreira et al. , 2005a), pour la caractérisation de la dispersion atmosphérique. Deux approches sont considérées dans ce travail : a) la comparaison de ces modèles semi analytiques à d’autres modèles analytiques dédiés à la caractérisation de la dispersion par vents faibles à modérés, b) le couplage de ces modèles avec des profils de dispersion latérale dans le but de reconstruire des maximums de concentration des panaches. Lors de la comparaison, le modèle semi analytique dérivé de la GILTT (Generalized Integral Laplace Transform Technique) muni des paramétrisations de la diffusivité turbulente et du profil de vent, est confronté à deux modèles analytiques : le modèle gaussien et le modèle de faibles vents de l’IIT (Indian Institute of Technology) de Delhi. Au cours de cette évaluation, il apparaît que l’efficacité des modèles semi-analytiques est comparable à celles des modèles développés à l’IIT destinés à la caractérisation de la dispersion par faibles vents. La justification du couplage du modèle semianalytique avec des schémas de dispersion latérale repose, en partie, sur ses qualités intrinsèques, notamment le fait qu’une solution exacte de l’équation intégrée de transport-diffusion est obtenue par les méthodes dérivées de la GILTT, contrairement aux démarches conduisant à l’élaboration de modèles analytiques. Cette démarche est nouvelle et ouvre de nouvelles perspectives à l’utilisation de ce type de modèle. Plusieurs tests de couplages ont été conduits pour des expériences de dispersion atmosphérique par faibles vents provenant des bases de données du " Model Validation Tools Kits " et de l’EPA
This work presents the thesis that dedicates to the problem of the dispersion of the pollutants in low and moderate winds. The aim is to evaluate the contribution of the semi-analytical models that appears recently (Moreira et al. , 2005a) for the characterization of atmospheric dispersion. Two approaches described in this work relates to the following : a) the comparison of the analytical semi models to other analytical models dedicate to the characterization of dispersion in low and moderate winds. B) the combining semi-analytical models with their profiles of crosswind dispersion in order to rebuild the plumes maximal concentration. During the comparison the semi analytical model derives from the GILTT (Generalized Integral Laplace Transform Technical) with parameterizations of the vertical turbulent diffusivity and the wind profile is confronted to two analytical models : the Gaussian model and the model of low winds of IIT (Indian Institute of Technology) of Delhi. During this evaluation it appears that the effectiveness of the semi-analytical models is comparable to the developed models of IIT intended for the characterization of dispersion in low winds conditions. This procedure is new and opened for new perspectives of the usage of this model type. Several tests of this new approach have been done in low winds conditions using the data bases of "Model Validation Tools Kits" and of EPA. It appears that this combining is an alternative of the characterization of atmospheric dispersion in low and moderate winds conditions

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Vinkovic, Ivana. "Dispersion et mélange turbulents de particules solides et de gouttelettes par une simulation des grandes échelles et une modélisation stochastique lagrangienne." Phd thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/ivinkovic.pdf.

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Abstract:

Une simulation des grandes échelles est utilisée pour étudier la dispersion de scalaires passifs, des particules solides et des gouttelettes dans une couche limite turbulente. Etant donné que de nombreux processus physico-chimiques, comme les réactions chimiques, les collisions, la coalescence, la fragmentation ou l'évaporation des gouttelettes ont lieu à des échelles bien plus petites que la maille, l'équation stochastique de Langevin est utilisée pour déterminer la composante petite échelle de la vitesse des particules suivies. Le modèle stochastique est exprimé uniquement en fonction des grandeurs obtenues par la SGE avec le modèle dynamique de sous-maille Germano et al. (1991). Enfin, la coalescence et la fragmentation sont introduites par un modèle probabiliste de coalescence et de fragmentation inspiré du modèle stochastique de fragmentation de Apte et al. (2003). Les résultats des différents modèles introduits sont confrontés à diverses expériences de laboratoire
In order to study the dispersion of industrial stack emissions, a large eddy simulation with the dynamic subgrid-scale model of Germano et al. (1991) is coupled with Lagrangian tracking of fluid particles containing scalar, solid particles and droplets. Because most interactions between particles, such as chemical reactions, collisions, coalescence, breakup or evaporation, take place at a subgrid scale, it is important to model the movement of particles below the grid. Therefore, a Langevin model is coupled with the LES. The stochastic model is written in terms of subgrid-scale statistics at a mesh level. Finally, a model for droplet coalescence and breakup is implemented. Coalescence and breakup are considered as a stochastic process under the scaling symmetry assumption. The model is inspired by the stochastic model for secondary breakup of Apte et al. (2003). The results of the different models implemented in the LES are compared with various wind tunnel experiments

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Foudhil, Hadjira. "Développement d'un modèle numérique de dispersion atmosphérique de particules à l'échelle d'un paysage hétérogène." Bordeaux 1, 2002. http://www.theses.fr/2002BOR12525.

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Abstract:

Ce travail de thèse a pour objet le développement d'un modèle numérique de dispersion de particules biotiques, basé sur la résolution des équations de la couche limite atmosphérique. L'accent est porté sur l'élaboration d'un code capable de simuler des écoulements pour des configurations de paysages hétérogènes, car la dispersion des particules est fortement influencée par la structure même du paysage. Le modèle dynamique utilise les équations de Reynolds simplifiées dans le cadre des hypothèses de Boussinesq et la turbulence est traitée par une approche statistique (modèles k-l et k-s). Le système d'équations mis en place permet de modéliser les principaux processus physiques à deux échelles différentes : la modélisation à grande échelle s'appuie sur la théorie de similitude de Monin et Obukhov, qui permet d'élaborer des lois de paroi pour simuler les transferts turbulents entre la surface apparente et la basse atmosphère ; la modélisation à l'échelle du couvert amène à résoudre explicitement l'écoulement dans la sous-couche rugueuse, définie par une canopée végétale, jusqu'à la surface du sol. La dispersion des particules est traitée par une approche eulérienne, qui considère l'ensemble des particules dans l'écoulement comme un champ de concentration continu, dont l'évolution est décrite par une équation de convection-diffusion. Le code de calcul est d'abord validé à partir de données expérimentales acquises dans diverses configurations, en soufflerie comme in situ : transition de rugosité de surface, turbulence en couvert homogène, alternances couvert-clairière-couvert, diffusion de spores en couvert homogène, diffusion de pollen en paysage discontinu. Une série de simulations est ensuite menée pour analyser l'influence de la structure de divers paysages complexes sur la dispersion de particules.

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Isnard, Olivier. "Dispersion atmosphérique en présence de groupes d'obstacles." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1999. http://www.theses.fr/1999ECDL0013.

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Abstract:

L'intérêt d'une recherche sur la modélisation de scénari de pollution en milieu urbain pose le problème d'une représentation réaliste de la géométrie retenue. Un des paradoxes actuels dans ce domaine est que les Systèmes d'Information Géographiques (SIG) fournissent une description précise de la tapographie d'un site mais que les détails, trop nombreux, ne peuvent être efficacement incorpore��s au sein des modèles. Il faut donc développer des approches simplifiées de la réalité pour exploiter astucieusement ces données. Ce travail s'inscrit dans cette optique. A l'heure actuelle, il subsiste des insuffisances concernant la modélisation des échelles intermédiaires situées entre l'échelle globale de l'agglomération et celle, locale de la rue. Dans ce travail nous considérerons principalement cette échelle (de l'ordre du quartier). Ainsi une zone urbaine peut apparaître comme un groupe d'obstacles. Les objectifs de cette étude sont de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux qui gouvernent l'écoulement et la dispersion en fonction des différents paramêtres définissant un groupe d'obstacles. En particulier nous considérons l'influence de la tapologie (organisation géométrique), de la porosité (distance de séparation entre les obstacles), de la taille des obstacles et de la taille caractéristique du groupe. Nous avons utilisé pour cette étude trois méthodes. Premièrement, une approche expérimentale réalisée en soufflerie où le champ de vitesse a été mesuré à l'aide d'une technique LDA tridimensionnelle et le champ de concentration à l'aide d'un FID. Deuxièmement une approche numérique effectuée à l'aide d'un code de calcul tridimensionnel existant (MERCURE, développé par EDF). Et un modèle simplifié de l'écoulement et de la dispersion en présence d'obstacles, basé sur le concept d'un écoulement potentiel. Nous analyserons en détail les résultats obtenus par ces différentes approches et expliquerons les mécanismes prépondérants présents dans la dispersion à travers un groupe d'obstacles
Much research has been devoted to modelling mesoscale atmospheric boundary layer flows and flows at the scale of individual streets, but much less attention has been focussed on flow and dispersion at intermediate scales, such as small town or a large suburban area. An important problem in the computational modelling of such flows is the representation of the urban surface layer. At typical scales used in such calculations, it is not feasible to model individual buildings, but neither is it possible to represent the effects of the buildings by a simple change in roughness length. Geographical information Systems now provide us with a highly detailed description of the urban topography, but, paradoxically, these descriptions are too detailed to be used directly. The challenge is therefore to find ways to simplify the data, so that they can be used in pratical calculations of flow and dispersion in urban areas. This is the objective of the research presented here. In order to develop simple parametrisations for the influence of a group of buildings on flow and dispersion in the urban canopy, we need first to identify and underrstand the major processus. In particular, we need to understand how parameters such as the geometrical organisation, the obstacles, the spacing between them, their size and the overall extent of the group interact to influence the flow and the dispersion. We have use three different approaches to investigate this. Firstly, experiments were performed in an atmospheric wind tunnel, for several different configurations of obstacles. Fluid velocities were measured using LDV, and gas concentrations were measured using FID. Secondly, three dimensional calculations have been performed using the atmospheric dispersion code MERCURE initially developed by EDF. Finally a simplified model for flow and dispersion within a group of obstacles was developed based on a potential flow approach. These three methods have been used to investigate and explain some of the fundamental processus involved in flow and dispersion through groups of obstacles

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Aguinaga, Sylvain. "Dispersion turbulente et déposition de gouttes d'eau : expérimentation et modélisation numérique." Poitiers, 2008. http://www.theses.fr/2008POIT2312.

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Abstract:

Cette étude porte sur les mécanismes physiques responsables de la dispersion et de la déposition de gouttes d’eau dans un écoulement turbulent. Les applications industrielles sont nombreuses, par exemple, l’interaction des gouttes d’eau avec l’aérodynamique externe et sous capot d’une automobile. L’étude s’articule autour d’une double approche numérique et expérimentale. La principale difficulté pour la modélisation réside dans l’interaction des gouttes avec la turbulence. En proche paroi, cette interaction conditionne fortement la déposition des gouttes. Les lois de paroi utilisées dans des configurations complexes induisent une erreur sur la simulation du flux de gouttes déposé. Un modèle est proposé en ce sens. Il est dérivé sous forme de conditions aux limites dans les deux codes retenus pour cette étude : Fluent (approche Euler/Lagrange) et Neptune_CFD ( approche Euler/Euler). Un nouveau modèle de compréhension est également développé. Ces modèles sont tout d’abord évalués dans une configuration de canal plan 2D. Une base de données expérimentale sur l’écoulement d’extension brusque axisymétrique est constituée. La dispersion des gouttes est mesurée avec des méthodes optiques PIV et PTV. Une nouvelle méthode pour la mesure de la déposition, basée sur la fluorescence d’un colorant sous lumière UV, a été développée. L’analyse physique des résultats expérimentaux et numériques permet de dégager les mécanismes responsables de la dispersion et de la déposition des gouttes dans un écoulement complexe typique de l’aérodynamique automobile. Elle permet également d’évaluer les modèles numériques développés et existants
This study is about droplets dispersion and deposition in turbulent flows. This problem has many industrial applications such as the aerodynamics of road vehicles (external and underhood flows). Both numerical and experimental approach are considered. The turbulent interaction of droplets with the fluid is the main problem in discrete phase models. Close to the wall, this interaction governs the deposition mechanisms. The wallfunctions for turbulence affect the deposition at the wall. A model is then presented and leads to new boundary conditions for deposition in two CFD codes : Fluent (Euler/Lagrange approach) and Neptune_CFD (Euler/Euler approach). Another comprehensive model is also developed. They are first applied in a 2D channel flow. An experimental database for the axisymmetric sudden expansion is presented. The droplets dispersion is measured using PIV and PTV. A new method for wall deposition measurements, based on a fluorescent dye under UV illumination, is developed. The analysis of both experimental and numerical results highlights the mechanisms for droplets dispersion end deposition in a complex turbulent flow relevant to automotive issues. It also allows assessing numerical models in such a configuration

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De, Chaisemartin Stéphane. "Modèles eulériens et simulation numérique de la dispersion turbulente de brouillards qui s'évaporent." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00443982.

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Abstract:

Le modèle multi-fluide permet de décrire par une approche Eulérienne les sprays polydispersés et apparaît donc comme une méthode indiquée pour les applications de combustion diphasique. Sa pertinence pour la simulation à l'échelle d'applications industrielles est évaluée dans ce travail, par sa mise en oeuvre dans des configurations bi-dimensionnelle et tri-dimensionnelle plus représentatives de ce type de simulations. Cette évaluation couple une étude de faisabilité en terme de coût de calcul avec une analyse de la précision obtenue, par des comparaisons avec les résultats de méthodes de références pour la description des sprays. Afin de définir une telle référence, une hiérarchisation des modèles de spray est proposée dans ce travail, soulignant les niveaux de modélisation associée aux diverses méthodes. Une première configuration d'écoulements tourbillonnaires est utilisée pour caractériser la méthode multi-fluide. L'étude de la structure mathématique du système de lois de conservation permet d'analyser la formation de singularités et de fournir les outils permettant d'évaluer leur impact sur la modélisation. Cette étude permet également de dériver un schéma numérique robuste et efficace pour des configurations bi- et tri-dimensionnelle. La description des dynamiques de gouttes conditionnées par la taille est évaluée dans ces configurations tourbillonnaires au moyen de comparaisons quantitatives, sur des champs instantanés, où le multi-fluide est confronté à une méthode Lagrangienne, ainsi qu'à des résultats expérimentaux. Afin d'évaluer le comportement de la méthode multi-fluide dans des configurations plus représentatives des problématiques industrielles, le solveur MUSES3D est développé, permettant, entre autres, une évaluation fine des méthodes de résolution des sprays. Une implémentation originale de la méthode multi-fluide, conciliant généricité et efficacité pour le calcul parallèle, est réalisée. Le couplage de ce solveur avec le code ASPHODELE, développé au CORIA, permet d'effectuer une évaluation opérationnelle des approches Euler/Lagrange et Euler/Euler pour la description des écoulements diphasiques à inclusions dispersées. Finalement, le comportement de la méthode multi-fluide dans des jets bi-dimensionnels et dans une turbulence homogène isotrope tri-dimensionnelle permet de montrer sa précision pour la description de la dynamique de sprays évaporant dans des configurations plus complexes. La résolution de la polydispersion du spray permet de décrire précisément la fraction massique de combustible en phase vapeur, un élément clé pour les applications de combustion. De plus, l'efficacité du calcul parallèle par décomposition de domaine avec la méthode multi-fluide permet d'envisager son utilisation à l'échelle d'applications industrielles.

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Chaisemartin, Stéphane de. "Modèles eulériens et simulation numérique de la dispersion turbulente de brouillards qui s'évaporent." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2009. http://www.theses.fr/2009ECAP0011/document.

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Abstract:

Le modèle multi-fluide permet de décrire par une approche Eulérienne les sprays polydispersés et apparaît donc comme une méthode indiquée pour les applications de combustion diphasique. Sa pertinence pour la simulation à l’échelle d’applications industrielles est évaluée dans ce travail, par sa mise en oeuvre dans des configurations bi-dimensionnelle et tri-dimensionnelle plus représentatives de ce type de simulations. Cette évaluation couple une étude de faisabilité en terme de coût de calcul avec une analyse de la précision obtenue, par des comparaisons avec les résultats de méthodes de références pour la description des sprays. Afin de définir une telle référence, une hiérarchisation des modèles de spray est proposée dans ce travail, soulignant les niveaux de modélisation associée aux diverses méthodes. Une première configuration d’écoulements tourbillonnaires est utilisée pour caractériser la méthode multi-fluide. L’étude de la structure mathématique du système de lois de conservation permet d’analyser la formation de singularités et de fournir les outils permettant d’évaluer leur impact sur la modélisation. Cette étude permet également de dériver un schéma numérique robuste et efficace pour des configurations bi- et tri-dimensionnelle. La description des dynamiques de gouttes conditionnées par la taille est évaluée dans ces configurations tourbillonnaires au moyen de comparaisons quantitatives, sur des champs instantanés, où le multi-fluide est confronté à une méthode Lagrangienne, ainsi qu’à des résultats expérimentaux. Afin d’évaluer le comportement de la méthode multi-fluide dans des configurations plus représentatives des problématiques industrielles, le solveur MUSES3D est développé, permettant, entre autres, une évaluation fine des méthodes de résolution des sprays. Une implémentation originale de la méthode multi-fluide, conciliant généricité et efficacité pour le calcul parallèle, est réalisée. Le couplage de ce solveur avec le code ASPHODELE, développé au CORIA, permet d’effectuer une évaluation opérationnelle des approches Euler/Lagrange et Euler/Euler pour la description des écoulements diphasiques à inclusions dispersées. Finalement, le comportement de la méthode multi-fluide dans des jets bi-dimensionnels et dans une turbulence homogène isotrope tri-dimensionnelle permet de montrer sa précision pour la description de la dynamique de sprays évaporant dans des configurations plus complexes. La résolution de la polydispersion du spray permet de décrire précisément la fraction massique de combustible en phase vapeur, un élément clé pour les applications de combustion. De plus, l’efficacité du calcul parallèle par décomposition de domaine avec la méthode multi-fluide permet d’envisager son utilisation à l’échelle d’applications industrielles
The multi-fluid model, providing a Eulerian description of polydisperse sprays, appears as an interesting method for two-phase combustion applications. Its relevance as a numerical tool for industrial device simulations is evaluated in this work. This evaluation assesses the feasibility of multi-fluid simulations in terms of computational cost and analyzes their precision through comparisons with reference methods for spray resolution. In order to define such a reference, the link between the available methods for spray resolution is provided, highlighting their corresponding level of modeling. A first framework of 2-D vortical flows is used to assess the mathematical structure of the multi-fluid model governing system of equations. The link between the mathematical peculiarities and the physical modeling is provided, and a robust numerical scheme efficient for 2-D/3-D configurations is designed. This framework is also used to evaluate the multi-fluid description of evaporating spray sizeconditioned dynamics through quantitative, time-resolved, comparisons with a Lagrangian reference and with experimental data. In order to assess the multi-fluid efficiency in configurations more representative of industrial devices, a numerical solver is designed, providing a framework devoted to spray method evaluation. An original implementation of the multifluid method, combining genericity and efficiency in a parallel framework, is achieved. The coupling with a Eulerian/Lagrangian solver for dispersed two-phase flows, developed at CORIA, is conducted. It allows a precise evaluation of Euler/Lagrange versus Euler/Euler approaches, in terms of precision and computational cost. Finally, the behavior of the multi-fluid model is assessed in 2D-jets and 3-D Homogeneous Isotropic Turbulence. It illustrates the ability of the method to capture evaporating spray dynamics in more complex configurations. The method is shown to describe accurately the fuel vapor mass fraction, a key issue for combustion applications. Furthermore, the method is shown to be efficient in domain decomposition parallel computing framework, a key issue for simulations at the scale of industrial devices

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Nisa, Khoirin. "On multivariate dispersion analysis." Thesis, Besançon, 2016. http://www.theses.fr/2016BESA2025.

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Abstract:

Cette thèse examine la dispersion multivariée des modelés normales stables Tweedie. Trois estimateurs de fonction variance généralisée sont discutés. Ensuite dans le cadre de la famille exponentielle naturelle deux caractérisations du modèle normal-Poisson, qui est un cas particulier de modèles normales stables Tweedie avec composante discrète, sont indiquées : d'abord par fonction variance et ensuite par fonction variance généralisée. Le dernier fournit la solution à un problème particulier d'équation de Monge-Ampère. Enfin, pour illustrer l'application de la variance généralisée des modèles Tweedie stables normales, des exemples à partir des données réelles sont fournis
This thesis examines the multivariate dispersion of normal stable Tweedie (NST) models. Three generalize variance estimators of some NST models are discussed. Then within the framework of natural exponential family, two characterizations of normal Poisson model, which is a special case of NST models with discrete component, are shown : first by variance function and then by generalized variance function. The latter provides a solution to a particular Monge-Ampere equation problem. Finally, to illustrate the application of generalized variance of normal stable Tweedie models, examples from real data are provided

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Soulhac, Lionel. "Modélisation de la dispersion atmosphérique à l'intérieur de la canopée urbaine." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2000. http://www.theses.fr/2000ECDL0007.

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Abstract:

Afin d'évaluer les conséquences de la pollution atmosphérique sur la santé et l'environnement, les pouvoirs publics ont souvent besoin d'outils de modélisation fine, permettant d'appréhender l'impact d'un aménagement local, de prévoir les niveaux de concentration et d'informer la population. Le problème, posé par la simulation de la dispersion des polluants à l'échelle locale, est de parvenir à étudier beaucoup de scénarios en prenant en compte un très grand nombre de bâtiments complexes. Pour cela, il est souvent indispensable de développer des approches simplifiées, dans lesquelles seuls les phénomènes physiques prépondérants sont représentés. Dans cet esprit, la modélisation de la canopée urbaine s'appuie généralement sur la notion élémentaire de rue-canyon. Si ce sujet a fait l'objet de nombreuses études dans le passé, plusieurs interrogations subsistent encore concernant les phénomènes mis en jeu à l'intérieur d'une rue et les interactions entre plusieurs rues. Les objectifs de cette étude sont de mieux comprendre les mécanismes fondamentaux qui régissent l'écoulement et la dispersion dans une rue et d'en proposer une représentation simplifiée à travers des modélisations opérationnelles. Pour cela, nous avons utilisé des techniques de modélisation numérique et expérimentale. L'approche numérique a été basée sur le code de calcul MERCURE (RANS, du type k-є), adapté à la simulation tridimensionnelle des écoulements atmosphériques. L'approche expérimentale a été mise en œuvre dans la soufflerie atmosphérique de l'École Centrale de Lyon. Les techniques de mesures utilisées (LDA, FID) ont permis de décrire avec précision les champs de vitesse et de concentration à l'échelle d'une rue. Afin d'évaluer l'influence de la géométrie de la rue (rapport d'aspect, dissymétrie) sur la dispersion par vent perpendiculaire, nous avons développé un modèle, basé sur une résolution analytique de l'équation d'advection-diffusion dans un écoulement potentiel. Les comparaisons avec les simulations numériques et expérimentales fournissent des résultats encourageants. Pour décrire le cas d'un vent d'orientation quelconque, nous proposons une décomposition de l'écoulement par rapport aux composantes longitudinales et transversales. Cette décomposition s'avère réaliste dans le cas d'une rue infinie, mais elle est mise en défaut pour une rue de longueur finie. Nous avons ensuite étudié et paramétré les échanges de matière au niveau des intersections en fonction de la géométrie des rues et de la direction du vent. Les résultats indiquent une interaction importante entre l'écoulement dans la rue et dans l'intersection. Enfin, nous avons proposé un modèle permettant d'étendre l'approche rue-canyon à la simulation d'un réseau de rues inter-connectées, afin de pouvoir étudier la dispersion des polluants à l'échelle d'un quartier. Une première application du modèle de dispersion dans un réseau de rues a été réalisée pour étudier la pollution dans un quartier de la ville de Lyon. Les comparaisons effectuées avec des mesures de terrain permettent de confirmer le bon comportement du modèle et illustrent les différentes potentialités de cette approche
There are many practical situations in which it is necessary to evaluate the impact of urban air pollution on health and the environment. Often, this demands rather fine scale modelling of air flow and dispersion, at the scale of the street or the quartier. In such cases it is usually necessary to include the influence of a large number of irregularly-shaped buildings. This requires the development and application of simplified, practical models, which are based on the main underlying physical phenomena. One approach which is commonly used to estimate pollutant concentrations in an isolated street is the street canyon model. Although flow and dispersion in an isolated street have been the subject of many investigations in the past, and several practical models have been proposed for idealised configurations, many questions remain unanswered. The aims of this investigation are therefore to improve our understanding of the fundamental processes which govern flow and dispersion in a single street or a group of streets, and to develop simple, operational models for these situations. The research has been carried out using numerical and experimental techniques. Numerical simulations have been carried out using the three-dimensional atmospheric boundary layer code MERCURE (a RANS model with a k-є closure) and the experiments were performed in the atmospheric wind tunnel at the Ecole Centrale de Lyon. Fluid velocities and gas concentrations were measured using LDA and FID. Initially, we studied the influence of street geometry (aspect ratio, asymmetry) on flow and dispersion within the street, when the wind blows perpendicular to the street. We have developed a model for pollutant concentrations, based on a solution of the advection-diffusion equation in a potential flow. Next we studied the influence of the direction of the wind relative to the axis of the street, and we show that the problem can be decomposed into flow parallel and perpendicular to the street. In the third part of the study we investigated the influence of street geometry and wind direction on flow and dispersion at street intersections; we show that the flow within the streets plays an important role in determining the exchange of material within the intersection. Based on these results, we then develop a model which extends the street canyon concept to a network of connected streets. This makes it possible to study the atmospheric dispersion of pollutants at the scale of the quartier. All the models developed during this work have been compared with the results from numerical simulations and experiments, and the agreement is generally good. As a final test of the models, we have used them to simulate dispersion in part of the 6th arrondissement of Lyon; the calculated concentrations show surprisingly good agreement with concentrations measured by an atmospheric pollution monitor located there

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Ardeshiri, Hamidreza. "Dynamique des copépodes dans les écoulements turbulents." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10080/document.

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Abstract:

La famille la plus commune des organismes dans le zooplancton est un groupe connu intitulé copépodes. Les copépodes ont un rôle majeur dans l’écosystème marin, car ils sont les producteurs secondaires dans la chaîne alimentaire écologique reliant les cellules de phytoplancton à des larves de poissons et même aux grands mammifères comme les baleines. Le comportement de nage de copépodes présente des sauts puissants et rapides. Une telle aptitude est utilisée pour échapper à des régions de cisaillement élevées, qui peuvent être causés soit par des perturbations d’écoulement, soit par un grand prédateur ou par la dynamique de fortes turbulences inhérentes à l’océan. La recherche présentée dans cette thèse se compose trois étapes. Tout d’abord, les données de vitesse de copépodes affichant réaction de fuite des sauts dans l’eau stagnante sont utilisées pour définir et affiner un modèle copépode lagrangien (CL). Deuxièmement, le modèle développé est utilisé pour simuler le comportement de milliers de copépodes dans un écoulement turbulent hydrodynamique entièrement développé obtenu par simulation numérique directe des équations de Navier-Stokes. Troisièmement, des analyses des données numériques sont réalisées pour quantifier la dynamique de copépodes en turbulence et pour faire une comparaison avec les observations expérimentales disponibles de copépodes en turbulence. Grâce à une étude expérimentale et numérique combinée, nous étudions l’impact du comportement de saut, l’effet de l’intensité de saut, d’orientation de saut, du temps de latence et rapport d’aspect géométrique des copépodes sur la distribution spatiale à petite échelle dans un environnement turbulent
The most common family of multi-celled organisms in the zooplankton is a rather diversified group of crustaceans known with the name of copepods. Copepods have a major role in the marine ecosystem because they are the secondary producers in the ecological food-chain linking phytoplankton cells to fish larvae and even to large mammals such as whales. Copepods swimming behavior exhibits quick powerful jumps. Such an aptness is used to escape from high shear regions, which may be caused either by flow perturbations, produced by a large predator (i.e., fish larvae), or by the inherent highly turbulent dynamics of the ocean. The research presented this thesis goes into three steps. Firstly, recorded velocity tracks of copepods displaying escape response jumps in still water are used to define and tune a Lagrangian copepod (LC) model. Secondly, the model is further employed to simulate the behavior of thousands of copepods in a fully developed hydrodynamic turbulent flow obtained by direct numerical simulation of the Navier-Stokes equations. Thirdly, numerical data analysis is performed to quantify copepods’ dynamics in turbulence and make a comparison with available experimental observations of copepods in turbulence.Through a combined experimental and numerical study, we investigate the impact of jumping behavior on the small-scale patchiness of copepods in a turbulent environment. We further investigate the effect of jump intensity, jump orientation, jump latency time and geometrical aspect ratio of the copepods on the small-scale spatial distribution. At last, possible ecological implications of the observed clustering on encounter rates and mating success are provided

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Nironi, Chiara. "Concentration fluctuations of a passive scalar in a turbulent boundary layer." Phd thesis, Ecole Centrale de Lyon, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00964852.

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Abstract:

This experimental study analyses the dynamics of concentration fluctuations in a passive plume emitted by a point source within the turbulent boundary layer. We aim to extend the popular study of Fackrell and Robins (1982) about concentration fluctuations and fluxes from point sources by including third and fourth moments of concentration. We also further inquire into the influence of source conditions, such as the source size, source elevation and emission velocity, on higher order concentration moments. The data set is completed by a detailed description of the velocity statistics within the TBL, with exhaustive information on both the temporal and spatial structure of the flow. The experimental data-set has been used to test two different modeling ap- proaches: an analytical meandering plume model (in one and in three dimen- sions) and a Lagrangian stochastic micro-mixing model.

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Bozon, Nicolas. "Coupling atmospheric dispersion model and Geographical Information Systems : application to pesticide spray drift." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20255.

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Abstract:

La pollution atmosphérique par les pesticides issus de la viticulture est un problème environnemental majeur affectant aussi bien la santé humaine que l'équilibre des écosystèmes. La modélisation de la dispersion atmosphérique et l'usage des systèmes d'information géographique peuvent permettre de quantifier spatialement la pollution atmosphérique sur le territoire. Cette thèse est fondée sur le couplage d'un modèle de dispersion atmosphérique des pesticides et d'un système d'information géographique, destiné à prédire et cartographier la pollution atmosphérique après les traitements phyto-sanitaires. L'introduction des modèles numériques de terrains et des changements d'échelle dans la modélisation à complexité réduite sont présentés et illustrés. La plateforme de simulation numérique découlant du couplage prend la forme d'un plugin au logiciel Quantum GIS, explorant ainsi le potentiel des SIG libres dans l'implémentation de modèles physiques complexes. La plateforme est finalement utilisée sur un bassin versant viticole du Sud de la France, et un scénario d'analyse des risques de pollution est proposé
Atmospheric pollution due to agricultural pesticide for viticulture is a major concern today, regarding both public health, sustainable agriculture and ecosystems quality monitoring. Atmospheric dispersion modeling and the use of geographic information systems allow us to spatially quantify the atmospheric pollution on a given area. This thesis is based on the coupling of an atmospheric dispersion model and a geographic information system, in order to predict and map atmospheric pollution after pesticide spraying applications. Implementations of digital elevation models and scale changes into the reduced order modeling are described and illustrated. The resulting simulation platform is presented as a Quantum GIS software plugin, thus exploring the Open Source GIS capabilities to implement complex physical models. The platform is finally used on a typical Souther French wine-growing area, and a pollution risk analysis scenario is proposed

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Dupuy, Clément. "Analyse et conception d'outils pour la traçabilité de produits agroalimentaires afin d'optimiser la dispersion des lots de fabrication." Lyon, INSA, 2004. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2004ISAL0047/these.pdf.

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Abstract:

Ces dix dernières années, la traçabilité est devenue une composante essentielle dans la demande des clients des industries de production, en particulier de l'agro-alimentaire. Celles-ci sont aujourd'hui conscientes de la nécessité de mettre en œuvre des systèmes de traçabilité précis, rapides et fiables. Même si le retour sur investissement est difficile à évaluer, un système de traçabilité est indispensable pour garantir le système qualité, gagner de nouveaux marchés ou survivre en cas de crise agro-alimentaire. Devant ce constat, les industriels ont cependant des difficultés à analyser, concevoir et mettre en œuvre des systèmes cohérents et efficaces qui répondent à la demande de leurs clients. Dans ce mémoire, nous proposons des méthodes et des outils pour répondre à cette problématique. Nous nous appuyons non seulement sur les travaux déjà existants dans la littérature scientifique mais aussi sur notre expérience dans l'industrie agro-alimentaire. Ce travail a en effet été effectué en collaboration étroite avec le groupe Aoste, producteur de charcuterie, dans le cadre d'un projet de mise en place d'un système informatique de gestion intégrée avec comme objectif principal l'optimisation de la traçabilité. Dans un premier temps, nous proposons un état de l'art et un état des lieux sur la traçabilité dans l'industrie agro-alimentaire et sur les outils mis en œuvre pour obtenir cette traçabilité. Nous répondons ensuite à la problématique en proposant des modélisations non seulement du flux matière et de son suivi mais aussi du processus d'enregistrement de la traçabilité. Enfin, nous présentons un modèle mathématique pour optimiser la traçabilité dans un cas précis : les nomenclatures à trois niveaux avec assemblage et désassemblage
In the last decape, tracability has become an essential component in the requests of industry clients, specially in food industries. Today these industries are conscious of the necessity to set up accurate, fast and reliability tracability systems. Even if investment return is difficult to evaluate, a tracability system is essential for assuring quality to processes, for winning new markets or for surviving in case of food safety crisis. In face of this statement, industrials have difficulties for analysing, conceiving and setting up coherent and effective systems to answer clients necessity. In this these, we propose methods and tools in order to answer to these problems. We used existing works from literature and also our experience in agroalimentary industry. Our work has been made in collaboration with Aoste group, ham and sausage producer, during an IT project. The aim of this project was to set up an integrated information system to optimise products tracability. First, we propose a state of the art about tracability in food industry and about the tools used to obtain it. Then we propose models about the product flow tracability and the tracability recording process. Finally we present a mathematical model to optimise tracability in a special case: assembling and disassembling bill of materials

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Jabbour, Daas. "Etude expérimentale et modélisation de la dispersion en champ lointain suite à un rejet accidentel d'un polluant miscible dans un cours d'eau : application à la gestion de crise." Aix-Marseille 1, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX11003.

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Abstract:

Les rejets de matières dangereuses dans l'environnement induisent souvent des pollutions accidentelles des cours d'eau qui s'étendent sur plusieurs kilomètres en aval de la source du rejet. Dans l'objectif de proposer un modèle qui prévoit l'étendue de la pollution, une maquette de cours d'eau est conçue spécifiquement en ce sens à partir d'une étude de similitude pour évaluer la dispersion de polluant en champ lointain et valider le modèle unidimensionnel adopté (Equation d'Advection-Dispersion). Les conclusions issues des études menées à petite et à grande échelle, nous ont amené à développer un modèle permettant de prédire les profils asymétriques dans la zone initiale du champ lointain. L'évaluation des performances du nouveau modèle, basé sur une Gaussienne Modifiée par une Exponentielle, montre une faible divergence des estimations par rapport aux observations. Lors de la validation à l'échelle réelle, les trois paramètres essentiels lors d'une gestion de crise (concentrations maximales, temps d'arrivée du pic et de la pollution) sont estimés respectivement avec un pourcentage d'erreur moyen de 51, 13 et 11 %, ce qui semble acceptable. Finalement, un modèle complet de dispersion est proposé pour évaluer l'étendue d'une dispersion accidentelle dans le champ lointain. Il est composé de l'EMG pour la zone initiale du champ lointain et de l'ADE pour le champ lointain établi. Le passage d'un modèle à une autre se fait à partir d'une distance comprise entre 12 et 50 fois la longueur de mélange. En conclusion, le modèle proposé est adapté à la gestion d'une situation d'urgence par la simplicité de son utilisation et le faible nombre de variables d'entrée nécessaires aux simulations

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Ruiz-Gazen, Anne. "Estimation robuste d'une matrice de dispersion et projections révélatrices." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30008.

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Abstract:

L'auteur s'interesse au probleme des valeurs aberrantes dans un echantillon multidimensionnel et developpe des solutions dans deux parties complementaires correspondant a deux approches differentes de la question. La premiere partie consiste en l'etude d'un estimateur de dispersion robuste. L'objectif est d'accommoder les eventuelles valeurs aberrantes, c'est-a-dire de rendre les techniques statistiques, associees a l'estimation d'une matrice de dispersion, insensibles a la presence de valeurs aberrantes. Dans la deuxieme partie, une methode de projections revelatrices, basee sur la comparaison d'un estimateur de dispersion non-robuste avec un estimateur robuste, est proposee et ses proprietes sont developpees dans le cadre de modeles probabilistes de contamination. Cette methode d'analyse exploratoire de donnees permet, a partir d'une representation graphique, non seulement d'identifier les eventuelles valeurs aberrantes, mais aussi de les cartographier. Les techniques sont illustrees par plusieurs exemples reels ou simules

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Rodriguez, Romain. "Etude expérimentale de la dispersion de particules ultrafines dans le sillage de modèles simplifiés de véhicules automobiles." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2018. http://www.theses.fr/2018ECDN0032/document.

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Abstract:

La pollution de l’air cause de près de 7 millions de décès annuels dans le monde. L’exposition aux Particules Ultrafines (PUF), polluants parmi les plus néfastes pour la santé, atteint ses niveaux les plus importants en milieu urbain, principalement dus au transport routier. Dans cette thèse, nous examinons les liens entre les champs de concentration en nombre des PUF émises à l'échappement dans le sillage de modèles simplifiés d'automobiles (corps d’Ahmed) et les propriétés de ces écoulements. Ces travaux permettent de mieux comprendre les niveaux d'exposition aux PUF auxquels sont soumis tous les usagers de la route à l’échelle du sillage du véhicule. Trois modèles simplifiés de véhicules ont été utilisés. Ils sont caractérisés par leur angle de lunette arrière permettant de reproduire en soufflerie les structures principales des écoulements de sillage automobile. A l’aide d’une méthode innovante de traitement des données, des mesures de vitesses acquises grâce à des techniques différentes (LDV/PIV) ont été analysées. Elles ont révélé que l’angle d’inclinaison de la lunette a un rôle déterminant sur la structure des écoulements de sillage. Par ailleurs, la comparaison avec les mesures des concentrations en nombre de PUF a permis de montrer que le volume de la structure torique de recirculation en proche culot, dépendant de la géométrie, a un impact majeur sur la dispersion des particules dans la direction verticale. Enfin, il est mis en évidence que les structures tourbillonnaires longitudinales existantes pour une inclinaison intermédiaire de la lunette ont un impact prépondérant sur la dispersion transversale ainsi que sur la symétrie des champs de concentration
Around 7 million worldwide annual death sare due to air pollution. Among all pollutants, UltrafineParticles (UFP) cause strong adverse effects. Due to road transport, UFP exposure reaches its most significant levels in urban areas. In this thesis, the aim is to assess the links between the wake flow properties of simplified car models(Ahmed bodies) and UFP number concentration fields due to exhaust emission. This study enables the knowledge about UFP exposure levels of all road users at vehicle wake scale to be better understood. Three simplified car models with three corresponding rear slant angles have been used in order to reproduce the principal wake structures of road vehicles in a wind tunnel. Thanks to an innovative data processing method, velocity measurements with two techniques(LDV/PIV) point out the major role of the rear slantangle on the model wake structures. Moreover, comparisons have been made with particle number concentration measurements of UFP in the wake of the same models. We highlighted the link between the volume of the toric recirculation region close to the rear and the vertical dispersion of UFP. Furthermore, longitudinal vortices that exist with the intermediate rear slant angle geometry play an important role on the transversal dispersion as well as on the concentration field symetry

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Grimaud, Agnès. "Modélisation stochastique et estimation de la dispersion du pollen de maïs.Estimation dans des modèles à volatilité stochastique." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011584.

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Abstract:

La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude de la dispersion du pollen de maïs. Le grain de pollen est vu comme une particule soumise à un champ de forces et sa trajectoire est modélisée à l'aide de différents processus de diffusion. Lorsque deux champs sont contigüs (milieu homogène), différentes fonctions de dispersion individuelles paramétriques sont alors obtenues, différentes hypothèses étant faites sur des temps d'atteinte de processus stochastiques. A partir d'expériences, les paramètres sont alors estimés en considérant un modèle de régression non linéaire. Le choix du modèle le mieux adapté se fait à l'aide d'un critère de type Akaïke et de méthodes graphiques. Par ailleurs ces modèles permettent d'effectuer des prédictions. Les résultats sont alors appliqués lorsque deux champs sont séparés par une autre culture (milieu hétérogène), afin d'étudier l'effet d'une discontinuité sur la dispersion.
Dans la seconde partie, on s'intéresse à des modèles à volatilité stochastique «mean-reverting», souvent utilisés en économie. Le processus observé est fonction d'une diffusion non observable dont on souhaite estimer les paramètres. Une méthode d'estimation à deux pas basée sur la structure ARMA(1,1) du processus est proposée, en utilisant un estimateur de moments et un contraste de Whittle. Des simulations sont réalisées afin de comparer cette méthode avec d'autres méthodes existantes. Ensuite un paramètre dit «leverage» est ajouté et un modèle discrétisé est étudié. Un critère auxiliaire est proposé pour estimer les paramètres à l'aide d'une méthode d'inférence indirecte. Enfin des simulations sont réalisées pour évaluer leurs performances.

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Grimaud, Agnès. "Modélisation et estimation de la dispersion du pollen de maïs : estimation dans des modèles à volatilité stochastique." Paris 7, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011584.

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Schmitt, Nikolai. "Méthodes Galerkin discontinues pour la simulation et la calibration de modèles de dispersion non-locaux en nanophotonique." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018AZUR4066.

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Abstract:

L'objectif principal de cette thèse est l'étude des problèmes et des applications qu'ils se développent dans le domaine de la nanophotonique. Plus précisément, nous considérons les structures de métaux nobles où les modèles de dispersion locaux sont insuffisants et la non-localité doit être incluse dans le modèle. Ici, le système physique sous-jacent est typiquement modélisé comme des équations de Maxwell couplées à des lois de dispersion spatio-temporelles dans le régime des longueurs d'onde optiques. Bien que les solutions analytiques puissent être dérivées pour un petit nombre de problèmes, cela n'est généralement pas possible pour les dispositifs du monde réel, qui présentent souvent des géométries complexes et des compositions de matériaux. Suite à une analyse rigoureuse des propriétés physiques et mathématiques du modèle continu original, nous proposons une méthode de type à éléments finis d'ordre élevé pour discrétiser le modèle continu dans l'espace et le temps. Les méthodes discontinues Galerkin (DG) sont bien établies pour la discrétisation spatiale des équations de Maxwell. Cette thèse prolonge les travaux antérieurs sur les systèmes couplés des équations de Maxwell et les lois de dispersion spatiale. Nous utilisons des méthodes explicites de Runge-Kutta (RK) d'ordre élevé pour la discrétisation temporelle. L'intégration temporelle RK garantit un ordre de convergence espace-temps élevé du schéma entièrement discret, qui repose sur un schéma de preuve de convergence. Parallélisme MPI (Message Passing Interface), éléments curvilignes et PML (Perfectly Matched Layers) autour des aspects d'implémentation et d'évaluation des performances dans le cadre du logiciel développé à Inria Sophia Antipolis-Méditerannée (DIOGENES). La méthode développée est appliquée à de nombreuses simulations nanophotoniques réelles de dispositifs où des observables tels que la réflexion, la section transversale (CS) et la spectroscopie de perte d'énergie électronique (EELS) sont étudiés. Entre autres, nous élaborons une feuille de route pour un étalonnage expérimental robuste du modèle de dispersion non local linéarisé basé sur la solution de problèmes inverses et la quantification d'incertitude (UQ) des paramètres géométriques stochastiques. Nous avons également amélioré les accords de simulations numériques non locales et les résultats expérimentaux pour la résonance des plasmons d'espacement des nano-cubes d'argent. Cela démontre la pertinence de simulations non locales précises
The main objective of this thesis is the study of problems and applications as they arise in the field of nanophotonics. More speci cally, we consider noble metal structures where local dispersion models are insu cient and nonlocality has to be included in the model. Here, the underlying physical system is typically modeled as Maxwell’s equations coupled to spatio- temporal dispersion laws in the regime of optical wavelengths. While analytical solutions can be derived for a small number of problems, this is typically not possible for real-world devices, which often feature complicated geometries and material compositions. Following a rigorous analysis of the physical and mathematical properties of the original continuous model, we propose a high order finite element type method for discretizing the continuous model in space and time. Discontinuous Galerkin (DG) methods are well established for the spatial discretization of Maxwell’s equations. This thesis extends previous work on the coupled systems of Maxwell’s equations and spatial dispersion laws. We use explicit high-order Runge-Kutta (RK) methods for the subsequent time discretiz- ation. RK time integration guarantees a high space-time convergence order of the fully-discrete scheme, which is underpinned by a sketch of a convergence proof. Message Passing Interface (MPI) parallelization, curvilinear elements and Perfectly Matched Layers (PMLs) round of implementation aspects and performance assessments in the scope of the Software developed at Inria Sophia Antipolis-Méditerannée (DIOGENeS). The developed method is applied to numerous real-world nanophotonics simulations of devices where observables like re ectance, Cross Section (CS) and Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS) are studied. Inter alia, we elaborate a roadmap for a robust experimental calibration of the linearized nonlocal disper- sion model based on the solution of inverse problems and Uncertainty Quanti cation (UQ) of stochastic geometric parameters. We also find improved agreements of nonlocal numerical simulations and exper- imental results for the gap-plasmon resonance of silver nano-cubes. This demonstrates the relevance of accurate nonlocal simulations

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Klein, Amélie. "Analyse du profil vertical de l'ozone dans la basse troposphère à Paris." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS192.pdf.

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Abstract:

Les mesures de l'ozone en surface ne sont pas suffisantes pour comprendre les mécanismes de formation de l'ozone dans la partie basse de la troposphère. Au cours de cette thèse, nous avons utilisé les instruments de la station QUALAIR, située à Paris, qui permettent d'obtenir des mesures de profils verticaux d'ozone ainsi que des mesures de dynamique atmosphérique et de colonnes intégrées de NO2 sur les premiers kilomètres de l'atmosphère. Une première approche statistique, à partir de quatre années de mesures consécutives de LIDAR ozone (2011-2014), a permis de comprendre les mécanismes responsables du gradient vertical et de la variabilité saisonnière de l'ozone à Paris. Afin de mieux évaluer l'influence du transport sur la variabilité spatio-temporelle de l'ozone, un deuxième travail a consisté à étudier les résultats d'une campagne instrumentale, organisée à Paris, et durant laquelle des mesures en continu d'ozone, de champs de vent et de turbulence dans la couche limite atmosphérique ont été réalisées. Ce travail a permis d'étudier l'impact de la réincorporation de la couche résiduelle sur l'évolution de l'ozone en surface à l'échelle locale. De plus, un modèle lagrangien de dispersion de particules (FLEXPART-WRF) a été utilisé afin d'évaluer l'impact du transport nocturne d'une couche appauvrie en ozone sur la variabilité de l'ozone en surface à l'échelle régionale. Enfin, le développement d'un modèle de chimie-transport à une dimension (PACT 1D) a permis de quantifier l'influence du transport vertical et de la chimie sur l'évolution de l'ozone dans la couche limite au cours de la journée
Surface ozone measurements are not sufficient to understand the mechanisms of ozone formation in the lower troposphere. In this study, we have used instruments from the QUALAIR station, located in Paris center, that can measure vertical profiles of ozone, atmospheric dynamics parameters, and integrated contents of NO2 in the lowermost troposphere. First, a statistical analysis, using four years of ground based ozone LIDAR measurements (2011-2014), is done to understand the mechanisms responsible for the vertical gradient and the seasonal cycle of ozone in Paris. Then, in order to better assess the influence of transport on the spatial and temporal evolution of ozone, we focus on the results obtained from an instrumental campaign, organized in Paris, and during which continuous measurements of ozone, wind and turbulence in the atmospheric boundary layer were performed. The results show the impact of the entrainment of the residual layer into the mixed layer on the surface ozone variability in the morning at the local scale. A Lagrangian particle dispersion model (FLEXPART-WRF) is used to better assess the impact of the nocturnal transport of a clean ozone layer via nocturnal low level jets from Paris on the surface ozone evolution at the regional scale. Finally, a one dimensional chemical transport model (PACT 1D) is used to quantify the influence of vertical transport versus photochemistry on the evolution of boundary layer ozone during daytime

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Devaux, Céline. "Modélisation et estimation de la dispersion efficace du pollen de colza à longue distance, dans un paysage agricole et dans un champ." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA112173.

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Abstract:

Dans cette etude, des modeles statistiques de dispersion de pollen de colza ont ete construits pour estimer la pollinisation a longue distance. Cette estimation s'est faite en ajustant des fonctions de dispersion individuelle qui decrivent la probabilite qu'un grain de pollen feconde une plante a une distance donnee, a partir de donnees recoltees dans un bassin de production ( loir-et-cher, 100km² contenant 170 champs). Des plantes male-steriles ont ete placees dans ce bassin pour echantillonner des grains de pollen dont les genotypes ont ete ulterieurement determines grace a des marqueurs microsatellites. L'ajustement des fonctions a ete realise en maximisant la vraisemblance des donnees genetiques sous l'hypothese d'un modele de d'appariement. Les resultat de cette etude ont montre que (1) les nuages polliniques echantillonnes presentent une forte diversite et une forte differenciation, (2) ces nuages proviennent des champs proches mais egalement distants (plusieurs centaines de metres) des sites d'echantillonnage et (3) la moitie de ces nuages provient de sources de pollen dont la position et la nature n'ont pas pu etre determinees precisement. La meilleure fonction de dispersion individuelle (geometrique) ajustee aux donnees de cette etude predit une forte proportion de pollinisation a longue distance, plus forte que les fonctions exponentielles couramment utilisees et plus forte que les fonctions de dispersion precedemment ajustees a l'echelle d'un champ. La fonction ajustee ici a ensuite ete (partiellement) validee en predisant les taux de pollinisation croisee observes dans douze dispositifs canadiens comprenant des champs de plusieurs dizaines d'hectares
This study aimed at building spatially explicit models of oilseed rape pollen dispersal to estimate dispersal kernels and conclude on the proportion of long-distance pollination. These dispersal kernels, that describe the probability of a pollen grain to fertilize a plant at a given distance, were estimated using data collected in a french production area (selommes, loir-et-cher) of 100 km² and containing 170 oilseed rape fields. First male-sterile plants were scattered in the study area to collect pollen grains. Then the genotypes of these pollen grains were retrieved using microsatellite markers. Dispersal kernels were estimated by maximising the likelihood of the genetic data under a mating model adapted to cultivated species. Results of this study showed that (1) sampled pollen clouds were diverse and differentiated, (2) these pollen clouds originated from close and distant fields (several hundred meters) and (3) half of the pollen clouds originated from pollen sources whose position and composition could not be precisely determined. The best-fitted dispersal kernel in this study (geometric) predicts much more long-distance pollination than the exponential functions that are commonly used and than dispersal kernels that were previously fitted within a field. The best-fitted kernel here was then (partially) validated by using it to predict cross-pollination rates observed in twelve canadian sites consisting of commercial fields of several hundred hectares

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Gagnon, Pierre-Louis. "Modélisation de la dispersion chromatique et de l'atténuation dans les fibres microstructurées à cœur suspendu." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27150.

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Abstract:

D'abord, nous présentons les principes physiques nous permettant de modéliser et comprendre le phénomène de propagation linéaire des impulsions lumineuses dans un milieu homogène, dans les guides d'ondes planaires et enfin dans les fibres optiques microstructurées. Ensuite, nous faisons une analyse mathématique rigoureuse des équations linéaires de propagation et posons le problème comme celui de la recherche de valeurs propres d'opérateurs auto-adjoints dans un espace de Hilbert. On verra que ces résultats théoriques s'appliquent aux équations simulées dans le logiciel Comsol Multiphysics. Enfin, nous recensons et proposons différentes façons de prédire les valeurs de dispersion chromatique et d'atténuation dans les fibres microstructurées à coeur suspendu en utilisant les notions et équations discutés dans les deux premiers chapitres. Le choix de la géométrie, du matériau et de la longueur d'onde de la lumière transmise sont parmi les variables étudiées numériquement. Nous ferons également un exemple détaillé d'utilisation du logiciel Comsol Multiphysics pour construire un modèle de fibre optique microstructurée.

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Guérard, Nicolas. "Mesure de la dispersion de la repolarisation ventriculaire et évaluation de la proparythmogénicité des médicaments : developpement d'un modéle de coeur isolé de lapin." Caen, 2008. http://www.theses.fr/2008CAEN3106.

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Abstract:

Les Torsades de Pointes (TdP) sont des arythmies associées à un allongement de la repolarisation ventriculaire et à une inhibition d’IKr. Dispersion transmurale (TDR) et vitesse de repolarisation sont aussi des paramètres prédictifs, en partie dépendant d’IKs impliqué dans la réserve de repolarisation. La dispersion apico-basale (AB) de la repolarisation est peu référencée. La dispersion AB et la diminution de la réserve de repolarisation sur TDR ont été évaluées dans un modèle Langendorff de coeur isolé de lapin, 1) enregistrant des potentiels d’action monophasiques (MAP) avec d,l-sotalol et quinidine (± 20 µM chromanol 293B; CHRO; bloqueur d’IKs), halopéridol et E4031; 2) nous avons développé un module d’analyse d’électrogrammes unipolaires (TRI) de la base à l’apex et de l’endocarde (endo) à l’épicarde (epi) avec E4031 et d,l-sotalol ou quinidine (± CHRO). Le blocage d’IKr (i) augmente la triangulation des MAP, (ii) induit des TdP pour une triangulation maximale des MAPs, (iii) prolonge TRI et Tp uniformément de epi à endo et de l’apex à la base. L’inhibition d’IKr et d’IKs (i) renforce la triangulation des MAP, (ii) augmente l’incidence des TdP, (iii) augmente les effets de prolongation sur TRI et Tp à la base. L’inhibition d’IKr provoque un ralentissement de la repolarisation finale et un allongement homogène de la repolarisation. Le blocage concomitant d’IKs induit plus de TdP en ralentissant la repolarisation et révèle la composante AB de la dispersion de repolarisation. Ces résultats sont observés à des concentrations équivalentes aux niveaux plasmatiques cliniques. La dispersion AB de la repolarisation doit être considérée dans l’évaluation du risque torsadogène
Torsade de Pointes (TdP), potentially lethal ventricular tachycardia, are associated with a prolongation of ventricular repolarization and an inhibition of IKr. Transmural dispersion (TDR) and velocity of repolarization are also predictive indices for TdP. These parameters can be modulated by IKs, involved in the repolarization reserve concept. Apico-basal (AB) dispersion of repolarization is less referenced. The effects of a reduced repolarization reserve and AB dispersion on TDR have been assessed in a Langendorff model of isolated rabbit heart 1) recording monophasic action potential with d,l-sotalol and quinidine (± 20 µM chromanol 293B; CHRO; IKs inhibitor), haloperidol and E4031; 2) we developed a module analyzing unipolar electrograms (TRI) from base to apex and from endocardium (endo) to epicardium (epi) with E4031 and d,l-sotalol or quinidine (± CHRO). Our results show that IKr block (i) increase MAP triangulation, (ii) induce TdP at maximum MAP triangulation, (iii) prolong homogeneously TRI and Tp from endo to epi and from base to apex. Inhibition of IKr and IKs (i) reinforce MAP triangulation, (ii) increase TdP incidence, (iii) increase the prolongation effects on TRI at base and epi. IKr inhibition induces (i) a slowing of final repolarization, (ii) a homogeneous prolongation of repolarization. Concomitant IKs block increase TdP incidence by slowing final repolarization and reveals the AB component of dispersion of repolarization. Prolongation of repolarization and triangulation are observed at concentrations corresponding to plamatic levels inducing TdP in clinic. The AB dispersion of repolarization should be considered in the evaluation of drug torsadogenicity

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De, Melo Lisboa Henrique. "Contribution à la mise en oeuvre et à la validation de modèles de dispersion atmosphérique applicables aux composés odorants." Pau, 1996. http://www.theses.fr/1996PAUU3033.

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Abstract:

Dans ce travail, un logiciel applique à la dispersion de gaz odorants a été développé. Ce logiciel, nommé ODODIS (Odours Dispersion Software), est également applicable aux gaz passifs non odorants. Il applique la théorie établie par Hogstrom pour les modèles gaussiens qui considèrent la plume d'odeur sous forme de bouffées et qui donnent les fréquences de dépassement d'un certain seuil de concentration pendant une période de temps donné. Ce type de modèle peut prendre en compte le caractère instantané de la perception des odeurs par le nez humain. Différents modèles sont présentés et comparés. Ce logiciel a été développé en langage objet et est compatible avec des micro-ordinateurs. Il prend en compte les coordonnées polaires pour la détermination de la position du point de calcul des concentrations sur le terrain. Il considère aussi ces coordonnées pour le positionnement de la direction du vent. Le temps de simulation peut varier selon les intérêts de l'analyseur. Des valeurs moyennes, pour la période de simulation, peuvent être déterminées à partir de l'intégration des données instantanées générées par le modèle. Trois types d'unités peuvent être utilisés comme données d'entrée : G/S. PPB et unité d'odeurs. Des essais en vrai-grandeur in situ pour l'obtention d'une base de données applicable à la validation des modèles sont décrits, ainsi que les matériels et méthodes utilisés. Un système de génération d'atmosphères polluantes a été conçu pour les études expérimentales. Le polluant utilisé pour les essais sur le terrain a été l'acétone. La méthode analytique utilisée a été la chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse. Les données météorologiques ont été enregistrées à partir d'une station portable. Les valeurs expérimentales obtenues sont comparées aux données calculées. Les résultats de l'application de certains modèles développés dans le logiciel ODODIS ont été satisfaisants en ce qui concerne la dispersion des odeurs dans l'environnement. L'application des modèles gaussiens à la dispersion des odeurs est démontrée.

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Przygodzki, Christophe. "Étude des processus paramétriques en régime femtoseconde et application à la mesure de la dispersion des cristaux anisotropes." Littoral, 1998. http://www.theses.fr/1998DUNK0014.

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Abstract:

Les processus paramétriques optiques permettent d'élargir le domaine d'accordabilité des sources lasers disponibles en permettant la génération, soit de courtes longueurs d'onde (UV) par le processus de somme de fréquences, ou encore de grandes longueurs d'onde (IR) par la différence de fréquences. L'étude de ces processus à l'échelle sub-picoseconde (100 fs) implique nécessairement une prise en compte des propriétés dispersives et non-linéaires du milieu ainsi que des caractéristiques impulsionnelles. Le modèle correspondant ne possède pas de solutions analytiques et l'étude du processus non-linéaire nécessite alors une approche numérique permettant d'analyser la dynamique temporelle du processus. Une étude de stabilité du processus de différence de fréquences nous a permis de souligner l'importance des phases dans l'interaction. L'existence de deux points stationnaires correspondant à la somme et à la différence de fréquences montre la possibilité de coexistence de ces deux processus sur des fractions temporelles différentes des champs. La mise en oeuvre d'une simulation nous a permis de mettre en évidence ce phénomène dans le cas d'impulsions de 100 fs. Celui-ci implique notamment l'obtention de séquences d'impulsions sur la pompe et le complémentaire. Nous avons alors montré le caractère générique de ce comportement en dérivant une loi d'échelle permettant de comparer la dynamique en femtoseconde et en picoseconde. Une expérience nous a permis de vérifier ces comportements dans le cas d'un processus dégénéré. Nous avons développé deux nouvelles méthodes permettant de caractériser la dispersion des cristaux anisotropes basées uniquement sur l'utilisation des sources impulsionnelles paramétriques du laboratoire. L'une permet de déterminer la vitesse de groupe par mesure du temps de vol des impulsions dans le milieu. La seconde permet la même détermination en utilisant la périodicite des franges obtenues par interférence spectrale
Optical parameters processes allows to widen the tuning range of current laser sources by the use of Sum Frequency generation (SFG) or Difference Frequency Generation (DFG). In a sub-picosecond range (100 fs) interaction, one must take into account the specific nonlinear and dispersive properties of the medium as well as the pulses’ characteristics. Thus, the corresponding classical model provides a system of coupled nonlinear equations that possesses no simple analytic solution and requires a numerical approach. A stability analysis of the DFG process has underlined the importance of the phases during the interaction. In fact, two stationary points corresponding to SFG and DFG can coexist on different temporal fractions on the fields. This phenomenon (back-conversion) has been emphasized in a numerical simulation with 100 fs pulses, which leads to pulses sequences on the pump and idler waves. We have shown the generic nature of this behavior by a temporal scale rule allowing the comparison between the dynamics in fs and in ps. These results have been supported by an experiment in a degenerate case. Moreover, two new techniques using parametric pulsed sources have been developed for dispersion determination in anisotropic crystals. The temporal method is based on time of flight measurement in the medium allows a direct determination of the group velocity, while the other measures the features of the fringes obtained by spectral interference in a Mach-Zender interferometer

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Verhaegen, Julien. "Modélisation multiphasique d'écoulements et de phénomènes de dispersion issus d'explosion." Thesis, Aix-Marseille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX10028/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur la modélisation de la formation et la dispersion d'un nuage de gouttes, par déconfinement d'un liquide: agression extérieure ou situation accidentelle. Le but est la construction d'un modèle apte à reproduire simultanément les conditions génératrices de la formation du nuage et l'évolution de ce nuage dans le temps (dispersion). La principale difficulté réside en la différence des modèles adaptés à la description d'écoulements caractérisant chaque étape du phénomène global : modèle d'écoulement multiphasique à phases compressibles (milieux continus) initialement, puis fragmentation et formation du nuage de gouttes dispersées dans une phase porteuse (modèle d'écoulements dilués). En l'absence de modèle analytique unique apte à décrire l'ensemble de ces processus, on propose une approche originale pour réaliser un couplage effectif entre ces deux modèles. La problématique de formation et de dispersion de liquide implique la prise en compte de plusieurs phénomènes physiques: fragmentation, transferts de chaleur et de masse ainsi que la traînée entre les phases. Ces différents phénomènes sont introduits dans le modèle global via des termes d'interactions présents dans les systèmes d'équations. La construction de ce modèle complet à permis la réalisation de calculs décrivant la formation et la dispersion d'un nuage de gouttes pouvant intervenir lors de situations accidentelles sur des sites industriels par exemple
This work focuses on modeling the formation and the dispersion of a cloud of droplets, induced by ejection of a liquid, resulting from an external aggression or an accidental situation. The goal is to build a model able to reproduce simultaneously the conditions which generate the cloud formation and the cloud evolution in time (dispersion). The main difficulty lies in the differences between the already existing models adapted to the description of flows which are able to characterize each stage of the global phenomenon: initially a multiphase flow model with compressible phases (Continuum), then the atomization and the formation of a cloud of droplets dispersed in a carrier phase (dilute flow model). We propose a new approach to achieve an effective coupling between these two models. The problem of the formation and the dispersion of the liquid requires to take into account several physical phenomena: atomization, heat and mass transfers and drag between phases. These phenomena are included in the global model through interaction terms involved in the systems of equations. The construction of this model has permited the realization of calculations describing the formation and dispersion of a cloud of droplets which may occur during, for axample, in accidental situations at industrial sites

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Ciss, Mamadou. "Modélisation spatio-temporelle de la multiplication-dispersion du puceron des épis du blé à l'échelle de la France." Rennes, Agrocampus Ouest, 2013. http://www.theses.fr/2013NSARG012.

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Abstract:

Les pucerons des céréales et en particulier le puceron des épis, Sitobion avenae, sont des ravageurs occasionnels graves du blé au printemps en Europe de l’ouest : en cas de fortes pullulations ils peuvent entraîner des baisses de rendement pouvant aller jusqu'à plusieurs dizaines de quintaux à l’hectare. Leur pullulation sosnt a priori, difficilement prévisibles. De ce fait, les traitements insecticides en végétation sont fréquents, alors qu’a posteriori, ils ne sont pas souvent justifiés ; d’où l’utilité de construire un ouil d’aide à la décision afin d’optimiser l’utilisation des traitements insecticide. Ainsi dans un premier temps, un modèle mathématique déterministe de type réaction-convection-diffusion représentant la dynamique printanière du puceron des épis des céréales, S. Avenae, sur blé d’hiver a été formulé. Dans un second temps, les paramètres de ce modèle (taux d’accroissement, conditions initiales, coefficient d’envol, coefficient d’atterrissage, coefficient de diffusion) ont été soit estimés avec des données récoltées aux champs entre 1975 et 2011, soit repris de la bibliographie. Enfin, des simulations numériques ont été effectuées à l’échelle de la France à l’aide d’une version du modèle sans convection et ont permis de décrire une vague dispersive printanière sous l’effet des conditions agro-climatiques annuelles et de leurs variations locales à l’échelle de 25 km2 (température de l’hiver et du printemps, surface en blé d’hiver et, phénologie des cultivars de blé)
The grain aphid Sitobion avenae is a major agricultural pest in Western Europe. It causes occasionnaly strong demages during spring, decreasing yield up to several tons by hectare in case of large build up. The overgrowths are difficult to forecast and many insecticide sprays are unjustified. Therefore it is important to design a spatially explicit Decision Support System (DSS) in order to optimize insecticide treatments use. In a first step, we deterministically developed a mathematical model based on convection-diffusion-reaction equations, representing aphid population dynamics from the beginning of the spring to mid-summer. Secondly the parameters of the model (growth rate, landing rate, take-off rate, diffusion coefficient and initial conditions) were estimated from field data between- 1975 to 2011, or taken from the literature. Finally, numerical simulations at France scale described a both spatial and temporal irregular wave by considering agro-climatic factors in the landscape (winter and spring temperatures, winter wheat surfaces and wheat phenology) and their variations at a 25 km2 scale

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Dargent, Christine. "Contribution à la modélisation de la dispersion de polluants : étude de sillages autour d'obstacles de forme parallélépipédique." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT053H.

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Abstract:

Cette etude est une contribution a la modelisation du phenomene de dispersion de polluants dans la couche limite atmospherique urbaine. La premiere partie est consacree a la presentation de la couche limite atmospherique et des problemes de pollution urbaine. La simulation numerique est abordee dans la deuxieme partie. Une demarche progressive a ete adoptee afin de mettre en evidence certains parametres caracteristiques. L'importance du maillage et des conditions limites a ete etudiee sur des cas d'ecoulements autour de geometries simples. Cela a permis de montrer que, pour limiter la diffusion numerique et les erreurs de calcul, un raffinement du maillage suivant la direction verticale est plus efficace que suivant la direction longitudinale. Le modele de turbulence aux contraintes de reynolds a ete teste dans ces memes configurations d'ecoulements. L'influence de la taille des obstacles et de leur nombre sur la structure dynamique des ecoulements a ete consideree, en particulier sur les longueurs de recirculation qui correspondent a d'eventuelles zones d'accumulation de polluants. Lors de l'etude 3d d'un rejet de polluant et de sa dispersion autour d'un obstacle cubique, une modification du terme de diffusion turbulente dans l'equation du transport de la concentration a ete introduite afin de tenter d'ameliorer la diffusion verticale et transversale. Enfin, une etude en transitoire a permis de prendre en compte les phenomenes instationnaires dans le cas d'un ecoulement autour d'un cylindre de section carree. Pour des angles d'incidence superieurs a 20, le vortex shedding a ete correctement reproduit. Pour des angles plus petits, une perturbation a ete introduite afin de tenter de diminuer l'influence de la diffusion numerique. D'apres la comparaison des champs de concentration obtenus par des simulations stationnaires et instationnaires pour cette configuration d'ecoulement, la prediction correcte des regions a risque lors d'un evenement de pollution necessite la prise en compte des phenomenes instationnaires

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Istasse, Eric. "Contribution à l'étude de la dispersion hydrodynamique et de son couplage à la convection naturelle en milieux poreux modèles fracturés." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2004. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/211181.

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Abstract:

Le présent manuscrit contribue à l’étude des écoulements liquides dans des milieux poreux artificiels, plus spécifiquement dans les cas où la matrice poreuse présente des gradients de perméabilité importants, par exemple dans un milieu stratifié ou fracturé. Nous étudions l’influence de tels milieux poreux hétérogènes sur différents types d’écoulements. Ce travail est principalement expérimental, mettant en oeuvre une technique optique non-intrusive appelée effet Christiansen. Cette méthode permet de déterminer quantitativement des distributions soit de température, soit de concentration au sein d’un milieu poreux.

Trois problèmes physiques sont étudiés: tout d’abord le problème de Horton-Rodgers-Lapwood qui est l’équivalent du très connu problème de Rayleigh-Bénard mais pour un milieu poreux, ensuite les phénomènes de dispersion hydrodynamique que l’on rencontre dans des écoulements multiphasiques. Cette dispersion hydrodynamique est essentiellement envisagée comme un processus macroscopique de diffusion, renforcé par rapport à la diffusion moléculaire que l’on rencontre en milieu fluide libre. Enfin, le troisième problème englobe les écoulements capillaires en milieux poreux en environnement de pesanteur réduite. Dans le cas d’écoulements immiscibles multiphasiques, il faut prendre en considération l’effet de la tension superficielle aux interfaces. Comme les effets capillaires sont partiellement masqués par les effets de pesanteur durant des expériences au sol, une étude précise des effets de mouillage dans ces écoulements en milieu poreux nécessite de les découpler au maximum des autres effets physiques. Un programme de recherche en microgravité a été réalisé, et un nouveau modèle mathématique qui prend en compte l’influence des forces capillaires a été élaboré dans le cadre d’une collaboration entre le Service de Chimie-Physique et le Prof. N.N. Smirnov du Département de Mécanique et de Mathématique de l’Université d’Etat de Moscou.

La structure de ce travail part du Chapitre 1, qui présente essentiellement les milieux poreux et leurs spécificités. Ce dernier introduit le formalisme et les concepts nécessaires au traitement des trois problèmes de recherche envisagés. Le Chapitre 2 présente ensuite une étude bibliographique du problème de Horton-Rodgers-Lapwood et des phénomènes de dispersion hydrodynamique en milieux poreux. Le Chapitre 3 est consacré à l’effet Christiansen. Le Chapitre 4 présente les dispositifs de laboratoire mis au point, ainsi qu’une compilation des résultats expérimentaux obtenus. Les problèmes d’écoulements capillaires sont exposés au Chapitre 5, étant donné que la technique expérimentale est différente de celle basée sur l’effet Christiansen. Ce Chapitre compare le nouveau modèle mathématique aux résultats des expériences menées en microgravité durant de nombreuses campagnes de vols paraboliques. Le Chapitre 6 referme ce travail par ses conclusions et perspectives.
Doctorat en sciences appliquées
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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JAROSZ, Nathalie. "Étude de la dispersion atmosphérique du pollen de maïs : contribution à la maîtrise des risques de pollinisation croisée." Phd thesis, INAPG (AgroParisTech), 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007521.

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Abstract:

Le maïs est l'une des plantes les plus utilisées dans le monde. Le maïs cultivé aujourd'hui résulte de cinq siècles d'amélioration par l'homme. Les techniques d'hybridation ainsi que l'utilisation des biotechnologies ont abouti à une grande diversité de variétés de
maïs, face auxquelles les croisements intervariétaux nécessitent d'être maîtrisés. En particulier, la coexistence entre maïs transgénique et non transgénique est actuellement au
cœur du débat scientifique. Pour répondre à cette question, l'approche actuelle est de mesurer directement la fécondation croisée. Cependant, elle ne permet pas de fournir un outil prédictif car elle ne fait pas le lien avec les conditions de l'environnement physique, et plus particulièrement les conditions météorologiques. L'objet de ce travail est de mieux comprendre les processus de dispersion atmosphérique du pollen de maïs à l''aide d''une approche mécaniste à l'échelle de la parcelle. Dans un premier temps, un modèle mécaniste initialement développé pour étudier la dispersion atmosphérique de l'ammoniac a été adapté à la dispersion du pollen de maïs. Ensuite, pour valider le modèle, des mesures dispersion de pollen ont été effectuées.

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Baehr, Christophe. "Modélisation probabiliste des écoulements atmosphériques turbulents afin d'en filtrer la mesure par approche particulaire." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00330360.

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Abstract:

Le filtrage non-linéaire des mesures ponctuelles d'un fluide turbulent était un sujet vierge, nous donnons ici des modélisations stochastiques et des filtres pertinents. Nous avons défini et étudié le processus d'acquisition d'un champ vectoriel le long d'un chemin aléatoire. Nous avons proposé des algorithmes de filtrage non-linéaire pour les processus à champ moyen et démontré la convergence des approximations particulaires. Nous avons remanié les modèles Lagrangiens du fluide proposés par les physiciens en fermant ces équations par un conditionnement en les couplant à l'observation et au processus d'acquisition. Nos algorithmes permettent alors de filtrer les mesures de vitesses d'un fluide turbulent simulées ou réelles en écoulement 1D à 3D.

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Voitus, Fabrice. "Étude de la faisabilité des conditions aux limites latérales bien posées et transparentes dans la dynamique des modèles Aladin et Arome." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/843/.

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Ravigné, Virginie. "Etude théorique des évolutions conjointes de traits : les exemples de la spécialisation écologique et de la dispersion chez les plantes." Montpellier 2, 2003. http://www.theses.fr/2003MON20200.

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Dissertations / Theses on the topic 'Modèles de dispersion lagrangiens'

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