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Dissertations / Theses on the topic 'Modélisation du vent'
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Pinto, Rui. "Modélisation dynamique de la couronne et du vent solaire." Observatoire de Paris (1667-....), 2009. https://theses.hal.science/tel-01958552.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour thème l’étude numérique et théorique du couplage dynamique ntre la photosphère, la couronne et le vent solaire dans le cadre de la magnétohydrodynamique dépendante du temps. En particulier, je cherche à caractériser les ffets des mouvements photosphériques sur la couronne et le vent solaire, tout en prenant en compte les conditions de propagation à travers les couches atmosphériques qui présentent des forts gradients magnétiques et thermiques. Je commence par montrer qu’un cisaillement créé entre les pieds photosphériques d’une boucle magnétique qui traverse plusieurs échelles de hauteur est relaxé en un temps de l’ordre du temps de traversée alfvénique. Ce résultat, que contrarie l’hypothèse standard, motive l’adoption des conditions aux limites transparentes (non rigides) dans les travaux décrits ensuite. J’étudie ensuite la réponse d’une couronne et d’un vent axisymétriques isothermes à des ondes d’alfvén dans des structures multipolaires avec points nuls. De la reconnection et de l’accumulation de courant ont lieu autour des ces points. La dissipation ohmique se fait dans la limite de résistivité nulle via la génération d’écoulements persistants. Dans un des cas étudiés, un jet surdense se forme sur un bipôle local, ce qui est proposé comme modèle de plume polaire. Les couches chromosphériques froides ont enfin été incluses dans un modèle 1D de vent avec équation d’énergie. Ce modèle a permis d’étudier la formation et le déclin des plumes polaires par la variation du taux de hauffage dans la basse couronne, offrant ainsi un point de vue complémentaire à celui du modèle de forçage par ondes d’AlfvénThis thesis focuses on the numerical and theoretical study of the dynamical coupling between the photosphere, the corona and the solar wind in the frame of the time-dependant magneto-hydrodynamics. I attempt to characterise the effects of the photospheric movements over the corona and wind taking into account the propagation conditions through the atmospheric layers, which comprise strong magnetic and thermal gradients. I start by showing that shear between the photospheric footpoints of magnetic coronal loop which spans over several scale-heights vanishes in a timescale of the order of the alfvénic transit time. This result, which contradicts a standard hypothesis, motivated the adoption of transparent boundary conditions (as opposed to rigid) in what followed. I then study the response of multipolar structures with null points to alfvénic perturbations in an axisymmetrical isothermal corona and wind. Reconnection and current accumulation occur near the null points. Ohmic dissipation, stimulated by persistent flows which develop in the system, occurs in the limit of vanishing resistivity. One of the studied cases, in which an over-dense jet forms above a magnetic bipole, is proposed as a model for polar plumes. The cold chromospheric layers were finally introduced in an 1D wind model with an energy equation. This model allowed the study of the formation and decay of polar plumes by varying the heating rate over the low corona, offering an alternative viewpoint to the previous model
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Patron, Solares Alberto. "Modélisation numérique de la tenue au vent des ponts souples." Marne-la-vallée, ENPC, 1998. http://www.theses.fr/1998ENPC9801.
Full textAbstract:
Cette thèse présente une modélisation par la méthode es éléments finis de la tenue au vent des ponts souples prenant en compte les interactions aéroélastiques entre l’écoulement d’air et le mouvement de la structure. Le vent au voisinage du sol est défini en termes de modèles probabilistes existants. Un soin particulier est apporté à la description de la turbulence du vent par des densités spectrales de puissance et des signaux temporels. Les modèles mathe��matiques des forces générées par un écoulement d’air turbulent sur un tablier de pont sont présentés dans les domaines fréquentiel et temporel. L’adoption d’un modèle linéaire permet d’exprimer ces efforts éoliens comme la superposition d’effets statiques, aéroélastiques et stationnaires. Les forces éoliennes sont alors exprimées dans le cadre d’un formalisme du type élément fini. L’équation de mouvement du système est établie, ainsi qu’un critère de stabilité vis-à-vis du phénomène de flottement. Une méthode numérique pour le calcul des vitesses critiques d’instabilité est fournie. Pour l’étude de la réponse à la turbulence, trois méthodes de calcul sont proposées. La première consiste à réaliser un calcul purement fréquentiel des équations modales du système aéroélastiquement couplées. La deuxième fait appel à la notion des modes propres complexes afin de pouvoir découpler les équations du système et réaliser un calcul en fréquence de chaque équation modale complexe. La troisième consiste à intégrer dans l temps les équations de mouvement du système fluide-structure. Les diverses méthodes sont validées sur les résultats expérimentaux des maquettes souples des ponts Vasco de Gama et de Normandie. La bonne corrélation entre les résultats numériques et expérimentaux met en évidence l’importance de la prise en compte de la modification des fréquences d’oscillation et des termes de couplage aéroélastique. Une analyse de stabilité et un calcul de la réponse à la turbulence sur des modèles par éléments finis complets de ces mêmes ouvrages sont également présentésThis work presents a general finite element modelisation to determine the wind response of long-span bridges taking into account aeroelastic interactions. The wind in the atmospheric boundary layer is described by probabilistic models. Special care is given to the description of wind turbulence by power spectral densities and time histories of turbulent wind speeds. Models describing forces generated by airflow on bridge decks are presented in both frequency and time domains. To evaluate the wind response of a bridge, wind induced (stady and unsteady) forces are expressed by using a general finite-element formulation. Motion equations of the system are written and a numerical method to calculate the critical flutter wind speed is given. Three methods to assess buffeting response of the structure are presented. The first one consist in a frequency-domain computation is then realized for each complex modal equation. In the third one, the equations of motion are numerically integrated in the time domain. The proposed methods are first used to analyse the « taut-strip » models of the Vasco de Gama brige and the Nomandy bridge, for which experimental results are known. Good accordance between analytical and wind tunnel test results highlights the influence of frequency modification as well as aeroelastic coupling terms. Finaly, a stability an buffeting analysis using the full finite element model of both bridges is presented
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Richer, Emilie. "Modélisation et simulation de l'interaction du Vent Solaire avec Mercure et Mars." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00813218.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est d'étudier les interactions du Vent Solaire (VS) avec Mercure et Mars par le biais de la simulation numérique. Dans le contexte des observations effectuées lors des seules missions ayant exploré l'environnement de Mercure, Mariner 10 et MESSENGER, et de la préparation de la mission Bepi Colombo, nous avons développé un modèle hybride tridimensionnel parallèle de l'interaction du VS avec la magnétosphère de Mercure. Nous avons également étudié la réflexion de particules incidentes sur un choc planétaire courbe, celui de Mars, grâce à un modèle de particules-tests combiné aux résultats de simulations hybrides. Les observations, bien qu'indispensables à l'étude de l'interaction du VS avec un obstacle planétaire, ne sont pas suffisantes et la modélisation numérique est un outil nécessaire. Dans le second chapitre nous présentons les différents modèles de simulation utilisés pour analyser les interactions du VS avec Mercure et Mars. Nous décrivons en particulier la construction de notre modèle hybride de Mercure. Les résultats sur l'environnement Herméen, obtenus à l'aide de modèles antérieurs au notre sont décrits dans la première partie du Chapitre 3. Dans la suite de ce chapitre nous présentons nos résultats sur le champ intrinsèque et le plasma magnétosphérique de Mercure. Dans le Chapitre 4, nous décrivons le modèle hybride et le programme de particules-tests que nous avons utilisés pour étudier la réflexion des protons du VS et des protons planétaires sur l'onde de choc Martienne. Nous montrons par la suite les résultats obtenus. Bien que cette analyse ait été menée sur l'onde de choc de Mars, elle peut être adaptée au cas de Mercure.
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Pineau-Guillou, Lucia. "Interaction Océan-Atmosphère : amélioration de la tension de vent en modélisation physique côtière." Thesis, Brest, 2018. http://www.theses.fr/2018BRES0064/document.
Full textAbstract:
Les surcotes de tempête sont souvent sous-estimées dans les modèles hydrodynamiques, ainsi que les grandes vagues dans les modèles de vagues. Les causes possibles sont une sous-estimation des vents dans les modèles atmosphériques et/ou une formulation incorrecte de la tension de vent. Les objectifs de cette thèse sont (1) d’estimer les biais par vents forts dans les modèles atmosphériques (2) de développer une nouvelle paramétrisation du coefficient de traı̂née permettant de réduire ce biais (3) d’étudier l’impact des vagues sur la tension de vent. La méthode consiste à étudier la réponse de l’atmosphère et de l’océan à la tension de vent. Dans une première partie, nous utilisons le modèle couplé vagues-atmosphère d’ECMWF. Nous montrons que les vents forts sont sous-estimés, avec un biais de l’ordre de -7 m/s à 30 m/s. Des écarts significatifs existent aussi entre les observations, les bouées et les vents issus de ASCAT-KNMI étant généralement inférieurs à ceux des plateformes et des autres données satellites utilisées dans cette étude (AMSR2, ASCAT-RSS, WindSat, SMOS et JASON-2). La nouvelle paramétrisation développée permet d’obtenir des vents plus forts qu’avec celle d’ECMWF par défaut. Dans une deuxième partie (réponse de l’océan), nous utilisons le modèle global océanique TUGO du LEGOS forcé par le modèle couplé vagues-atmosphère d’ECMWF. Nous montrons qu’une paramétrisation de la tension de vent dépendant des vagues plutôt que du vent est plus appropriée quand l’état de mer est jeune. Elle conduit à des surcotes plus proches des observations (marégraphes et traces altimétriques de JASON-2). L’impact des vagues sur la surcote est significatif, et peut atteindre 20 cmStorm surges may be underestimated in hydrodynamic models, as well as large wave heights in wave models. This could come from an underestimation of strong winds in atmospheric models and/or an inappropriate wind stress formulation. The objectives of the present work are (1) to estimate how strong are the biases for high winds in atmospheric models (2) to develop a new drag parameterization that could reduce this bias (3) to investigate the impact of the waves on the wind stress. The method consists of studying the response of the atmosphere and the ocean to the wind stress.In a first part, we use the coupled wave-atmosphere model from ECMWF. We show that strong winds may be underestimated, as much as -7 m/s at 30 m/s.Significant differences also exist between observations, with buoys and ASCAT-KNMI generally showing lower wind speeds than the platforms and other remote-sensing data used in this study(AMSR2, ASCAT-RSS, WindSat, SMOS and JASON-2).The newly empirically adjusted Charnock parameterization leads to higher winds compared to the default ECMWF parameterization. In a second part, we use the global ocean model TUGO fromLEGOS forced with ECMWF coupled wave-atmopshere model. We show that a wave-dependent rather than wind-dependent stress formulation is more appropriate, when the sea state is young and the sea rougher. It yields to simulated surges closer to observations (i.e. tide gauges and JASON-2 altimeter tracks). The wave impact on the surges is significant, and may reach 20 cm
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Ould, Ahmedou Sid'Ahmed. "Etude numérique et expérimentale de l'intensification des transferts convectifs par vent ionique." Nantes, 2010. http://www.theses.fr/2010NANT2015.
Full text
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TOUBOUL, Julien. "Etude de l'interaction entre le vent et les vagues scélérates." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00703258.
Full textAbstract:
Le phénomène de vague scélérate, qui constitue un enjeu majeur pour la sécurité maritime, ne peut être corrélé à un phénomène géophysique particulier. En effet, de telles vagues peuvent surgir sur tous les océans du monde, en eaux profonde ou peu profonde, en eaux calmes ou en zone de tempête. Ce travail s'attache à étudier l'influence du vent sur la dynamique de ces vagues. \newline Une approche expérimentale a mis en évidence que des vagues scélérates générées par focalisation d'énergie due à la nature dispersive des vagues, étaient légèrement amplifiées par le vent, et que leur point de formation variait peu, mais surtout que leur durée de vie était significativement augmentée. Une forte asymétrie est effectivement observée entre les phases de focalisation et de défocalisation. Des simulations numériques sont réalisées dans le but d'analyser, de comprendre, et de modéliser ce phénomène. Les expériences effectuées dans la grande soufflerie des échanges air-mer de Luminy sont reproduites dans un canal numérique à partir d'une méthode d'intégrales de frontière. Le mécanisme de Miles, ainsi que le mécanisme d'abri de Jeffreys modifié sont tous les deux considérés pour modéliser l'influence du vent. Le mécanisme d'abri proposé par Jeffreys est modifié par l'introduction d'un seuil de pente pour lequel un décollement de l'écoulement aérien se produit au-dessus des crêtes les plus cambrées. Les vagues scélérates peuvent également être dues à un autre mécanisme physique : l'instabilité modulationnelle des champs de vagues ou instabilité de Benjamin-Feir. Une extension de l'étude à des vagues scélérates obtenues par instabilité modulationnelle est donc développée. Des simulations numériques de ce phénomène à partir d'un modèle pseudo-spectral ont été réalisées. Ces simulations montrent, comme dans le cas de la focalisation dispersive, que le mécanisme d'abri modifié de Jeffreys augmente la durée de vie de ces vagues extrêmes, bien que la physique mise en oeuvre soit différente. Cependant, ces approches reposent toutes sur un couplage vent/vagues linéaire sans rétroaction des vagues sur l'écoulement aérien, ainsi qu'une description potentielle de l'écoulement. Or la présence d'une recirculation (tourbillon aérien) au-dessus des crêtes les plus hautes mise en évidence expérimentalement ne peut être correctement simulé que si la vorticité est prise en compte. Nous introduisons donc une approche numérique permettant la simulation de l'écoulement rotationnel et diphasique de deux fluides visqueux séparés par une interface.
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Nief, Guillaume. "Comportement vibroacoustique des conduits : modélisation, mesure et application aux instruments de musique à vent." Phd thesis, Université du Maine, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00366843.
Full textAbstract:
Les effets des vibrations du corps d'un instrument de musique à vent sur le son qu'il produit, sont un sujet d'importance et peu étudié. Les vibrations mettent en jeu divers couplages vibroacoustiques : couplage conduit/fluide interne et couplage conduit/fluide externe. Ces deux mécanismes et leurs effets sont analysés.Un modèle décrivant les couplages entre les vibrations d'un conduit cylindrique et la colonne d'air qu'il contient, permet d'aboutir à une expression de son impédance d'entrée acoustique, qui diffère du cas du conduit indéformable. Pour la plupart des cas d'instruments réels, les effets sont très faibles. Cependant, les couplages sont non négligeables lorsque le conduit présente un léger défaut de circularité, qui est toujours présent en pratique. La perturbation de l'impédance est maximisée lorsque la fréquence de résonance d'un mode mécanique du conduit, un mode d'ovalisation notamment, coïncide avec celle d'un des modes acoustiques de la colonne d'air. Les résultats théoriques sont confrontés à des mesures d'impédance d'entrée sur différents conduits vibrants, validant l'approche. Les sons musicaux produits par ces conduits, associés à des embouchures d'instruments de musique (bec de clarinette et embouchure de tuyau d'orgue), sont analysés. Les effets des vibrations de paroi, dépendant du niveau de perturbation de l'impédance d'entrée, vont d'une légère modification de timbre à des transitions d'un régime périodique "normal" vers un régime pseudo-périodique présentant des battements, non souhaité en situation musicale.
Le couplage conduit/fluide externe est exploré dans le cas d'un pavillon de trombone. Le rayonnement externe du pavillon sous excitation acoustique libre de vibrer diffère très légèrement du cas où ses vibrations sont amorties par du sable. Des différences de quelques décibels sont observées à des fréquences de résonance mécanique du pavillon, pour des modes de vibrations rayonnants, efficaces du point de vue du rayonnement acoustique.
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Martini, Adnan. "Modélisation et commande de vol d'un hélicoptère drone soumis à une rafale de vent." Phd thesis, Université de Metz, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00340584.
Full textAbstract:
Ce travail concerne la modélisation et la commande non-linéaire d'un hélicoptère drone à modèle réduit (VARIO Benzin-Trainer) en présence de rafales de vent. En ce qui concerne la modélisation, un modèle général et lagrangien à 7 DDL (degrés de liberté) extrait de [Avila Vilchi, 2001] pour l'hélicoptère en mode de vol libre en basse vitesse est utilisé. Ce système sous-actionné possède 4 entrées de commande. Nous avons développé un modèle lagrangien à 3 DDL de l'hélicoptère perturbé monté sur une plate-forme expérimentale. Le nouveau modèle perturbé présente un grand défi à cause du fort couplage entre les entrées de commande et les états du système, de plus ce modèle est sous-actionné. Différentes stratégies de commande sont utilisées pour commander le modèle réduit de l'hélicoptère perturbé à 3 DDL. Des résultats de simulation montre l'efficacité de la commande backstepping qui stabilise le système en suivant une trajectoire et qui rejete parfaitement la perturbation. Une étude en simulation de la robustesse est faite pour cette commande. Pour le modèle général à 7 DDL, une étude de l'équilibre de l'hélicoptère pendant le vol stationnaire est faite. Nous avons ensuite développé le modèle à 7 DDL de l'hélicoptère perturbé par deux types de rafale de vent, verticale et latérale. Contrairement au modèle à 3 DDL, la dynamique de zéros du modèle à 7 DDL est instable. Toutefois, en négligeant les forces de translation d'amplitude faible et les rafales de vent, on peut obtenir un modèle à minimum de phase. Ce dernier nous permet d'utiliser une loi de commande linéarisante approchée AFLC. Pour améliorer la robustesse et la précision de cette commande linéarisante AFLC, on utilise un observateur non linéaire à état étendu et approché AADRC que nous avons développé en se basant sur la méthode de rejet actif de perturbation ADRC et en utilisant le modèle approché. Plusieurs simulations sur le modèle complet montrent alors que l'ajout de cet observateur permet de compenser l'effet des forces de translation d'amplitude faible et des rafales de vent.
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Nief, Guillaume. "Comportement vibroacoustique des conduits : modélisation, mesure et applications aux instruments de musique à vent." Le Mans, 2008. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2008/2008LEMA1020.pdf.
Full textAbstract:
Les vibrations du corps d'un instrument de musique à vent mettent en jeu divers couplages vibroacoustiques : conduit/fluide interne, et conduit/fluide externe. Le couplage conduit/fluide interne est étudié via l'impédance d'entrée du conduit vibrant, qui diffère du cas indéformable. La perturbation de l'impédance, très faible pour des paramètres usuels, est maximisée lorsque la fréquence d'un mode mécanique ovalisant du conduit coïncide avec celle d'un des modes acoustiques. Lorsqu'une telle condition de coïncidence mécanique/acoustique est satisfaite, de faibles modifications du timbre, voire des perturbations plus importantes sont observées sur le son produit. Le couplage conduit/fluide externe est étudié via le rayonnement acoustique d'un pavillon de trombone libre de vibrer, qui diffère du cas où les vibrations sont amorties par du sable. Des écarts de quelques décibels sont observés à des fréquences de modes de vibration efficaces du point de vue du rayonnement acoustiqueThe wall vibrations of a wind musical instrument imply various vibroacoustic couplings:duct/internal fluid and duct/external fluid. The duct/internal fluid is studied via the input impedance of the vibrating duct, which differs from the perfectly rigid case. The disturbance of the impedance, still very weak for usual parameters, is maximal when the eigenfrequency of a mechanical ovalling mode of the duct coincides with the one of an acoustic mode. When such a mechanical/acoustical matching occurs, slight timbre modification, or even more important disturbance can be observed on the produced sound. The duct/external fluid coupling is investigated via the acoustic radiation of a trombone bell free to vibrate, which differs from the case where its vibration are damped using sand. Some small differences of a few decibels are measured at frequencies of radiating mechanical modes, which are efficient from the acoustic radiation point of view
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Maurel, Philippe. "Analyse et modélisation des courants et de la turbulence sous les vagues de vent." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT007H.
Full textAbstract:
Dans la couche melangee de suface, les interactions qui se developpent sous les vagues de vent entre les vagues, les courants et la turbulence sont a l'origine du champ tridimensionnel du mouvement moyen (circulations de langmuir) et de niveaux de turbulence eleves. Une analyse originale des donnees experimentales de laboratoire (et de campagnes de terrain), a partir d'echelles de references pertinentes baties sur les mecanismes d'interactions mis en avant par craik & leibovich, permet de degager les traits caracteristiques de cet ecoulement : les niveaux d'energie cinetique turbulente et de taux de dissipation a l'interface sont directement controles par les parametres de vagues (effet du deferlement) et la distribution verticale de ces grandeurs turbulentes est modifiee par la presence d'ecoulements secondaires. Un modele, base sur les termes sources generateurs de vorticite qui relient le courant de stokes de la vague gradients de vitesse moyenne longitudinale et sur une fermeture de la turbulence au premier ordre, a ete mis en oeuvre. Il apparait a partir d'une etude de sensibilite de ce modele aux nombres adimensionnels qui le composent, que le fetch favorise l'intensification des circulations de langmuir. La confrontation du modele sur les donnees experimentales met l'accent sur la difficulte a analyser le comportement des mesures quand on n'a pas d'indications sur les vitesses verticales : cette absence d'informations pourait etre a l'origine des difficultes rencontrees par les gens de terrain pour trouver des echelles explicatives des taux de dissipations observes. On dispose ainsi d'un modele de predetermination de l'ecoulement sous les vagues de vent si les caracteristiques des vagues et du vent sont connues.
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Boilley, Alexandre. "Modélisation de cisaillements de vent et assimilation de données dans la couche limite atmosphérique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00638822.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est d'étudier la capacité des modèles météorologiques à prévoir des épisodes de cisaillements de vent dans les basses couches de l'atmosphère sur une zone limitée à un aéroport et d'examiner l'apport pour la modélisation d'observations locales à haute fréquence. Nous avons choisi l'aéroport international de Nice, régulièrement soumis à des variations rapides de la direction et de l'intensité du vent selon l'horizontale dans la CLA, appelées aussi renverses. Un pro leur de vent et trois anémomètres sont installés sur les pistes de l'aéroport. Au début de l'année 2009, une campagne de mesures incluant un lidar vent à balayage et un anémomètre sonique s'est déroulée sur l'aéroport fournissant des observations complémentaires. L'ensemble des mesures à haute fréquence temporelle et des simulations numériques obtenues avec le modèle de recherche Méso-NH à 2.5 km de résolution, a fourni une vision de l'enchaînement complexe des écoulements conduisant à des cisaillements de vent d'origine différente. Cette complémentarité a aussi permis d'estimer la capacité du modèle numérique à reproduire les cisaillements de vent. Pour les trois situations étudiées, il reproduit la structure horizontale et verticale de l'écoulement malgré des erreurs de placement spatio-temporel. Bien que les écoulements locaux participent à la mise en place des conditions nécessaires au cisaillement de vent, c'est l'écoulement de méso-échelle (ondes piégées ou talweg d'altitude) qui va déterminer la position du phénomène. Nous avons réalisé des comparaisons avec le modèle opérationnel de Météo-France AROME ainsi que des tests de sensibilité pour étudier l'in uence des conditions de couplage et de la résolution. Nous avons, en particulier, augmenté la résolution horizontale de 2.5 km à 500 m sur un domaine centré sur l'aéroport de Nice sur les situations étudiées. Une résolution de 500 m permet d'améliorer la représentation d'écoulements locaux et de variations locales du vent mais n'améliore pas la position des cisaillements de vent par rapport à une échelle plus grossière. L'extension horizontale limitée du domaine à haute résolution augmente la sensibilité aux conditions aux limites de grande échelle. Pour améliorer les prévisions et contraindre le modèle numérique vers les observations disponibles sur le site d'étude, un système l'assimilation de données basé sur le 'nudging' et permettant de prendre en compte des données à haute fréquence temporelle, le "nudging direct et rétrograde" (BFN pour 'Back and Forth Nudging'), a été mis en place. Nous avons appliqué cet algorithme aux équations de Lorenz pour con rmer le comportement de cette méthode par rapport à des résultats publiés antérieurement avec d'autres méthodes d'assimilation de données. Les résultats encourageants, ont conduit à l'introduction du BFN dans Méso-NH. Nous avons mis en place des simulations avec assimilation de données simulées dans des conditions idéalisées qui ont montré une réponse cohérente du modèle numérique à l'introduction de pro ls verticaux de vent.
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Boilley, Alexandre. "Modélisation de cisaillements de vent et assimilation de données dans la couche limite atmosphérique." Phd thesis, Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/1320/.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est d'étudier la capacité des modèles météorologiques à prévoir des épisodes de cisaillements de vent dans les basses couches de l'atmosphère sur une zone limitée à un aéroport et d'examiner l'apport pour la modélisation d'observations locales à haute fréquence. Nous avons choisi l'aéroport international de Nice, régulièrement soumis à des variations rapides de la direction et de l'intensité du vent selon l'horizontale dans la CLA, appelées aussi renverses. Un profileur de vent et trois anémomètres sont installés sur les pistes de l'aéroport. Au début de l'année 2009, une campagne de mesures incluant un lidar vent à balayage et un anémomètre sonique s'est déroulée sur l'aéroport fournissant des observations complémentaires. L'ensemble des mesures à haute fréquence temporelle et des simulations numériques obtenues avec le modèle de recherche Méso-NH à 2. 5 km de résolution, a fourni une vision de l'enchaînement complexe des écoulements conduisant à des cisaillements de vent d'origine différente. Cette complémentarité a aussi permis d'estimer la capacité du modèle numérique à reproduire les cisaillements de vent. Pour les trois situations étudiées, il reproduit la structure horizontale et verticale de l'écoulement malgré des erreurs de placement spatio-temporel. Bien que les écoulements locaux participent à la mise en place des conditions nécessaires au cisaillement de vent, c'est l'écoulement de méso-échelle (ondes piégées ou talweg d'altitude) qui va déterminer la position du phénomène. Nous avons réalisé des comparaisons avec le modèle opérationnel de Météo-France AROME ainsi que des tests de sensibilité pour étudier l'influence des conditions de couplage et de la résolution. Nous avons, en particulier, augmenté la résolution horizontale de 2. 5 km à 500 m sur un domaine centré sur l'aéroport de Nice sur les situations étudiées. Une résolution de 500 m permet d'améliorer la représentation d'écoulements locaux et de variations locales du vent mais n'améliore pas la position des cisaillements de vent par rapport à une échelle plus grossière. L'extension horizontale limitée du domaine à haute résolution augmente la sensibilité aux conditions aux limites de grande échelle. Pour améliorer les prévisions et contraindre le modèle numérique vers les observations disponibles sur le site d'étude, un système d'assimilation de données basé sur le 'nudging' et permettant de prendre en compte des données à haute fréquence temporelle, le ''nudging direct et rétrograde'' (BFN pour 'Back and Forth Nudging'), a été mis en place. Nous avons appliqué cet algorithme aux équations de Lorenz pour confirmer le comportement de cette méthode par rapport à des résultats publiés antérieurement avec d'autres méthodes d'assimilation de données. Les résultats encourageants, ont conduit à l'introduction du BFN dans Méso-NH. Nous avons mis en place des simulations avec assimilation de données simulées dans des conditions idéalisées qui ont montré une réponse cohérente du modèle numérique à l'introduction de profils verticaux de ventThe objective of this thesis is to study the ability of numerical weather prediction model to represent windshears in the lower layer of the atmosphere over an airport area and to determine the impact of high temporal frequency observations on predictions. The study focuses on the international Nice Côte d'Azur airport where horizontal windshears, also called wind reversals, happen regularly. A wind profiler and three anemometers were installed on the Nice airport runways. At the beginning of 2009, a field campaign with a wind lidar and a sonic anemometer took place in order to provide additional observations. Both high temporal frequency data and numerical simulations performed with the mesoscale research model Meso-NH supply a general picture of the evolution of the various flows leading to a windshear event over the airport. We also use observational data to validate the model predictions for three different situations of windshear. The simulations reproduce quite well the horizontal and vertical structure of the flow despite a spatio-temporal misplacement. Local flows such as land and valley breezes are important to generate low level conditions for a horizontal windshear event but the front position is mostly influenced by mesoscale flow (trapped gravity waves or low geopotential). We compared the Meso-NH simulations with the results of the operational model AROME and carried out sensitivity testing against initial and coupling conditions at 2. 5 km resolution. We then ran experimental simulations at 500 m resolution, centered on the airport platform, to evaluate the impact of an increased resolution on the windshear predictions. Such a resolution provides improvement of local flow and generates rapid and local wind changes but does not improve the windshear front position compared to a 2. 5 km resolution simulation. Moreover the small horizontal grid domain increased the sensitivity to large scale lateral boundary conditions. In order to constrain numerical simulations toward high temporal frequency observations we considered a data assimilation system based on the nudging technique called the 'Back and Forth Nudging' (BFN) technique. We first applied this algorithm to the Lorenz system to compare its behaviour with published results considering other data assimilation techniques. The promising results allowed the implementation of the BFN within the Meso-NH model. We performed assimilation experiments in idealized conditions with high temporal frequency of wind profiles that show a consistent response of the model
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Schaeffer, Amandine. "Impact du vent sur la circulation hydrodynamique dans le Golfe du Lion : modélisation haute résolution." Phd thesis, Université du Sud Toulon Var, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00603720.
Full textAbstract:
L'hydrodynamique du Golfe du Lion, situé en Méditerranée Nord Occidentale, fait intervenir de nombreux processus physiques, présentant des échelles de variabilité spatiale et temporelle très hétérogènes. La plupart de ces processus sont générés en réponse aux conditions atmosphériques et en particulier au forçage du vent. Ce travail de thèse contribue à la compréhension de cet impact sur les processus de petit échelle et met en évidence l'intérêt de la haute-résolution de ces forçages. Dans un premier temps, une étude de processus a permis de mettre en évidence l'influence du vent sur la génération d'un tourbillon méso-échelle situé à l'Est du golfe, pécédemment observé par radars HF. Les influences respectives de la bathymétrie, des effets de flottabilité et de la circulation générale ont également été évaluées à l'aide de configurations idéalisées du modèle hydrodynamique MARS3D. Dans un deuxième temps, différents modèles atmosphériques, de résolutions différentes, ont été comparés en tant que forçage d'un modèle hydrodynamique réaliste du Golfe du Lion. D'un point de vue énergétique, les mouvements inertiels de la couche de surface, les oscillations de la thermocline et la variabilité méso-échelle de l'océan sont amplifiés avec le modèle atmosphérique haute- résolution AROME. Cette étude également permis de mettre en évidence l'importance de la variabilité spatiale du vent pour la génération de l'upwelling au Nord du plateau et les intrusions le long de la côte Ouest.
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Michaux, Jean-Luc. "Etude, compréhension, et modélisation des phénomènes liés au transport de la neige par le vent." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2003. http://www.theses.fr/2003GRE10028.
Full textAbstract:
Le transport éolien de la neige pose des problèmes de sécurité en termes de viabilité hivernale et de risque d'avalanches. Pour y faire face, un modèle numérique a été développé au Cemagref, qui permet de connaître où se forment les accumulations de neige, et en combien de temps. Cependant, jusqu'à présent, ce modèle ne tenait compte ni de la nature de l'écoulement, ni de l'influence du type de grain de neige transporté, et n'avait pas été validé sur des données in situ. C'est donc l'objet de cette thèse, qui, à travers des études expérimentales in situ et en souffleries, analyse dans un premier temps l'influence de la nature de l'écoulement sur le transport de la neige par le vent; puis décrit l'effet du type de grain de neige sur le transport, avant de présenter les premières validations in situ du modèle numérique. Ces études reposent en particulier sur le calibrage d'un détecteur acoustique de transport.
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Naaim-Bouvet, Florence. "Contribution à la modélisation physique et numérique du transport de la neige par le vent." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10099.
Full textAbstract:
Le transport de la neige par le vent entraine la formation de corniches et de congeres. Pour pouvoir mettre en place une ingenierie de protection, les regles empiriques se revelent insuffisantes. Il s'agit en effet de pouvoir repondre a la question ou et en combien de temps, pour un episode nivo-meteo et une configuration topographique donnes, se forme une accumulation de neige?. Les modelisations physiques et numeriques de l'arrachement, du transport et du depot de neige permettent d'obtenir une reponse. Encore faut-il les mettre au point, savoir les utiliser et en connaitre les limites. Tel est donc l'objectif de cette these. Pour apprehender la complexite et comprendre les mecanismes mis en jeu, une analyse bibliographique, presentee dans une premiere partie, a permis de faire le point sur les connaissances actuelles dans ce domaine. La modelisation physique en soufflerie, utilisee des les annees trente, est sujette a bien des controverses du fait de l'impossibilite de respecter simultanement les differents criteres de similitude proposes. La seconde partie vise donc a confronter les differents criteres de similtude proposes a partir d'analyses theoriques et d'experiences originales (modelisations en soufflerie et modelisation in situ avec du sable et de la neige). Ces differentes modelisations ont ete comparees avec des mesures grandeur nature. L'ensemble de ces experiences nous ont permis d'aboutir a une solution de compromis et de mettre l'accent sur de nouveaux problemes. Ces limites ayant ete mises en evidence, nous presentons et commentons les modeles numeriques existants, puis proposons notre propre modele. Si la modelisation de l'ecoulement est semblable aux modeles existants, le modele d'erosion/depot, qui relie de maniere dynamique le flux de masse preleve aux caracteristiques locales de l'ecoulement est tout a fait original. Les differentes hypotheses de calcul sont discutees et justifiees experimentalement. Les resultats, compares a des mesures obtenues en soufflerie, sont tout a fait satisfaisants.
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Baïle, Rachel. "Analyse et modélisation multifractales de vitesses de vent. Application à la prévision de la ressource éolienne." Phd thesis, Université Pascal Paoli, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00604139.
Full textAbstract:
L'objectif principal de ce travail est l'étude des vitesses de vent, dans la couche atmosphérique de surface, dans le cadre des processus multifractals. Nous montrons que les modèles de cascades aléatoires, originellement introduits pour représenter l'intermittence spatio-temporelle en turbulence pleinement développée, se révèlent pertinents pour décrire les fluctuations du vent aux méso-échelles. Sur le plan théorique, nous présentons un nouveau formalisme multifractal qualifié d'"asymptotique mixte" qui généralise l'analyse standard et permet d'estimer les "dimensions négatives" introduites par Mandelbrot il y a une vingtaine d'années. L'application de cette approche à des données de turbulence permet de distinguer divers modèles de cascades proposés pour décrire l'intermittence de la dissipation. En étudiant les incréments temporels et spatiaux de la vitesse du vent enregistrée en différents sites de Corse et des Pays-Bas, nous montrons la nature intermittente des fluctuations du vent dans la gamme méso-échelles. Notre analyse s'appuie sur la covariance de la magnitude, outil qui s'avère plus efficace pour étudier l'intermittence que l'étude des lois de puissance classique. Nos résultats suggèrent ainsi l'existence d'un mécanisme de cascade "universel" associé au transfert d'énergie entre les mouvements synoptiques et la turbulence micro-échelles dans la couche limite de surface. Ces observations nous conduisent à la construction d'un modèle de séries temporelles pour la dynamique du vent associé à une cascade aléatoire continue. Cette représentation reproduit remarquablement les distributions empiriques des vitesses et permet une prévision de la vitesse à court terme (1-12 heures) de meilleure qualité que les modèles de référence.
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Kerhascoët, Hugo. "De la mesure du vent au pilotage automatique d'un voilier : modélisation, optimisation & application du traitement du signal prédictif." Thesis, Lorient, 2017. http://www.theses.fr/2017LORIS433.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans la démarche de l'entreprise nke, visant à améliorer la qualité de la mesure du vent apparent et réel de ses centrales de navigations. Ces améliorations doivent profiter à ses utilisateurs mais également contribuer à la performance du pilote automatique. Dans un premier temps, est décrit le contexte spécifique à la mesure du vent depuis un voilier, et ses problématiques inhérentes. Suite à cette étude, deux types de verrous scientifiques ont été identifiés, à savoir : la mesure du vent sur le bateau par le senseur (lié à son design et à son modèle de réponse) et la chaîne de reconstruction du triangle de vent.Cette thèse propose donc, dans un premier temps, une nouvelle méthodologie pour le design de la girouette permettant de mettre en adéquation le profil du capteur avec les caractéristiques du bateau et son programme de navigation. Les contributions à l’amélioration de ce capteur aérien ont permis, d’une part, de diviser son temps de réponse par deux via l’optimisation de la forme de ses senseurs, et d’autre part, de fournir un signal utile 12 fois plus réactif, en appliquant des techniques de traitement du signal prédictif, intégrant la dynamique du capteur.Les travaux liés aux problématiques de reconstruction du vent réel en trois dimensions sont ensuite détaillés. Tout d'abord en s'intéressant aux normes et définitions des métriques qui lui sont associées, puis, en exposant les solutions permettant de prendre en compte les perturbations qui s'appliquent au vent apparent et réel dans la couche basse de l’atmosphère. Dans un second temps, les méthodes actuelles de reconstruction du vent réel sont étudiées. Cette analyse met en exergue le fait que ces corrections ne s’appliquent pas dans les bons référentiels. Pour pallier à ces problèmes, nous proposons une nouvelle approche de reconstruction du vent réel, mettant en œuvre les méthodes de corrections précédemment décrites.Ce manuscrit se termine par les apports au pilotage automatique. Ceux-ci prennent la forme d'un nouveau concept de "Mode Super", s’appliquant en sur-couche des modes de pilotage classiques. Leur rôle est d'améliorer la sécurité du pilotage pour le mode rafale et la performance pour le mode surf. Ces nouveautés ont été validées par des victoires en course, ont reçu un prix de l'innovation et a fait l'objet d'un dépôt de brevet pour le mode surf. Le pilote étant maintenant capable de barrer comme un humain dans les surfs. La dernière contribution apportée au pilote automatique concerne l'intégration d'un nouveau type de capteur : les penons électroniques.Enfin, le manuscrit contribue à l'appréhension de la globalité des problématiques et subtilités à prendre en compte, lorsque l'on développe ou utilise une centrale de navigation et un pilote automatique.Ces travaux ont mis en avant la forte corrélation entre les différents capteurs et données calculées par la centrale de navigation. Une avancée significative sur la précision de l'ensemble pourra être obtenue lorsque le concept du filtrage prédictif sera étendu et appliqué à la centrale de navigation dans sa globalitéThis thesis is part of NKE Marine’s attempts to improve the quality of apparent and real wind measurementsprovided by its navigation unit. These improvements are expected to benefit both users and improve autopilot performance. The first part describes the specific context of wind measurement on a sailboat, and the inherent issues. This study identified two knotty scientific problems: on-board wind measurements recorded by the sensor (linked to its design and response model) and how the wind triangle is reconstructed. The first objective of this thesis is therefore to propose a new methodology for the design of the wind vane that can match the sensor’s profile with the boat’s characteristics and its route planning. Improvements to this aerial sensor make it possible, on the one hand, to divide the response time by two (via the optimization of the shape of the sensors) and, on the other hand, to provide a useful signal that is twelve times more sensitive (via the application of predictive signal processing techniques that take account of sensor dynamics). Next, previous work on the problem of reconstructing three-dimensional true wind is described in detail. This part begins with a presentation of the relevant standards and definitions of metrics, before examining some solutions that can take account of perturbations in apparent and true wind in the lower layer of the atmosphere. The following part examines current methods for reconstructing true wind. This analysis highlights the fact that these corrections are not applied in the correct frames. To overcome these problems, we propose a new approach to the reconstruction of the true wind, which implements the corrections described above. This manuscript ends with a presentation of the contribution to auto piloting. Specifically, it takes the form of a new concept, termed Super Mode, which can be overlaid onto classical modes of piloting. The aim is to improve safety in gusty conditions (Gust mode), and performance when surfing (Surf mode). The value of this innovation has been proven by competition victories; it has received an innovation award, and Surf mode is the subject of a patent application. The pilot is now able to glide like a human surfer. The final contribution to the autopilot concerns the integration of a new type of sensor: electronic telltales. Finally, this manuscript contributes to our overall understanding of the problems and nuances that must be taken into account when developing or using a navigation unit and an autopilot. The work highlights the close correlation between the various sensors and the data calculated by the navigation unit. Significant improvements to the accuracy of both elements can be obtained when the concept of predictive filtering is extended and appliedto the navigation unit as a whole
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Grandin, Maxime. "Etude multi-instrumentale et modélisation des ionosphères terrestre et martienne." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30183.
Full textAbstract:
Cette thèse est basée sur cinq publications étudiant les ionosphères terrestre et martienne en s'appuyant sur la combinaison d'observations provenant d'instruments variés ainsi que sur des techniques de modélisation. L'ionosphère terrestre est un système complexe fortement couplé à la magnétosphère et est par conséquent affectée par les perturbations provenant du vent solaire. De nombreux types d'instruments peuvent être utilisés pour étudier la variabilité de l'ionosphère, qu'il s'agisse de systèmes d'observation au sol ou d'instruments à bord de satellites. Deux des articles se focalisent sur les réponses de l'ionosphère terrestre aurorale et subaurorale aux courants de vent solaire rapide émanant des trous coronaux à la surface du soleil. Ces deux études sont basées sur la méthode des époques superposées, qui permet d'obtenir un comportement statistique des paramètres considérés. Pour la première étude, qui s'intéresse à la concentration électronique du pic de la région F de l'ionosphère à l'aide de l'ionosonde de Sodankylä (Finlande, L = 5.2), la méthode des époques superposées a été modifiée en ajoutant un verrouillage de phase permettant de distinguer les réponses de la région F dans différents secteurs de temps magnétique local. La deuxième étude s'intéresse aux précipitations d'électrons énergétiques (>30 keV) durant les courants de vent solaire rapide, en s'appuyant sur des mesures d'absorption du bruit cosmique par des riomètres situés entre L = 3.8 et L = 5.7. Une troisième étude met en évidence pour la première fois des signatures de pulsations dans les données riométriques durant une aurore pulsante. Cela révèle que le flux de précipitation d'électrons est modulé simultanément sur une grande plage d'énergies - de quelques kiloélectronvolts à plusieurs dizaines de kiloélectronvolts - durant une aurore pulsante. Les quatrième et cinquième articles traitent de l'ionosphère martienne. Ils présentent une nouvelle méthode d'analyse des données d'occultation radio fournies par la sonde Mars Express, qui s'appuie non pas sur une inversion des mesures tel qu'effectué classiquement, mais sur une modélisation directe de l'environnement martien - atmosphère neutre et ionosphère - et de la propagation des ondes radio entre la station sol sur Terre et la sonde Mars Express. L'ajustement des paramètres dont dépendent l'atmosphère et l'ionosphère martiennes permet d'obtenir des données d'occultation radio simulées s'approchant le plus possible des données mesurées. L'ajustement optimal donne alors les profils de température et de concentration des neutres ainsi que les profils de concentrations ioniques et électronique dans l'ionosphère martienne au voisinage du point d'occultationThis thesis is based on five publications studying the terrestrial and Martian ionospheres by making use of versatile instruments and of modelling techniques. The terrestrial ionosphere is a complex system strongly coupled to the magnetosphere and hence very sensitive to solar wind driving. Various kinds of instruments may be used to study the ionosphere, from ground-based instruments to satellite-borne systems. Two papers study the response of the auroral and subauroral ionosphere to solar wind high-speed streams, which originate from coronal holes at the surface of the Sun. These two studies make use of the superposed epoch analysis method, which enables to derive the statistical behaviour of the studied parameters. For the first study, which focuses on the F-region peak electron density measured by the Sodankylä ionosonde (at L = 5.2), the superposed epoch method has been modified so that a study of the effects of high-speed streams in the F region in different magnetic local time sectors becomes possible. The modified method is called phase-locked superposed epoch analysis. The second paper focuses on energetic (>30 keV) electron precipitation during high-speed streams by making use of cosmic noise absorption measurements from a chain of riometers located between L = 3.8 and L = 5.7. A third study reveals for the first time pulsation signatures in cosmic noise absorption data during a pulsating aurora event. This indicates that the electron precipitation flux is modulated simultaneously over a broad range of energies (from a few keV to several tens of keV) in relation to pulsating aurora. The fourth and fifth articles study the Martian ionosphere. They present a novel analysis method for Mars Express radio-occultation data. Contrary to the classical inversion approach, this new method is based on a direct simulation of the radio wave propagation between the ground-based station at Earth and the Mars Express spacecraft, in a modelled Martian environment. The parameters determining the properties of the neutral atmosphere and the ionosphere of Mars are adjusted in order for the simulated radio-occultation data to fit the measured data. The optimal set of parameters provides the retrieved neutral temperature and density profiles in the atmosphere, and the ion and electron density profiles in the ionosphere near the occultation point
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Vergez, Christophe. "Analyse du fonctionnement des instruments de musique à vent." Habilitation à diriger des recherches, Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00535716.
Full textAbstract:
Les études présentées visent à mieux comprendre le fonctionnement des instruments de musique et en particulier leurs aspects non linéaires. Ces travaux sont motivés par la volonté d'explorer les liens entre les paramètres géométriques ou mécaniques de l'instrument (fixés par le facteur), les paramètres de contrôle (ajustés en temps réel par l'instrumentiste) et les caractéristiques du son produit. Ces travaux se concentrent sur les instruments à vent : à anche simple (ex: clarinette, saxophone), à anche double (ex: hautbois), cuivres (ex: trompette), à jet d'air oscillant (ex: flûtes). Les travaux, de nature expérimentale, numérique ou théorique, s'organisent selon trois directions : "Expérimentation/modélisation", "Réduction de modèle", "Régimes d'oscillation et bifurcations".
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Meliani, Zakaria. "Modélisation de vents et de jets relativistes." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008067.
Full textAbstract:
Les vents et les jets sont un des phénomènes les plus répandu et spectaculaire en astrophysique des hautes énergies. En effet, une variété d'objets astrophysiques exhibent des écoulements aussi bien sous forme de vents que de jets fortement collimatés. Ils sont observés dans les étoiles jeunes, les noyaux actifs de galaxies (AGN), les étoiles à neutrons et les étoiles de la séquence principale. Cependant, malgré l'abondance des jets en astrophysique, le problème de la formation et de la collimation de ces écoulements reste ouvert. Différents modèles sont proposés pour résoudre ce problème. La plupart de ces modèles sont développés dans la limite newtonienne. Nous avons, dans cette thèse, élaboré des modèles hydrodynamiques et magnétohydrodynamiques en relativité générale pour analyser les différents mécanismes d'accélération et de collimation des écoulements aussi bien relativistes que classiques. Nous avons étudié les solutions d'écoulements purement hydrodynamique sphérique avec une équation d'état polytropique généralisée. Nous nous sommes intéressés aux effets de changement de l'état de la matière dans les écoulements sur l'accélération thermique, lorsqu'elle subit des grandes variations de température. Nous avons montré qu'avec notre nouvelle équation d'état, les effets de la gravité et thermique sont couplés, permettant une plus grande efficacité de l'accélération du vent. Nous avons aussi montré la nécessité de l'utilisation de ce nouveau polytrope plus cohérent dans le traitement des écoulements relativistes polytropiques. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons développé un modèle d'écoulement axial magnétisé 2.5D. La température élevée du plasma dans la couronne centrale due à la gravité élevée et la proximité de l'axe de rotation nous ont permis de négliger, dans un premier temps, les effets du cylindre de lumière comparativement aux effets thermiques. Dans ce cadre, nous avons montré que les effets relativistes favorisent l'accélération thermique au détriment de la collimation magnétique. Nous avons aussi montré l'importance de l'expansion initiale du jet sur l'efficacité de l'accélération du jet dans la partie basse. D'autre part, nous avons étudié les effets de la rotation relativiste sur la collimation du jet. Nous avons aussi utilisé le modèle pour déduire quelques différences entres les propriétés intrinsèques des jets d'AGN de type FRI et de FRII. Nous avons trouvé que les jets des FRI se caractérisés par une faible vitesse de rotation à la base et qu'asymptotiquement, ils sont confinés par le milieu ambiant. Par contre, les jets des FRII sont caractérisés par une vitesse de rotation à la base plus élevée que celle des jets de FRI, qui reste cependant sub-keplerienne. De plus, les jets des FRII s'auto-collimatent par leur propre champ magnétique. Nous avons développé un troisième modèle de jet dans le cas des rotateurs relativistes. En premier lieu, ce modèle nous a permis de mieux traiter les jets accélérés par le flux de Poynting contrairement au modèle précédent. Nous avons aussi étudié les effets du cylindre de lumière sur la collimation du jet et confirmé qu'il tend à décollimater ce dernier. D'autre part, nous avons trouvé que, dans les solutions caractérisés par un cylindre de lumière proche de la surface d'Alfvén, la rotation relativiste dans ces jets limite l'accélération de ces derniers. En effet, dans les solutions que nous avons étudiées, les vitesses poloïdales obtenues restent faibles, de l'ordre de $0.6c$. Nous avons aussi amorcé un code de simulation numérique d'écoulements relativistes utilisant la bibliothèque LORENE. Dans la thèse nous avons commencé à tester le code dans le cas simple de vents purement hydrodynamiques sphériques.
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Atig, Mérouane. "Non-linéarité acoustique localisée à l'extrémité ouverte d'un tube. Mesure, modélisation et application aux instruments à vent." Phd thesis, Université du Maine, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009283.
Full textAbstract:
L'étude porte sur les pertes acoustiques non-linéaires localisées à la sortie d'un tube cylindrique. Trois aspects sont envisagés : tout d'abord la mise en évidence du phénomène par la mesure de l'impédance terminale du tube, puis la modélisation physique du phénomène et enfin l'application aux instruments de musique à vent. Le travail comprend trois parties qui traitent des trois aspects envisagés.Dans une première partie, des mesures de l'impédance terminale réalisées à l'aide d'une méthode à deux microphones montrent que les pertes à la sortie du tube - partie réelle de l'impédance terminale dans le cadre de l'approximation du premier harmonique - augmentent avec l'amplitude de la vitesse acoustique. Les résultats montrent que l'importance de ces pertes dépend fortement du rayon de courbure des bords intérieurs à la sortie de tube. En outre, pour les faibles rayons de courbure, deux régimes sont mis en évidence. L'existence de ces deux régimes est confirmée par des observations utilisant la vélocimétrie par imagerie de particules (PIV) réalisées en collaboration avec l'Université d'Edimbourg : dans les deux cas un anneau tourbillonnaire est formé à la sortie du tube mais dans le cas du premier régime (faibles vitesses acoustiques) l'anneau reste accroché aux bords du tube alors que dans le cas du second régime (fortes vitesses acoustiques) il est expulsé.
La seconde partie concerne la modélisation du phénomène dans le but de mieux comprendre les mécanismes physiques mis en jeu. La théorie du bruit tourbillonnaire (``vortex sound theory'') est appliquée afin d'estimer directement les pertes à la sortie du tube. Trois calculs utilisant cette théorie sont menés : le premier, analytique, sur la base d'un unique anneau tourbillonnaire fixe ou mobile, le second à partir des mesures par PIV et le troisième par la méthode numérique dite des réseaux de Boltzmann. Les trois calculs conduisent à des résultats similaires qui démontrent que les pertes non linéaires trouvent leur origine dans la formation d'anneaux tourbillonnaires en sortie de tube. Ces résultats sont confrontés avec succès aux résultats issus des mesures d'impédance.
La troisième partie analyse les conséquences que peuvent avoir les pertes non linéaires dans le fonctionnement d'un instrument de musique à trous latéraux. Il est montré expérimentalement et à l'aide de simulations numériques que la dynamique de jeu d'un instrument à vent dépend directement des pertes dans l'instrument et que cette dynamique peut être étendue lorsque les pertes à la sortie sont minimisées par exemple en chanfreinant les bords des trous latéraux.
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Dautrevaux, Édouard. "Modélisation de l’effet de la rugosité variable dans la prévision micro-échelle du vent de basse couche." Mémoire, École de technologie supérieure, 2012. http://espace.etsmtl.ca/1121/1/DAUTREVAUX_%C3%89douard.pdf.
Full textAbstract:
Afin de mieux intégrer les centrales éoliennes au réseau électrique, il est impératif d’avoir des méthodes fiables de prévision du vent à micro-échelle. Or, les prévisions d’Environnement Canada (EC) sont à méso-échelle (souvent 2500 mètres) ; il est donc impératif d’avoir à disposition un modèle micro-échelle permettant, avec les prévisions à méso-échelle, de réduire l’échelle en gardant une bonne précision. Un des modèles utilisés pour cela est MS Micro (MSM) ; cependant, sa façon de traiter la rugosité n’affecte que les couches les plus basses de l’atmosphère, ce modèle n’ayant une fermeture qu’à l’ordre un. On se propose de coupler MSM avec un second modèle de traitement de la rugosité, Abrupt Change of Surface Condition (ACSC). Ce modèle possède une fermeture d’ordre un et demi ce qui lui assure un meilleur traitement des changements de rugosité.
Un couplage est donc proposé entre ces deux codes, puis les résultats sont comparés à des mesures obtenues par des stations d’EC et des mâts de mesures répartis sur la Gaspésie pour 24 cas de calibration choisis pour le projet SPÉO (Système de Prévision Éolien) utilisant le modèle méso-échelle d’EC. Le coupleur proposé obtient des erreurs plus faibles que MSM et que le modèle méso-échelle d’EC à des hauteurs faibles ; par contre, à des altitudes supérieures, s’il est plus précis que MSM, il présente une amélioration plus faible vis-à-vis de GEM-LAM.
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Atig, Merouane. "Non-linéarité acoustique localisée à l'extrémité ouverte d'un tube : mesure, modélisation et application aux instruments à vent." Le Mans, 2004. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2004/2004LEMA1018.pdf.
Full textAbstract:
L'étude porte sur les pertes acoustiques non linéaires localisées à la sortie d'un tube cylindrique. Trois aspects sont envisagés: tout d'abord la mise en évidence du phénomène par la mesure de l'impédance terminale du tube, puis la modélisation physique du phénomène et enfin l'application aux instruments de musique à vent. Le travail comprend trois parties qui traitent des trois aspects envisagés. Dans une première partie, des mesures de l'impédance terminale réalisées à l'aide d'une méthode à deux microphones montrent que les pertes à la sortie du tube - partie réelle de l'impédance terminale dans le cadre de l'approximation du premier harmonique - augmentent avec l'amplitude de la vitesse acoustique. Les résultats montrent que l'importance de ces pertes dépend fortement du rayon de courbure des bords intérieurs à la sortie de tube. En outre, pour les faibles rayons de courbure, deux régimes sont mis en évidence. L'existence de ces deux régimes est confirmée par des observations utilisant la vélocimétrie par imagerie de particules (PIV) réalisées en collaboration avec l'Université d'Edimbourg : dans les deux cas un anneau tourbillonnaire est formé à la sortie du tube mais dans le cas du premier régime (faibles vitesses acoustiques) l'anneau reste accroché aux bords du tube alors que dans le cas du second régime (fortes vitesses acoustiques) il est expulsé. La seconde partie concerne la modélisation du phénomène dans le but de mieux comprendre les mécanismes physiques mis en jeu. La théorie du bruit tourbillonnaire ("vortex sound theory") est appliquée afin d'estimer directement les pertes à la sortie du tube. Trois calculs utilisant cette théorie sont menés: le premier, analytique, sur la base d'un unique anneau tourbillonnaire fixe ou mobile, le second à partir des mesures par PIV et le troisième par la méthode numérique dite des réseaux de Boltzmann. Les trois calculs conduisent à des résultats similaires qui démontrent que les pertes non linéaires trouvent leur origine dans la formation d'anneaux tourbillonnaires en sortie de tube. Ces résultats sont confrontés avec succès aux résultats issus des mesures d'impédance. La troisième partie analyse les conséquences que peuvent avoir les pertes non linéaires dans le fonctionnement d'un instrument de musique à trous latéraux. Il est montré expérimentalement et à l'aide de simulations numériques que la dynamique de jeu d'un instrument à vent dépend directement des pertes dans l'instrument et que cette dynamique peut être étendue lorsque les pertes à la sortie sont minimisées par exemple en chanfreinant les bords des trous latérauxThe study deals with localised non-linear acoustic losses at the open end of a tube. Three aspects are considered : firstly, a description of the phenomenon by the measurement of the terminal Impedance of the tube, secondly, the physical modeling of the phenomenon and finally the application to woodwind instruments. In a first part,measurements of the terminal impedance using a two microphone method show that losses at the open end of the tube - real part of the terminalion impedance in the first harmonic approximation - increase with the acoustical velocity amplitude. Results show that the losses highly depend on the radius of curvature of the tube's inner edges. Moreover, for low values of the radius of curvature, two behaviours are observed. Particle image velocimetry (PIV) visualisations carried out at the University of Edinburgh confirm these two behaviours : in both cases, a vortex ring is created at the open end but it stays in the vicinity of the exit for low acoustical velocities whereas it is expelled for higher acoustical velocities. The second part deals with the physical modeling of the phenomena. The application of the vortex-sound theory allows a direct estimation of the losses at the open end. Three calculations using this theory are carried out. The first calculation is analylical and is based on a discrete vortex ring which can be either fixed or mobile; the second one cornes from PIV visualisations; and the third one is numerical, using the lattice Boltzmann method. The three calculations lead to similar results : non-linear losses find their origin in the formation of vortex rings at the end of the tube. These results are succesfully compared to impedance measurements. The third part analyses the influence of non-linear losses on the behaviour of a side-holed wind instrument. Experiments and simulations show that the playing range of a wind instrument depends on the losses in the instrument and that the playing range can be extended by reducing the non-linear losses at the open end
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Bessac, Julie. "Sur la construction de générateurs aléatoires de conditions de vent au large de la Bretagne." Thesis, Rennes 1, 2014. http://www.theses.fr/2014REN1S067/document.
Full textAbstract:
Mon travail porte sur la construction de générateurs aléatoires de conditions de vent en Bretagne. Ces modèles permettent de simuler artificiellement des conditions météorologiques réalistes et sont couramment utilisés pour la gestion des risques liés aux aléas climatiques. Ils sont construits sur la base de données historiques dans le but de produire des simulations cohérentes avec le climat actuel mais peuvent intégrer des scénarios de changement climatique. Les séquences simulées permettent de pallier le manque de données réelles et sont utilisées en entrée de modèles économiques ou écologiquesThis work is aimed at constructing stochastic weather generators. These models enable to simulate artificially weather data that have statistical properties consistent with observed meteorology and climate. Outputs of these models are generally used in impact studies in agriculture or in ecology
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Saint, Cast Clément. "Modélisation du développement architectural, de l'acclimatation au vent dominant et de l'ancrage du système racinaire du pin maritime." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0018/document.
Full textAbstract:
Plus de la moitié des pertes de bois dans les forêts européennes sont dues aux tempêtes. Une connaissance des mécanismes impliqués dans la stabilité mécanique des arbres est alors capitale. L’ancrage de l’arbre dans le sol constitue l’une des composantes principales du maintien mécanique de l’arbre. Il est principalement déterminé par l’architecture du système racinaire et son interaction mécanique avec le sol. Au cours de son développement, l’arbre modifie ses dimensions et se complexifie. Plus particulièrement, le système racinaire semble s’acclimater (ex : croissance en diamètre plus importante) aux déformations engendrées par le vent. L’ensemble de ces modifications conduit à une évolution des mécanismes à l’origine de l’ancrage au cours du développement de l’arbre. L’étude expérimentale de cette fonction est compliquée car les racines sont difficilement mesurables en continu dans le sol. Nous avons alors mis au point une approche numérique pour décrire la croissance du système racinaire et la distribution des déformations dues au vent. Une grande base de données structurée en chronoséquence de systèmes racinaires numérisés (Pinus pinaster) a été mobilisée. Comme l’étude de la structure et des fonctions des racines est plus efficiente quand la différentiation entre racines est prise en compte, nous avons d’abord formalisé les types racinaires du système racinaire du pin maritime à partir d’une technique de classification (« k-means clustering ») réalisée avec quatre variables. La classification des racines latérales du pin maritime nous a permis d’identifier 5 types racinaires au cours du développement du pin maritime. Ce regroupement explique 70% de la variabilité de notre base de données. Chaque système racinaire est caractérisé par trois grosses racines horizontales émises par la souche. Les racines montrent une forte différentiation pour leur tropisme, avec une direction de croissance soit horizontale soit verticale. La structure de la partie centrale du système racinaire est pratiquement complète dès l'âge de 4 ans. Sur la base des types racinaires identifiés, nous avons calibré un modèle architectural (RootTyp ; Pagès et al. 2004) pour le pin maritime. Treize paramètres pour chaque type racinaire ont été estimés par l’intermédiaire de la base de données, d’informations issues de la littérature et d’une procédure d'optimisation. Une modélisation réaliste du système racinaire jusqu'à 50 ans n’a pu être obtenue qu'en implémentant au modèle RootTyp de nouveaux processus biologiques : la diminution de la ramification avec la croissance de la racine et la diminution de la vigueur des racines avec l'ordre de ramification. Malgré ces améliorations, les systèmes racinaires de la base de données présentent des diamètres plus importants à proximité de la souche par rapport aux systèmes racinaires simulés. Ce biais systématique est principalement attribué à l’acclimatation des racines au vent dominant. Les altérations de croissance dues aux contraintes pédologiques ont également été implémentées grâce à l’amélioration du module de sol du modèle architectural.Enfin, pour comprendre les mécanismes à l’origine de l’acclimatation des racines nous avons combiné plusieurs modèles pour prédire la distribution spatiale des déformations dans des maquettes simplifiées de systèmes racinaires à 4, 6 et 13 ans, pour trois régimes de vent spécifiques à la région étudiée. D’après les simulations, les déformations des racines sous l'effet du vent diminuent avec l’âge, en raison de l’augmentation de la rigidité des racines. Cela suggère une plus forte réponse thigmomorphogénétique aux stades jeunes. Les modifications structurelles et anatomiques du système racinaire par acclimatation au vent s’expliquent principalement par les distributions des déformations et des contraintes dans les racinesStorms cause more than 50% of the timber loss in European forests. However, forest tree anchorage mechanisms throughout their lifespan are not fully understood, especially the strong acclimation of root systems to common winds. This lack of knowledge is mainly due to technical difficulties: neither the root structure nor the mechanical contribution of the roots could be characterized continually. Thus we set up a numerical approach to model the development of the root system and to describe the strains resulting from common winds. This generic approach has been developed using Pinus pinaster grown in sandy soils as model species.Seven datasets of excavated root systems from 0 to 50 years were employed. The assessment of root structure and functions is more powerful if the differentiation of root system in several root types is considered. We first proposed an automatic classification of roots with the k-means clustering algorithm. Four root traits were chosen as classifiers, including three geometric architectural traits, which can be precisely assessed whatever the tree/root age. Clustering yielded similar five groups of laterals roots at all ages, explaining 70% of the variability. The three largest lateral roots per tree were all horizontal roots branching from stump and the other lateral roots show a large differentiation for tropism: nearly all the roots were horizontal or vertical roots. The framework of the central part of the root system can be almost completed in 4-year-old trees (3.5 cm collar diameter). We then calibrated the existing RootTyp (Pagès et al. 2004) architectural model for P. pinaster for each of the root types defined by the cluster analysis. We used the database combined with a literature review and an optimization method to get accurate values for 13 parameters by root types. We devoted effort to validate our model calibration. In order to model architecture of the root system, damping properties had to be implemented to yield realistic outputs up to the mature stage. Branching varied as a function of distance from the root base, and growth capacity decreased with branching order. Nevertheless, the root diameters of simulated root systems were generally underestimated. This was certainly due to root growth plasticity to the prevailing wind, an acclimation facet not taken into account at this calibration step. Growth alterations due to a cemented horizon were reproduced using the new calibrated soil module. Then, the wind acclimation of roots was numerically investigated by examining the root mechanical stimuli due to wind. A chain of biomechanical models was used to predict the spatial distribution of stress and strain in simplified root systems at 4, 6 and 13-year-old as a result of three levels of usual winds. According to simulations, the strain amplitude decreased with tree growth due to the increasing root system stiffness. This suggests larger thigmomorphogenetic responses at young stages. The modifications of the structural and wood root properties related to wind acclimation were largely explained by the stress and strain distribution in the root system
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Durán, Medina Olmo. "Etude expérimentale et modélisation stochastique des fluctuations de la vitesse (vent et courant) et de la puissance électrique." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10214/document.
Full textAbstract:
L’énergie renouvelable générée en sortie de systèmes de production éolienne et hydrolienne est très fluctuante. Ces fortes variations de la puissance sont liées à la turbulence intrinsèque au vent et aux courants. Ce phénomène est également appelé intermittence et il s’agit d’une contrainte majeure pour le développement de ce type d’énergie. Cette thèse présente l’analyse et la caractérisation de ces fluctuations stochastiques grâce à une approche statistique. Le cadre théorique est celui des cascades d’énergie multifractales. Les outils et méthodes utilisés visent à étudier l’influence de la turbulence pleinement développée sur les turbines horizontales tripales. Cette approche offre une méthode d’analyse multi-échelle de la turbulence, indépendamment de la taille du système considéré. L’analyse spectrale de la vitesse du vent et du courant permet la caractérisation des propriétés scalaires de la turbulence à partir d’une estimation de la dissipation. La décomposition modale empirique offre d’autre part, l’observation de l’interaction multi-échelle entre l’entrée et la sortie de tels systèmes de production. L’étude de l’intermittence de la puissance permet en particulier, la création d’outils de prévision qui reposent sur des bases physiques liées à l’intermittence et à l’invariance d’échelle. Ces outils peuvent répondre au besoin d’adaptation du réseau électrique face aux fluctuations de l’énergie éolienneThe renewable energy output from wind and tidal turbines generates large fluctuations. Such large power variability are inherent to the turbulent wind and currents nature. This phenomenon is also called intermittency and it is a major obstacle for the development of this kind of energy. This thesis presents the analysis and characterization of stochastic fluctuations through a statistical approach. The theoretical framework is the multifractal energy cascades. The tools and methods aim to study the influence of the fully developed turbulence on a three-blade horizontal axis turbine. This approach provides a method for multiscale turbulence analysis, regardless the size of the considered system. The spectral analysis of wind and current velocity allows the characterization of flow scaling properties from a dissipation estimate. The Empirical Mode Decomposition offers on the other hand, an observation of the multiscale interaction between the input and output of such energy production systems. The study of the power intermittency allows in particular the conception of forecasting tools based on physical principles related to intermittency and to scaling. These tools are able to provide a solution for grid adaptation facing the wind and tidal energy fluctuations
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Dupont, Sylvain. "Modélisation de la micrométéorologie à l'échelle de paysages complexes." Habilitation à diriger des recherches, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00443770.
Full textAbstract:
Les paysages ruraux et urbains sont caractérisés par une très forte hétérogénéité spatiale liée à la présence de végétation, bâtiments, clairières, routes, ..., ayant des propriétés physiques, des états hydriques et une résistance au vent très variables. Cette hétérogénéité locale des surfaces ajoutée à la topographie agissent sur les échanges entre la canopée et l'atmosphère, et donc sur les champs atmosphériques (vent, température, humidité), générant des conditions micrométéorologiques complexes sensibles à cette hétérogénéité. La modélisation des champs micrométéorologiques à l'échelle de paysages ruraux et urbains est important i) pour améliorer les prédictions météorologiques, en particulier les événements locaux, mais aussi ii) pour de nombreux domaines de la recherche environnementale liés par exemple à la climatologie urbaine, à la qualité de l'air, à la dissémination de grains de pollen transgéniques, à la stabilité des peuplements au vent, à la propagation des feux de forêt, aux échanges de CO2 entre la biosphère et l'atmosphère, etc. Ceci est d'autant plus vrai dans le contexte du changement climatique et notamment du possible accroissement des événements extrêmes aux conséquences environnementales, sanitaires et économiques lourdes. Bien que la modélisation des champs microméteorologiques ne puisse pas influer sur ce changement, elle peut être un outil pour comprendre l'impact du changement climatique sur les écosystèmes, pour explorer différents aménagements des surfaces rurales et urbaines, ou pour modifier les pratiques agricoles, afin de limiter les conséquences de ces événements extrêmes. Mes travaux de recherche au cours de ces dix dernières années ont principalement eu pour objectif de (i) développer et valider des modèles de canopées urbaine et rurale pour une meilleure simulation des champs micrométéorologiques à l'échelle paysages complexes, et (ii) d'étudier à partir de ces modèles l'impact des hétérogénéités de surface et de la petite topographie sur ces champs, sur la stabilité des arbres au vent, et sur la dispersion de pollen de maïs. Après une revue générale du contexte scientifique dans lequel mes travaux de recherche se situent, je décline mes principaux résultats de recherche suivant les quatre thématiques : 1) modélisation de la canopée urbaine, 2) dynamique du vent à l'échelle de couverts hétérogènes, 3) interaction vent-plante, et 4) dispersion environnementale de grains de pollen de maïs. Un bilan scientifique et académique est ensuite fait avant de présenter mon projet de recherche pour les années à venir.
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Modolo, Ronan. "Modélisation de l'interaction du vent solaire, ou du plasma Kronien, avec les environnements neutres de Mars et de Titan." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2004. http://www.theses.fr/2004VERS0016.
Full textAbstract:
Le champ magnétique de Mars est trop faible et trop lacunaire pour empêcher le vent solaire de s'approcher de l'atmosphère de la planète. L'exosphère, la partie haute de l'atmosphère, se trouve donc partiellement ionisée par les photons solaires, par les électrons du vent solaire et par les réactions d'échanges de charge entre les protons du vent solaire et les atomes neutres planétaires qui produisent des ions planétaires de faible énergie et des atomes neutres énergétiques (acronyme anglais ENA), modifiant ainsi la composition du plasma au voisinage de la planète. Ces processus affectent l'écoulement du vent du solaire auquel ils prennent de l'énergie et de la quantité de mouvement pour accélérer les ions nouvellement créés tout en augmentant la masse volumique du vent solaire. L'interaction entre le vent solaire et l'exosphère de Mars est suffisamment forte pour modifier l'échappement atmosphérique des constituants les plus légers et peut ainsi influer sur l'évolution chimique de l'atmosphère, en particulier sur son contenu en eau. Titan, le plus gros satellite de Saturne, est non magnétisé et possède une atmosphère dense : comme pour Mars, c'est la haute atmosphère et l'ionosphère du satellite qui font obstacle à l'écoulement du plasma incident. C'est un cas unique dans le système solaire par la diversité des plasmas avec lesquels il interagit en se trouvant tantôt dans la magnétosphère, tantôt dans la magnétogaine de Saturne, voire même dans le vent solaire à 12h temps local de Saturne. L'interaction du satellite avec le plasma incident dépend fortement de sa phase orbitale, qui détermine l'angle entre les directions d'arrivée du plasma incident et les photons solaires. Les 46 survols de Titan par la sonde Cassini ont été déterminés pour explorer un grand nombre de configurations afin de caractériser au mieux le voisinage du satellite. Dans le cadre de mon travail de thèse j'ai développé un modèle global tridimensionnel permettant d'étudier les interactions entre le rayonnement solaire, un plasma incident et l'environnement neutre d'un objet non magnétisé doté d'une atmosphère. Ce modèle permet de caractériser l'environnement ionisé de l'objet et de quantifier l'échappement atmosphérique. Des versions de ce modèle adaptées à Mars et à Titan doivent contribuer à l'interprétation des observations des sondes spatialesThe magnetic field of Mars is too weak to stop the solar wind flow; the high atmosphere and the ionosphere of the planet interact directly with the solar wind. The exosphere is partially ionized by solar photons, solar wind electrons, and by charge exchanges between solar wind protons and planetary neutral atoms leading to the creation of energetic neutral atoms (ENA) and cold planetary ions. These processes modify the plasma composition near the planet and participate to the mass loading of the solar wind. The interaction is strong enough to alter the atmospheric escape and can inluence the chemical evolution of the atmosphere and particularly its water content. Titan, the biggest moon of Saturn, does not possess a strong magnetic field but a dense atmosphere: similarly to Mars, the ionosphere and the atmosphere of the planet obstruct the incident plasma. Titan is a unique case in the Solar system by the diversity of the incident plasma encounters, either in the magnetosphere of Saturn, or in the magnetosheath or even in the solar wind near 12h Saturn local time. The interaction of Titan with the incident plasma depends upon its orbital phase, which determines the angle between the incoming directions of solar photons and incident plasma. The 46 flybys of Titan by Cassini have been planned to explore these various configurations in order to characterize the nearest environment of the moon. In my thesis I have developped a global three-dimensionnal model allowing to study the interaction between solar EUV, incident plasma and neutral environment of a weak or nonmagnetized body. This model allows to characterize the ionized environment of the body and quantify the atmospheric escape. Specialised versions developed for Mars and Titan can contribute to the interpretation of spacecraft observations (Mars-Express, Cassini)
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Yang, Ming. "Ancrage racinaire des arbres : modélisation et analyses numériques des facteurs clés de la résistance au vent du Pinus pinaster." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0279/document.
Full textAbstract:
Les tempêtes hivernales causent des pertes en bois qui s’élèvent à 50% du volume des dégâts dans les forêts européennes. Les phénomènes de déracinement des arbres (chablis) sont les plus fréquents or ils sont encore mal compris. Cette thèse vise à mieux comprendre le processus de déracinement de l’arbre et à identifier les traits structuraux et matériels (racines, sol) ayant un effet du premier ordre sur l’ancrage racinaire dans le cas du Pinus pinaster. Un modèle d’éléments finis a été développé et permis de simuler et suivre la chronologie des ruptures successives au cours du déracinement. Un seuil de rupture globale de l’ancrage est ainsi défini comme une résultante de l’architecture et de la résistance des matériaux en jeu (racines, sol). Cela devrait permettre à terme d’améliorer les modèles de risque au vent qui actuellement n’incluent pas de relation mécaniste pour le chablis. Dans la même logique, nous nous sommes appuyés sur les données expérimentales pour construire une architecture simplifiée du système racinaire du P. pinaster. L’importance des différentes composantes sur le mécanisme d’ancrage a été étudiée et le rôle essentiel joué par le pivot et les racines traçantes montré. Ce résultat confirme de nombreuses études expérimentales et théoriques et pour la première fois permet de quantifier ces effets. Le nombre de paramètres pertinents pourra ainsi être réduit pour exprimer l’ancrage. Cela ouvre des perspectives intéressantes pour simplifier l’utilisation du modèle pour l’appliquer à d’autres espèces, d’autres conditions de sol et différentes pratiques sylvicolesWinter storms cause 50% of wood damage by volume to European forests. Tree uprooting isthe most frequent phenomenon during storms ; however the mechanism is not well understood.This thesis aims to better understand the tree uprooting process and to identify both rootstructural features and material properties which have first-order effects on tree anchoragestrength for the case ofPinus pinaster. A Finite Element Model has been developed and allowedsimulating and tracking the sequential root breakage during the course of tree overturning. Anoverall tree anchorage strength is thus defined as the resultant of contribution of root systemarchitecture and material strength (roots, soil). This would allow improving the risk modelswhich currently don’t include any mechanistic relationships to describe tree uprooting. In thesame spirit, we have relied on root architectural data to build a simplified root system patternwith features ofP. pinaster. Importance of different root components has been studied andthe essential role of the taproot and shallow roots demonstrated. This result has confirmednumerous experimental and theoretical studies and for the first time quantified these impacts.Therefore the number of relevant parameters can be reduced to express overall root anchorage.This opens new prospects to simplify the model in order to apply to other species under othersoil conditions and considering different silvicultural practices
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Le, Vaillant Xavier. "Ondes internes générées par le forçage atmosphérique dans l'océan indien subtropical : modélisation et mesures in situ." Paris 6, 2009. http://www.theses.fr/2009PA066071.
Full textAbstract:
Le déferlement des ondes internes est un des principaux mécanismes de mélange turbulent dans l’océan et joue un rôle clé sur la dynamique à plus grande échelle. L’objectif de ce travail était de proposer une amélioration de la représentation du mélange turbulent dans les modèles de circulation générale. La première partie porte sur l'analyse des mesures in situ de la campagne CIRENE dans l'océan Indien subtropical. Le passage d'un cyclone a conduit à la génération d'une onde de fréquence proche-inertielle dont nous avons pu suivre la propagation en profondeur. La seconde partie est consacrée à l'analyse des simulations forcées et couplées du modèle NEMO. Dans tous les cas, on observe la génération d'ondes internes dans la bande de fréquence proche-inertielle suite à des coups de vent, cependant leur propagation est limitée en profondeur. Cette atténuation est attribuée à une trop forte valeur de la dissipation déterminée par le schéma TKE. Une paramétrisation spécifique déduite de paramétrisations fine-échelle est proposée.
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Miyaura, Edson Haruo. "Modélisation de fatigue et de mécanique de la rupture d'une structure éolienne soumise au chargement dynamique et aléatoire du vent." Thesis, Rouen, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAM0005/document.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de démontrer comment faire une analyse théorique de fatigue et de mécanique de la rupture d'une structure éolienne à l'axe horizontal. La chaîne des calculs nécessaires pour atteindre cet objectif s'avère être particulièrement longue pour deux raisons : d'abord, la vitesse du vent varie aléatoirement avec le temps ; deuxièmement, l'amplitude de vibration du mât est amplifié en raison des ses fréquences naturelles de vibration. Un chapitre entier est consacré à la modélisation de la vitesse du vent dans l'espace et dans le temps. Ce même chapitre démontre comment synthétiser un signal aléatoire à partir d'une fonction de densité spectrale de puissance (DSP). La force axiale du rotor est le chargement le plus important sur une structure éolienne à l'axe horizontal. Cette force a un rapport non linéaire avec la vitesse du vent. Cela implique la nécessité de déterminer la DSP de la force axiale à partir de son signal, en se servant d'une technique d'estimation spectrale. La méthode Thomson Multitaper s'est avéré la plus satisfaisante pour cette application. La DSP des déplacements du mât est déterminée en associant la réceptance du système structurel avec la DSP de la force qui représente tous les chargements. Un signal de contrainte peut finalement être synthétisé à partir de sa DSP. La technique de comptage de cycles de chargement connue sous le nom de rainflow est abordée et appliquée. Le fait que le signal de contraintes a une amplitude variable implique la nécessité d'employer une technique plus avancée de simulation de propagation de fissures. La technique choisie pour cette thèse est connue sous le nom de strip-yield (bande d'écoulement)The objective of this thesis is to demonstrate how to do theoretical analyses of fatigue and fracture mechanics in a structure for horizontal axis wind turbine. The chain of calculations required to reach this objective is particularly long for two reasons : firstly, the wind speed varies randomly with time , secondly, the vibration amplitude of the mast is amplified due to its natural frequencies of vibration. A whole chapter is dedicated to modeling the wind speed in space and time. The same chapter shows how to synthesize a random signal by employing a power spectral density function (PSD). The axial force of the rotor is the most important loading on a structure for horizontal axis wind turbine. This force has a non linear relation with the wind speed. This implies the need to determine the PSD of the axial force from its signal, by employing a spectral estimation method. The Thomson Multitaper method revealed to be the most satisfactory for this application. The PSD of displacement of the mast is determined by associating the receptance of the structural system and the PSD of the force representing all loadings. Finally, a signal of stress can be synthesized from its PSD. The fatigue cycle counting method known as rainflow is discussed and employed. The fact that the signal of stress has a variable amplitude implies the need of a more sophisticated method to simulate a crack propagation. The method chosen in this thesis is called strip-yield
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Ducasse, Éric. "Modélisation et simulation dans le domaine temporel d'instruments à vent à anche simple en situation de jeu : méthodes et modèles." Le Mans, 2001. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2001/2001LEMA1013.pdf.
Full textAbstract:
L'objectif est de développer un modèle global d'instrument à vent à anche simple qui inclut les actions de l'instrumentiste, en vue de simulations dans le domaine temporel. L'élaboration de ces modèles à temps continu et à temps discret nécessite la mise en oeuvre de méthodes liées à l'acoustique, au traitement du signal et aux mathématiques appliquées. Le premier chapitre donne une description des postulats et principes de modélisation utilisés, compatibles avec une démarche informatique "orientée objet". L'instrument est vu comme un assemblage d'éléments localisés reliés entre eux par des portions de tube. Sont détaillés les modèles d'embouchures à anche simple et d'obturateur de trou latéral. Des exemples sonores illustrent le potentiel de ce type de modélisation de l'instrument en situation de jeu. Au cours de la discussion, il apparaît que certains points néscessitent un développement plus poussé. Les trois points jugés les plus importants donnent les chapitres suivants. Dans le deuxième chapitre, est décrit un modèle à temps continu de tube acoustique de forme quelconque, en supposant une propagation unidimensionnelle et une section continûment et lentement variable. Une portion de tube est représentée par un bi-porte dont les ondes entrantes et sortantes sont localement progressives. Ce modèle se distingue du modèle usuel en ondes progressives, lequel présente l'inconvénient d'engendrer artificiellement des instabilités pour certaines configurations de tube. Le troisième chapitre tente de faire le point sur la modélisation mécanique de l'anche simple et de mettre au point la conception d'un modèle à constantes localisées et à paramètres variables. Sont discutés en outre l'enroulement de l'anche sur la table et la validation d'un modèle de poutre. Le quatrième chapitre essaie d'établir des principes de passage du temps continu au temps discret au travers de méthodes de conception de filtres numériques. Il propose des pistes de solutions notamment pour la traduction en temps discret du modèle de tube acoustique exposé dans le deuxième chapitreThe purpose is to conceive a physical model of a woodwind instrument including actions of the player for time-domain simulations. Both continuous and discrete time contexts need the design of methods linked to acoustics, signal processing and applied mathematics. The first chapter describes postulates and principles chosen for object-oriented modeling. The instrument is seen as lumped elements linked by pieces of tube. Some details are given on the modeling of a single reed mouthpiece and a key-pad system. Sound examples illustrate the potential of this kind of modeling in playing situation. In this introducing chapter, three important points are highlighted and developed in the three following chapters. The second chapter describes a two-port model of bore appropriate to cylinders, cones, and any other shapes without discontinuities in cross-section. This two-port uses locally-travelling waves as input, output, and state variables in preference to the usual travelling waves which can sometimes generate instabilities. The third chapter is about the mechanical modeling of a single reed. A lumped model with varying parameters is discussed, including questions about the rolling up of the reed on the lay of the mouthpiece and validity of a beam model. The fourth chapter attempts to establish principles of digital filter design for looped acoustic systems, especially for two-port descriptions of acoustic bores in discrete time domain
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Huguet, Frédéric. "Contribution à la modélisation numérique du phénomène de brise de mer." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10164.
Full textAbstract:
Cette these presente un travail de modelisation numerique a meso-echelle du phenomene de brise de mer. La premiere partie est une etude bibliographique sur les circulations d'origine thermique et en particulier sur la brise de mer. Cette etude a permis notamment de selectionner des cas bien documentes a des fins de simulation. Une presentation du modele non hydrostatique d'ecoulement atmospherique a l'echelle meso utilise dans ce travail fait l'objet du second chapitre. Dans une troisieme partie, une version seche de ce modele a servi a simuler une circulation bidimensionnelle de brise de mer academique comportant un front, avec une parametrisation de la turbulence d'ordre 1,5 (k-epsilon). Une comparaison des resultats obtenus a ete realisee avec un modele ferme a l'ordre 3 pour le meme cas de brise. Cette comparaison est globalement satisfaisante, le modele utilise etant en particulier capable de reproduire correctement le front. Enfin le dernier volet decrit une simulation bidimensionnelle de brise de mer dans un cas reel sur la cote des pays-bas, incluant l'humidite et deux fermetures turbulentes d'ordre 1 et 1,5 (respectivement une fermeture de type longueur de melange et le k-epsilon). Une confrontation de ces resultats a ete faite avec les observations de l'experience coast (cooperative operations with acoustic sounding, 1983) et les calculs du modele ferme a l'ordre 3 precedent. Les resultats du modele k-epsilon sont comparables a ceux donnes par le modele ferme a l'ordre 3 et aux observations, pour les champs moyens et turbulents. Le modele de type longueur de melange fournit une solution satisfaisante seulement pour les champs moyens
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Parent, Louis-Philippe. "Réduction de la distance interphase des conducteurs d'une ligne de transport d'énergie électrique causée par du vent turbulent." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/6740.
Full textAbstract:
Un réseau de transport d'énergie électrique doit être le plus robuste possible pour répondre aux besoins de la société. Les lignes aériennes de transport doivent donc faire face aux contraintes environnementales sans qu'il y ait de dommages structuraux. Les exigences esthétiques, comme avoir des lignes plus compactes près des grands centres de distribution, jumelées au rapprochement des conducteurs électriques face à une charge de vent remettent en question l'optimisation des critères de conception actuels. Les méthodes actuelles pour représenter le comportement dynamique des lignes électriques et déterminer les distances interphases à respecter sont basées sur des hypothèses simplificatrices ou sur des formules empiriques basées sur l'expérience des gestionnaires de réseau.
L'objectif principal de ce projet de recherche est donc de développer une approche numérique pour étudier l'effet d'une charge de vent turbulent sur le rapprochement interphase de deux phases de conducteurs électriques afin de justifier les méthodes de calcul actuelles. L'étude se concentrera sur un nombre limité de portées avec des faisceaux de conducteurs simples et sans charge de glace.
Un modèle par éléments finis de deux portées d'un conducteur simple a été développé à l'aide du logiciel Code-Aster. La génération de la charge de vent a été faite séparément à l'aide du logiciel WindGen. Le logiciel génère des signaux corrélés de vent turbulent en fonctions temporelles par la méthode de représentation spectrale. Les signaux sont ensuite convertis en charges de vent compatibles avec le solveur d'éléments finis. Les résultats du modèle numérique sont d'abord comparés avec une série d'essais dynamiques mesurant l'angle d'inclinaison des chaînes d'isolateur au vent effectués par Hydro-Québec sur une ligne expérimentale. Une fois la méthode de calcul validée, une étude paramétrique est effectuée pour étudier l'effet de divers paramètres sur le rapprochement interphase. L'effet de la longueur des portées, de la séparation interphase initiale, de la flèche des conducteurs, de la vitesse du vent, de l'intensité de turbulence du vent et de la corrélation spatiale des signaux de vent est évalué. Parallèlement, une campagne de mesure in situ pour enregistrer des vitesses de vent en plusieurs points dans l'espace a été effectuée pour étudier la corrélation spatiale. Les résultats de la campagne ont permis de justifier l'utilisation des valeurs de référence des coefficients de corrélation, ainsi que de fournir une plage de données à analyser lors de l'étude paramétrique.
Les résultats du projet de recherche permettront aux concepteurs de réaliser que les dégagements requis pour la distance interphase des lignes de transport d'électricité sous un vent turbulent sont affectés par plusieurs paramètres qui ne sont pas nécessairement tous pris en compte dans les équations empiriques utilisées. Certaines sections de lignes de transport peuvent apporter un risque plus grand de court-circuit phase-phase entre les conducteurs. À long terme, de tels outils numériques peuvent aider l'analyse de ces cas spéciaux.
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Ruffenach, Alexis. "Observation et modélisation de l'érosion des nuages magnétiques solaires par reconnexion magnétique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00953668.
Full textAbstract:
Les nuages magnétiques ("Magnetic Clouds ", MCs) sont assimilés à des structures helicoïdales à grande échelle interagissant avec le milieu interplanétaire au cours de leur propagation. McComas et al. (1988), suivi par Dasso et al. (2006), ont envisagé la reconnexion magnétique comme processus pouvant graduellement éroder la structure externe des éjections de masse coronale interplanétaires. Ce processus d'érosion est le sujet central de cette thèse. Tout d'abord, nous confirmons l'existence de l'érosion d'un nuage magnétique grâce à une étude multi-satellites combinant un ensemble de signatures clés. Après avoir déterminé l'orientation des axes du MC par différentes méthodes, nous estimons le taux de flux magnétique érodé en analysant les variations du flux magnétique azimutal du MC. Nous démontrons aussi la présence de signatures de reconnexion magnétique à la frontière avant du MC, tel qu'attendue. Finalement, nous étudions les caractéristiques de la distribution en angle d'attaque des électrons suprathermiques dans la région arrière du MC. Ces électrons indiquent des modifications topologiques à grande échelle, attendues du processus d'érosion. Dans une seconde partie, une analyse statistique de tous les nuages magnétiques observés au cours de la période 1995-2008 est réalisée dans le but de quantifier ce processus. Nous montrons que ce processus est récurrent : l'érosion est relevée à l'avant et à l'arrière dans les mêmes proportions. Cela est confirmé par l'étude statistique des jets de plasma aux frontières, qui démontre indépendamment la fréquence élevée du processus d'érosion. Dans une dernière partie, parce que le mécanisme d'érosion est susceptible de supprimer une partie de flux magnétique orienté vers le Sud d'un MC, à l'avant ou à l'arrière, nous étudions l'impact potentiel de l'érosion sur la géo-efficacité résultante, en utilisant un modèle de MC combiné à un modèle empirique de l'intensité du courant annulaire terrestre. Nous modélisons aussi l'évolution radiale de ce processus. Nous concluons que la majeure partie de l'érosion se produit à l'intérieur de l'orbite de Mercure.
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Quost, Xavier. "Modélisation de l'effet du vent sur les trains à grande vitesse. : Une étude dynamique et stochastiqe appliquée au risque de renversement." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2005. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/xquost.pdf.
Full textAbstract:
L'objet de cette thèse est l'étude du renversement des trains à grande vitesse soumis à des forts vents latéraux. Pour simuler le phénomène deux axes de recherche ont été dégagés. Le premier axe traite de la mécanique du contact roue-rail et de la mécanique des solides et des liaisons en grands déplacements. Cet axe a donné lieu à l'incorporation du modèle de contact roue-rail STRIPES dans un modèle dynamique de véhicule écrit pour l'occasion. Au terme de cette modélisation, la cinématique de soulèvement de l'essieu a été approfondie et un critère global comprenant le déchargement et le soulèvement de l'essieu a été proposé. Le deuxième axe de recherche traite de la modélisation de la turbulence vue pas un véhicule en mouvement. En se basant sur la modélisation de la turbulence de Von Karman et en appliquant les travaux de Cooper, une formulation de la turbulence vue du train a été proposée. Cette formulation se prête bien aux calculs de sensibilité des véhicules par une méthode de Monte-Carlo. Avec une méthode de tir adaptée et un nombre contrôlé de simulation, la courbe de sécuritée vis-à-vis du renversement construite, les apports de cette méthode par rapport aux pratiques existants sont analysés et l'origine des différences est discutéeThe aim of this thesis is the study of the rollover of the high-speed trains subjected to strong lateral winds. To simulate this phenomenon research was carried out following two axes. The first axis deals with wheel-rail contact mechanics, solids mechanic and suspension models featuring large displacements. The STRIPES wheel-rail contact model was incorporated into specailly developed software, which was assessed against existing classical railway multi-body software. As a conclusion of this mechanical study, the lift kinematics of a wheelset was computed and an innovating criteria for evaluating both unloading and wheel uplift is submitted. The second research axis deals with modeling of the turbulence as seen by a moving vehicle. From Von Karman turbulence modeling and thanks to Cooper works a formulation of turbulence as seen by the train was proposed. This formulation is suitable for the study of vehicle sensitivity to strong wind by Monte-Carlo simulations. With an appropriate method of wind field generation, vehicle safety curve is computed. Differences with standard mehods are analyzed and discussed
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El-Batanony, Ismail Ghazy. "Modélisation du comportement mécanique d'une pale d'éolienne à axe horizontal : prise en compte de l'interaction vent-structure sous l'impulsion d'une rafale." Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2000/50376-2000-198.pdf.
Full textAbstract:
L'etude abordee dans ce memoire concerne le couplage fluide - structure applique au cas d'une eolienne a axe horizontale sous l'effet d'une rafale de vent d'une courte duree. Dans un premier temps, nous presentons des simulations numeriques d'un ecoulement bidimensionnel, incompressible et turbulent autour de pale dont le profil est de type naca 4415 a sections variables. Le maillage de l'ecoulement est structure autour du profil et non-structure loin du profil, tandis que le maillage de la pale est effectue par des elements poutre. Ces investigations concernent les cas stationnaire et instationnaire. Apres avoir valide les resultats aerodynamiques issus d'un code de calcul par comparaison avec des resultats experimentaux disponibles dans la litterature, la programmation d'une technique de parametrisation a permis de predire correctement les coefficients de portance, de trainee et de tangage. Les coefficients sont evalues en fonction de l'angle d'attaque, de la vitesse relative du vent, de la position le long de la pale et du temps. Le code de calcul utilise est appele ns-2dLa technique de parametrisation est basee sur les surfaces de bezier et sur la resolution des contraintes geometriques par un algorithme de type simplex. L'utilisation d'un maillage approprie a permis, a la fois de calculer correctement la variable adimensionnelle et ensuite de comparer les resultats numeriques avec ceux issus de l'experience ainsi que ceux d'une autre modelisation numerique. Dans un deuxieme temps, nous presentons des simulations numeriques du comportement dynamique d'une pale d'eolienne en tenant compte des effets du changement de l'ecoulement instationnaire et de la modification des parametres de la dynamique du mouvement. Le modele structural est base sur la theorie des poutres tridimensionnelles, en faisant les hypotheses que la section est celle d'un profil naca 4415, et que les sollicitations prises en compte sont celles de traction - compression, cisaillement transverse, flexion, et torsion libre. L'accent est mis sur les aspects dynamiques par un traitement complet de l'equation d'equilibre dynamique, appliquee dans ce cas de pale d'eolienne a axe horizontal
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Wang, Biao. "Les impacts de la morphologie urbaine sur le vent : performance d'énergie éolienne à l'échelle de quartier." Thesis, Toulouse, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAT0004/document.
Full textAbstract:
Ce travail vise à modéliser la propagation du vent par des techniques de simulation de CFD dans des tissus urbains contrastés à l’échelle du quartier (450m × 450m) afin d'évaluer les impacts de la morphologie urbaine sur le potentiel énergétique éolien. Face aux problèmes environnementaux locaux et globaux, le développement des énergies renouvelables devient de plus en plus urgent à l’échelle mondiale. Notre objectif est d’adapter la morphologie urbaine au développement du captage de l’énergie éolienne. Pour ce faire, deux questions fondamentales sont posées : quels sont les impacts de la morphologie urbaine sur l'écoulement du vent dans la ville ? Comment évaluer le potentiel énergétique éolien de la ville ? Nous partons d’une synthèse bibliographie sur les trois domaines : l'énergie éolienne urbaine, la morphologie urbaine et la simulation aéraulique. Les avantages et les inconvénients des éoliennes urbaines sont discutés. Des indicateurs de morphologie urbaine sont ainsi proposés. Les méthodes de simulation CFD (Mécanique des fluides numérique) sur l'écoulement du vent autour de bâtiments sont présentées. Des nouvelles technologies et des méthodes d'intégration architecturale de petites éoliennes sont ainsi présentées. Pour valider notre modèle, nous faisons une étude approfondie des paramètres du code ANSYS FLUENT avec la référence des données d’un benchmark issu d'expérimentations en soufflerie. Plusieurs méthodes de vérification avant et après les simulations sont proposées. Après validation de notre modèle, des simulations de formes simples sont faites. Avec un bâtiment, deux bâtiments et trois bâtiments, les impacts de différents paramètres simples de configuration sont analysés. En raison de leur efficacité et de leur faisabilité, l'évaluation énergétique est principalement faite au-dessus des toits de bâtiments. Les effets de la concentration du vent au-dessus des toits sont ainsi évalués. Nous simulons ensuite des modèles morphologiques plus complexes, par l’évaluation du potentiel éolien dans six quartiers de formes urbaines typiques dans le monde et favorables pour exploiter l'énergie éolienne. Treize indicateurs morphologiques ayant potentiellement une influence sur l'écoulement du vent sont proposés. Des analyses de cohérence entre les indicateurs morphologiques et les indicateurs d'évaluation de l'énergie éolienne au-dessus des toits sont faites. Ensuite, des variantes de formes urbaines typiques sont étudiées. L’influence de certaines modifications de ces prototypes sur le potentiel éolien est étudiée et les prototypes les plus favorables pour l'exploitation de l'énergie éolienne sont proposés. L'énergie éolienne dans un quartier existant à Pekin est ensuite évaluée. Des conditions locales (formes physiques, climat, aspects socio-économiques) sont considérées pour évaluer la faisabilité du développement de l’énergie éolienne. L'emplacement et le choix des techniques d’éoliennes urbaines adaptées sont discutés. Enfin, une méthode mathématique basée sur des paramètres morphologiques simples est présentée pour évaluer le potentiel éolien au-dessus des toits. L'indicateur de l'impact d'obstacle des bâtiments est défini. La cohérence entre les résultats de la méthode mathématique et ceux de la simulation CFD est enfin analyséeThis work concentrates on wind flow simulation by CFD techniques in different urban fabrics at the neighborhood scale (450m × 450m), in order to assess the impacts of urban morphology on wind energy potential. Facing local and global environmental problems, the development of renewable energy is becoming increasingly urgent and important. Our goal is to adapt the urban morphology in the development of urban wind energy. To do so, two fundamental questions are aroused: What are the impacts of urban morphology on the wind flow in the city? How to evaluate the urban wind power? We start with a summary of bibliography on three areas: urban wind energy, urban morphology and CFD (Computational fluid dynamics) simulation. The advantages and disadvantages of different urban wind turbines are discussed. Some new technologies and methods of architectural integration of small wind turbine are presented. Indicators of urban morphology are proposed. The methods of CFD simulation of wind flow around buildings are presented. To validate our model of air flow simulation, we start with a study of the numerical simulation parameters with the reference of a benchmark of wind tunnel experiments. Several methods of verification before and after the CFD simulation are presented. After validation of our model, we begin to simulate some simple forms. With one, two and three buildings, the impacts of different simple configurations parameters are analyzed. Considering the effectiveness and feasibility, wind energy assessment is mainly taken over the roofs of buildings. The combined effects of altitude and wind concentration above the roof, are evaluated. We then simulate more complex morphological models, by assessing the wind potential in six neighborhoods that are urban forms both worldwide typical and favorable for wind energy development. Morphological indicators that potentially affect the wind flow are proposed. Analysis of coherence are made between these indicators and the values of the coefficient of increase of wind speed and of the wind power indicator above the roof. Then, some prototypes of basic urban forms from real neighborhoods are studied. The influence of some modifications of these prototypes on the wind energy potential is analyzed, and the most favorable conditions for the exploitation of wind power prototypes are recommended. Then, wind energy in a real neighborhood in Beijing is evaluated. Local conditions (physical forms, climate, social-economic aspects) are considered to assess the feasibility of developing wind energy. The location and the choice of techniques suitable urban wind turbines are discussed. Finally, a mathematical method based on some simple morphological parameters is presented, in order to assess wind potential above the rooftops. The obstacle impact indicator of the buildings is defined. The coherence between the results of the simplified mathematical method and those of CFD simulation are analyzed
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Tarbadar, Rima. "Étude expérimentale en vraie grandeur et modélisation des pressions induites par le vent dans les combles : application à l'étanchéité des toitures à l'eau." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1995. http://www.theses.fr/1995ECAP0414.
Full textAbstract:
La pénétration d'eau de pluie à travers une toiture à pentes constituée de petits éléments est principalement liée à la différence de pression externe et interne, générée par le vent sur le toit. Le champ de pression externe est accessible aux mesures, sur maquette en soufflerie atmosphérique. En revanche, le champ de pression interne ne peut pas être obtenue qu'en vraie grandeur. Une modélisation numérique de ce dernier a donc fait l'objet de cette thèse. Il s'agit plus précisement de calculer la pression instantanée en sous-face de la couverture, dotée ou non d'un écran qu'il soit souple ou rigide. L'estimation de la pression interne est délicate faute d'une bonne connaissance des caractéristiques de l'écoulement à travers des parois perméables. Une campagne de mesures en vraie grandeur a donc été menée pour caractériser la perméabilité à l'air de la toiture pour un revêtement donné (banc de mesures), ensuite pour étudier les effects de la vitesse et de la turbulence du vent et de l'intensité de la pluie sur cette perméabilité (soufflerie climatique). La pression interne issue du modèle sans écran reproduit bien celle mesurée. L'étude paramétrique du cas avec écran à montré la possibilité de réduire considérablement la pression différentielle. Une bonne connaissance des paramètres qui influencent le différentiel de pression permet de concevoir des toits à pentes, pour lesquels les problèmes de pénétration d'eau de pluie sont considérablement réduitsGenerally, the rain penetration through pitched lapped roofs is created by the difference of external and internal pressure, generated by the wind. In this thesis, a numerical model has been developped for prediction of internal pressure under the elements (the external pressure can be measured on a model in a boundary layer wind-tunnel). Two cases have been studied : roof without underlay, roof with flexible or stiff underlay. The dynamics of internal pressure is, in general, a complex problem. This is due to the poor knowledge on the leakage paths characteristics. Therefore, full-scale experimental studies have been carried out to characterize the roof wind permeability (test appartus) and to investigate the effects of windspeed, atmospheric turbulence and rain intensity on this permeability (climatic wind-tunnel). The analytical results were compared with full-scale results (roof without underlay case), and they matched closely. Parametric studies (underlay case) have shown that it is possible to reduce considerably the wind loads. Through a complete knowledge of the controlling parameters it will be possible to design and construct pitched lapped roofs, from which the problems of rain penetration is strongly reduced
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Colin, Yann. "Simulation numérique de la distorsion générée par une entrée d'air de moteur civil par vent de travers." Toulouse, ISAE, 2007. http://www.theses.fr/2007ESAE0013.
Full textAbstract:
La conception des nacelles doit répondre à des contraintes géométriques d'encombrement mais aussi à des spécifications motoristes qui précisent les niveaux de performance exigés. L'une des contraintes imposées par le motoriste concerne notamment le niveau de distorsion de la pression totale dans le plan fan. Lorsque la nacelle est soumise à un vent de travers, il se produit un décollement au niveau de l'entrée d'air côté vent. L’hétérogénéité de l'écoulement qui en résulte peut être à l'origine d'instabilités aérodynamiques au niveau des aubes du fan et conduire au pompage. Le but de cette étude est de simuler numériquement l'écoulement autour et à l'intérieur d'une nacelle soumise à un vent de travers, avion au sol, et de prévoir la carte de pression totale. Cette application est caractérisée par des zones de décollement sur la lèvre ainsi que par la cohabitation de zones transsoniques et de zones à faible nombre de Mach. L'utilisation de techniques dites de préconditionnement permet de traiter ces zones incompressibles à l'aide du code compressible elsA. La seconde caractéristique de cet écoulement est le phénomène d'hystérésis intervenant dans les processus de décollement et recollement de couche limite, conditionnant les techniques d'intégration temporelle. Enfin, la description correcte de ces décollements tridimensionnels nécessite une étude des modèles de turbulence dans une approche RANS ainsi que la prise en compte des phénomènes de transition. Ces méthodes sont développées et testées sur deux nacelles présentant des caractéristiques géométriques différentes.
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Sheng, Risheng. "Application de l’approche de simulation des grandes échelles à l’évaluation des charges de vent sur les structures." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0030/document.
Full textAbstract:
Des bâtiments de grande hauteur sont construits avec un poids et un amortissement structurel de plus en plus faibles en lien avec l'évolution des techniques de construction et des matériaux. La connaissance des charges de vent dynamiques est un enjeu important pour la conception des grands bâtiments afin de garantir leur sécurité structurelle. L'objectif de cette thèse est d’évaluer la capacité de la simulation numérique des grandes échelles (LES) à prédire les charges de vent sur les structures et d’étudier l'influence des conditions d’entrée d’une simulation LES sur ces charges. Des expériences ont été menées à échelle réduite dans la soufflerie atmosphérique NSA du CSTB afin de documenter l’écoulement atmosphérique modélisé, de caractériser son interaction avec un bâtiment et les charges de vent statiques et dynamiques résultantes. Le sillage du bâtiment a été caractérisé grâce à des mesures PIV. Les efforts globaux et les pressions locales ont été mesurés par une balance et des prises de pression à haute fréquence. Ces expériences en soufflerie ont permis de développer un générateur de conditions amont (GCA) pour la simulation LES, visant à reproduire les principales caractéristiques de la turbulence dans la couche limite. La base de données constituée a également permis de qualifier les résultats des simulations LES réalisées avec le code OpenFOAM dans la configuration de l’expérience. L’utilisation du nouveau GCA et d’un générateur dégradé qui ne respecte pas toutes les caractéristiques de l'écoulement a permis de montrer la nécessité de bien reproduire les caractéristiques du vent incident pour accéder aux charges dynamiques sur le bâtimentHigh-rise buildings are built with increasingly low weight and structural damping in relation to the evolution of construction techniques and materials. The understanding of dynamic wind loads is an important issue for the design of high-rise buildings in order to guarantee their structural safety. The objective of the present work is to assess the ability of large eddy simulation (LES) to predict wind loads on structures and to investigate the influence of the inflow boundary conditions of a LES simulation on these loads. Experiments were carried out at a small scale in the NSA atmospheric wind tunnel of CSTB to document the modeled atmospheric boundary layer, to characterize its interaction with a building and the resulting static and dynamic wind loads. The wake flow around the building has been characterized by PIV measurements. Global and local wind loads were measured by a high frequency force balance and high frequency pressure taps. These wind tunnel experiments allowed for the development of an inflow turbulence generator for the LES simulation,which was aimed at reproducing the main characteristics of turbulence in the boundary layer. The database also made it possible to assess the quality of the results of the LES simulations carried out with the OpenFOAM code in the same configuration as the experiment. The use of both the new turbulence generator and a degraded one that does not account for all the characteristics of the flow has made it possible to show the necessity to reproduce the characteristics of the upstream wind flow in order to access the dynamic wind loads on the building
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Matéo-Vélez, Jean-Charles. "Modélisation et simulation numérique de la génération de plasma dans les décharges couronnes et de son interaction avec l'aérodynamique." Toulouse, ENSAE, 2006. http://www.theses.fr/2006ESAE0021.
Full textAbstract:
Des études antérieures ont montré la possibilité d’agir sur des écoulements d’air subsoniques par l'intermédiaire d'actionneurs électriques générant le phénomène du vent ionique. Des mesures indiquent des gains de vitesse de quelques mètres par seconde. Ces actionneurs ne nécessitent ni apport supplémentaire de masse, ni pièce mobile et peuvent être utilisés sur une très large gamme de fréquences. Le but de cette thèse est de modéliser et de développer un outil numérique capable de simuler la génération de plasma dans les décharges couronnes et son interaction avec l'aérodynamique. La configuration étudiée est composée de deux électrodes filaires posées ou incrustées sur une plaque diélectrique et portées à de forts potentiels positifs et/ou négatifs. Grâce à un modèle physique et numérique, le développement de la décharge est simulé en géométries pseudo 1D et 2D. Une étude paramétrique poussée montre une interaction forte entre les deux zones de création du gaz ionisé, situées près des électrodes. L'action sur l'aérodynamique s’explique par le transport des particules chargées dû au champ électrique et leur collision avec les molécules neutres de l'écoulement. Un modèle de couplage des phénomènes électriques et aérodynamiques aboutit à la simulation du vent ionique. L'effet des actionneurs obtenu est en accord avec des mesures effectuées en parallèle de cette thèse.
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Rétif, Fabien. "Modélisation du niveau instantané de la mer en conditions paroxysmales : Caractérisation des contributions à différentes échelles de temps et d’espace." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS126/document.
Full textAbstract:
Les tempêtes tropicales sont l'un des principaux moteurs des niveaux d'eau extrêmes notamment à cause des forts vents, des pluies torrentielles et des fortes houles qui les accompagnent. L'océan Pacifique nord-ouest est l'endroit où ces tempêtes tropicales (appelées typhons dans cette zone) sont les plus violentes au monde dépassant souvent les 95 nœuds de vent (175 km/h). L'île de Taïwan subit chaque année 3 à 4 typhons qui la frappent directement et une vingtaine qui passent à proximité de l'île. La quantification des variations du niveau instantanée de l'eau reste encore aujourd'hui un sujet de recherches actif. En effet, l'identification des processus physiques qui peuvent devenir dominants sur le niveau en conditions paroxysmales est cruciale pour la gestion et la protection des zones côtières. Ce travail de thèse basé sur une approche numérique, permet de discuter les mécanismes hydrodynamiques régionaux fondamentaux à l’origine de l’élévation du niveau d’eau le long de la barrière sableuse de Wan-Tzu-Liao au sud-ouest de Taïwan. L'utilisation du modèle de circulation 3D SYMPHONIE et du modèle de vagues WAVEWATCH III permet d'étudier la saison de mousson 2011 et la saison des typhons 2012 sur une zone s’étendant à environ 600 km autour de l’île de Taïwan. Ces simulations intègrent convenablement la totalité des forçages météo-marins ayant un rôle sur la circulation et le niveau d’eau à la côte : vent, flux atmosphériques, circulation grande échelle, marée, pression atmosphérique, rivières et vagues. Le couplage entre les vagues et les courants est complet en 3D et les deux modèles partagent la même grille de calcul. Par ailleurs, dans le cadre du projet franco-taïwanais KUNSHEN, un ensemble d'appareils a été déployé entre octobre 2011 et novembre 2012 le long d’un profil cross-shore de la barrière sableuse. La simulation complète de niveau d’eau rend compte des surcotes générées par les typhons avec une erreur de l'ordre de 0.1 m. Pour étudier les mécanismes hydrodynamiques, un ensemble de simulations a été réalisé afin d'isoler les contributions. Leur analyse montre que le forçage dominant est celui de la marée astronomique (~1 m), suivi par la circulation régionale (0.5-0.7m) puis des conditions météorologiques (0.2-0.3 m). Dans cette zone à forte dissipation énergétique, la contribution des vagues est négligeable avec moins de 0.1 m d'élévation. La contribution des rivières est, elle aussi, faible (< 0.1 m)Tropical storms are the main engine of extreme water levels due to strong winds, abundant rainfalls and strong waves attached to these events. The western North Pacific ocean is one of places where these tropical storms (called typhoon in this area) are the most violent in the world exceeding 95 knots of wind speed (175 km/h). The island of Taiwan is located on the most of typhoons tracks which come from the western North Pacific. Every year, three or four typhoons strike Taiwan directly and around twenty pass near it. The quantification of instantaneous water levels variations is still studied by active researches. The identification of physical processes that can become dominant on water level during extreme conditions is crucial for the management and the protection of coastal areas.These PhD works, based on a numerical approach, allow to discuss the fondamental regional hydrodynamic mechanisms which control the sea surface elevation along the sandy barrier of Wan-Tzu-Liao located south-western Taiwan.We used the 3D circulation model SYMPHONIE and the wave model WAVEWATCH III to study the mousson season 2011 and the typhoon season 2012 on an area extending 600 km off Taiwan island. These simulations deal with most of the oceanographical forcings playing a role in the sea surface elevation at the coast : winds, air/sea fluxes, astronomical tides, regional circulation, rivers and waves. The coupling between waves and currents is fully in 3D and the two models share the same computational grid. Moreover, in the framework of the KUNSHEN project, a raft of devices were set in front of the Wan-Tzu Liao barrier from october 2011 to november 2012 along a cross-shore section. The full simulation of water level describes the storm surges generated by typhoons with errors of 0.1 m. With the aim to analyse hydrodynamic mechanisms, we performed a set of mono-forcing simulation that isolate each meteo-marine parameter. Their analysis show that astronomical tide is the dominant forcing (~1 m) followed by the regional circulation (0.5-0.7m) and the meteorological conditions (0.2-0.3 m). This zone displays a very strong dissipative feature that conducts to a very low waves contribution on the sea surface elevation (< 0.1 m). They display also a low contribution of rivers around Taiwan (< 0.1 m)
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Tabone, Benoît. "L'origine des jets protostellaires à l'ère d'ALMA : de la modélisation aux observations." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEO024/document.
Full textAbstract:
L’extraction du moment cinétique au sein des disques protostellaires est le processus clé qui détermine la masse finale accrétée par une étoile, ainsi que les conditions de formation de son cortège planétaire. Il a été proposé que les jets protostellaires pourraient jouer un rôle essentiel dans cette extraction, via un processus magnétohydrodynamique (MHD). L’objectif principal de ce travail de thèse est de mettre à profit le gain révolutionnaire en résolution et en sensibilité apporté par l’interféromètre submillimétrique ALMA afin de clarifier le processus d’accrétion-éjection à l’œuvre dans les protoétoiles. Cette pro- blématique est abordée selon trois axes complémentaires i) confrontation des modèles théoriques de vent de disque MHD à la dynamique du jet de HH212 observé par ALMA à haute résolution angulaire. Je présente la découverte de signatures de rotation en SO/SO2 dans le jet qui, avec la dynamique de SiO, sont cohérentes avec un vent de disque MHD lancé entre 0.05 et 40au. ii) étude analytique et numérique de l’impact de la variabilité d’un jet rapide pulsant sur un vent de disque. J’identifie des signatures observationnelles de la présence d’un vent de disque à partir de l’étude morphologique et cinématique des coquilles de choc d’étrave. iii) signatures chimiques d’un jet lancé en deçà de la région de sublimation des poussières (∼ 0.2 au). Je montre que malgré la forte irradiation du jet et l’absence de poussière, des molécules telles que SiO ou CO peuvent se former efficace- ment à partir d’une faible fraction de H2. Ce scénario pourra être confronté aux futures observations JWSTThe question of angular momentum extraction from protoplanetary disks (hereafter PPDs) is fundamental in understanding the accretion process in young stars and the formation conditions of planets. Pioneering semi-analytical work, followed by a growing body of magnetohydrodynamic (MHD) simulations, have shown that when a significant vertical magnetic field is present, MHD disk winds (hereafter MHD-DWs) can develop and ex- tract some or all of the angular momentum flux required for accretion. The aim of this PhD thesis is to exploit the unprecedented capabilities provided by ALMA to clarify the accretion-ejection process in protostars. This goal is achieved following three approaches: 1) comparison of MHD-DW models with the kinematics of HH 212 jet observed by ALMA at high angular resolution. I report the discovery of a rotating SO/SO2 wind consistent with a MHD-DWs launched out to ∼40 au with SiO tracing dust-free streamlines launched from 0.05−0.3 au. 2) Analytical and numerical study of the interaction between a pulsat- ing inner jet embedded in a stationary disk wind. Observational signatures are identified from the morphology and the kinematics of bow-shock shells. 3) Chemical signatures of a jet launched inside the dust sublimation radius (∼ 0.2 au). I show that despite the strong X-FUV field and the absence of dust, molecules like SiO or CO can form efficiently from a small fraction of H2. This scenario will be confronted to JWST observations
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Cucchi, Véronique. "Sensibilité au vent des peuplements de pin maritime (Pinus pinaster Ait. ) : analyse comparative de dégâts de tempête : étude expérimentale et modélisation de la résistance au déracinement." Bordeaux 1, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR12822.
Full textAbstract:
Dans les forêts de production, le vent génère des dégâts provoquant d'importantes pertes économiques. Or les réactions des peuplements forestiers à l'action physique du vent sont encore mal connues, car elles mettent en jeu un ensemble de processus complexes imbriqués à différentes échelles. L'objectif de cette thèse était de dégager des pistes pour la compréhension des principaux facteurs sylvicoles et environnementaux influençant la sensibilité au vent des peuplements de Pin maritime, cultivés dans les Landes de Gascogne pour la production de bois. Trois approches complémentaires ont été utilisées : i) l'analyse comparative de dégâts de tempête sur deux dispositifs expérimentaux, ii) l'expérimentation de la résistance de l'ancrage racinaire dans le contexte pédologique du massif landais en utilisant des essais de flexion en statique, et iii) la modélisation de vitesses critiques de vent pour des peuplements simulés de Pin maritime d'âge et de scénario sylvicole donnés. A l'échelle du peuplement, l'analyse comparative et la modélisation ont montré que la résistance au vent dépend à la fois de l'âge du peuplement et de la densité d'arbres. L'observation des dégâts causés par la tempête de 1999 a révélé que cette densité, en déterminant les caractéristiques dendrométriques des pins, influence de façon complexe la résistance globale du peuplement et la résistance individuelle des arbres. A l'échelle des arbres, les essais de flexion ont mis en évidence l'effet de la position spatiale sur la résistance individuelle : les pins de lisière exposés aux vents dominants résistent mieux à l'arrachage que les pins ayant poussé à l'intérieur du peuplement. Des améliorations du modèle de prédiction des vitesses critiques obtenu sont proposées, dans une double optique d'outil de recherche et d'outil d'aide à la gestion. Une réflexion sur la prise en compte du risque forestier lié au vent est engagéeIn managed forests, trees damaged by wind can represent significant economic losses. The response of forest stands to wind loading during storm is still partly unknown, as it is the result of a set of complex processes overlapping at different scales. This thesis aims to highlight the main silvicultural and environmental factors influencing sensitivity to wind of even-aged Maritime pine stands, which are intensively cultivated for wood production in southwest France. Three complementary approaches were used: i) comparative analysis of wind damage on two experimental stands, ii) static winching tests in order to determine mechanical resistance of root anchorage according to podzolic soil conditions found in the "Landes de Gascogne" region, and iii) modelling the critical wind speed for simulated stands of Maritime pine according to age and silvicultural scenario. At the stand scale, observation of damage and modelling simulations showed that sensitivity to wind depended both on stand age and stand density. A comparative analysis of damage after the 1999 storm indicated that stand density, which controls tree size characteristics, have complex effects on global stand and individual tree resistance. At the tree scale, winching tests showed a significant effect of spatial position of the tree on its individual resistance, as edge trees exposed to prevailing wind were better anchored than trees growing inside the stand. Some improvements are proposed for the model obtained, with two objectives, a scientific tool and an expert system intended to assist foresters. Finally, perspectives for taking into account wind risk in forest management are presented
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Bergeron, Carl. "Modélisation du chablis en pessières régulières et irrégulières : effet de la diversité structurale des pessières noires boréales sur la résistance et la susceptibilité au chablis." Thesis, Université Laval, 2007. http://www.theses.ulaval.ca/2007/24356/24356.pdf.
Full textAbstract:
Des travaux ont permis d’évaluer la résistance et la susceptibilité au chablis de l’épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) en structure régulière et irrégulière. Des expériences de treuillage ont permis d’évaluer le moment de force critique afin de quantifier la résistance des arbres au renversement et au bris de tige. Différents modèles ont été ajustés aux données. Le moment de force critique est fonction de la masse de la tige dans tous le cas et influencée par la structure ou les ratios hauteur : diamètre dans certains cas. Ces résultats sur la résistance, de même que la modélisation de la cime et plusieurs autres ajustements, furent intégrés dans le modèle ForestGALES afin de quantifier la susceptibilité au chablis. La susceptibilité apparaît fort variable entre et au sein de chaque type de structure, mais l’espacement et le rapport hauteur : diamètre expliquent la majeure partie de la variabilité observée.Works aimed to evaluate windthrow resistance and susceptibility for black spruce (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) stands of regular and irregular structure are presented here. Performed tree pulling works permitted to evaluate the critical bending moment in order to quantify the resistance of trees to overturning and stem breakage. Different models where fitted to the data. The critical bending moment is function of stem weight in all cases and influenced by the structure type or the height:diameter ratio in some cases. These results on mechanical resistance, along with crown modelling results and other adjustments, were used in an adaptation of the ForestGALES model in order to quantify windthrow susceptibility. Susceptibility appears to be quite variable between compared stands, both between and within structure types, but average tree spacing and height:diameter ratio explain most of the observed variability.
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Perignon, Yves. "Modélisation déterministe des états de mer - Application à la rétrodiffusion d'ondes radar." Phd thesis, Ecole centrale de nantes - ECN, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00624645.
Full textAbstract:
Les études et développement menés dans ce travail de thèse ont porté sur divers aspects du traitement de l'évolution réaliste des états de mer, notamment sur les spécificités d'une approche déterministe non-linéaire, sur la prise en compte d'un forçage par le vent et de la dissipation dans une approche à phase résolue, et sur un développement à but opérationnel des techniques de modélisations réalistes. En parvenant à une meilleure modélisation des états de mer, ils visent à permettre une meilleure interprétation des images radar rétrodiffusées par la surface de la mer. Les applications concernent entre autres la caractérisation et la prévision court terme en temps réel des conditions de mer, ainsi que la détection de cibles marines. Un modèle numérique tridimensionnel basé sur une méthode High Order Spectral sert de support à l'étude des processus non-linéaires à l'œuvre en conditions océaniques. Une première partie de cette étude permet de mettre en lumière un ensemble de critères nécessaires à la bonne mise en œuvre de cette méthode. On met notamment plus particulièrement en évidence une problématique d'initialisation liée à un besoin de simulations de référence dès les premiers instants de modélisation. Une méthode d'initialisation non-linéaire est proposée et évaluée. La prise en compte d'un forçage par le vent et de dissipation par moutonnement est ensuite proposée. La paramétrisation du couplage rétroactif océan-atmosphère et de la dissipation, en pression, à l'œuvre dans les modèles stochastiques de prévision d'état de mer est adaptée à la formulation déterministe. Une formulation récente du couplage (Bidlot et al. (2005)) est testée et validée comparativement avec la modélisation stochastique usuelle issue du modèle WAVEWATCH3. L'approche déterministe est finalement capable de prendre efficacement en compte les termes de forçage et dissipation et permet des évolutions d'états de mer réalistes. Le problème de modélisation opérationnelle des états de mer, à moindre coût calcul mais avec une prise en compte suffisamment réaliste des spécificités océaniques est abordé. Une méthode numérique est proposée et testée comparativement à l'approche complètement non-linéaire de référence.
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Gagnaire-Renou, Elodie. "Amélioration de la modélisation spectrale des états de mer par un calcul quasi-exact des interactions non-linéaires vague-vague." Phd thesis, Université du Sud Toulon Var, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00595353.
Full textAbstract:
Les modèles numériques d'état de mer décrivent l'évolution du spectre d'énergie de l'état de mer sous l'action conjointe de plusieurs processus physiques qui apportent, dissipent ou transfèrent de l'énergie. Une meilleure prise en compte des interactions non-linéaires entre quadruplets de fréquences de vagues est essentielle à l'amélioration des modèles d'état de mer. Sur la base d'une approche proposée par Lavrenov (2001), nous avons développé et optimisé une méthode de calcul quasi-exacte des interactions non-linéaires vague-vague en grande profondeur d'eau. Cette approche, nommée GQM (" Gaussian Quadrature Method "), est basée sur l'utilisation de quadratures de Gauss, et permet d'obtenir des estimations très précises du terme de transfert non-linéaire à des coûts de calcul raisonnables. A l'aide de cette méthode, nous nous sommes d'abord intéressés à la modélisation de l'évolution temporelle du spectre des vagues dans un cas homogène et sans forçage. Dans un second temps, l'introduction de différents termes de forçage par le vent et de dissipation par moutonnement nous a permis de montrer la sensibilité du spectre des vagues aux modèles choisis. Des situations plus proches de la réalité mais conservant une géométrie simple (fetch limité, fetch oblique) ont ensuite été modélisées en prenant en compte la propagation spatiale des vagues. Nous avons notamment comparé les résultats du modèle à des mesures issues de la campagne SHOWEX de 1999 (Duck, NC, USA). Les travaux effectués confirment d'une part la nécessité de modéliser de façon précise les interactions nonlinéaires dans les modèles spectraux d'états de mer et montrent d'autre part la faisabilité de ces améliorations grâce à la méthode GQM et l'algorithme de calcul mis au point au cours de la thèse.
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Bezaud, Marion. "Oscillations induites par le vent et la marée autour de l'archipel de Saint-Pierre-et-Miquelon." Thesis, Brest, 2019. http://www.theses.fr/2019BRES0090.
Full textAbstract:
Saint-Pierre-et-Miquelon (SPM) est un archipel français au large de la côte est du Canada.Cette région peu connue a fait l’objet de récentes observations. Elles ont révélé des oscillations inattendues des courants et des températures à des périodes de quelques heures à quelques jours.L’objectif de cette thèse est d’étudier les principaux processus physiques à l’origine de ces oscillations en hiver et en été.Dans une première partie, nous avons étudié les oscillations à des périodes de ~2-4 jours mesurées par deux courantomètres durant l'hiver 2014, qui pouvaient temporairement dominer les courants de marée. Un modèle numérique 2D a été implémenté à l'échelle régionale pour étudier ce processus. Les résultats des simulations montrent le rôle des tempêtes dans le forçage de ces oscillations, par le biais d’ondes piégées par la topographie.Ces ondes se propagent sur le plateau à l'échelle régionale vers l’équateur. Elles excitent des ondes locales qui font le tour de l’archipel dans le sens horaire, en approximativement une période.Dans une seconde partie, des oscillations diurnes des températures et des courants ont été révélées par les observations pendant les étés 2015-2017. Un modèle numérique 3D forcé par la marée a été implémenté à l’échelle locale avec des conditions de stratification estivale. Le modèle montre que ces oscillations résultent d’une amplification des courants de marée diurnes. Elles sont la signature d'une onde piégée par la topographie qui tourne autour de SPM dans le sens horaire en deux jours, ce qui correspond à deux longueurs d’onde. Le modèle montre également que la zone de génération de ces ondes se situe au nord-ouest de SPMSaint-Pierre-and-Miquelon (SPM) is a French archipelago off the east coast of Canada. This poorly known region has been the subject of recent observations. They revealed unexpected oscillations on currents and temperatures over periods ranging from a few hours to a few days. The objective of this thesis is to study the main physical processes that cause these oscillations in winter and summer.In the first part, we studied oscillations with periods of ~2-4 days measured by two current meters during the winter 2014, that could temporarily dominate tidal currents. A 2D numerical model has been implemented at the regional scale to study this process. The simulation results show the role of storms in forcing these oscillations through waves trapped by topography.These waves propagate on the shelf at a regional scale towards the equator. They excite local waves that propagate anticyclonically around the archipelago in approximately one period.In the second part, diurnal oscillations of temperatures and currents were revealed by observations during the summers of 2015-2017. A 3D numerical tidally forced model was implemented locally with summer stratification conditions. The model shows that these oscillations result from an amplification of diurnal tidal currents. They are the signature of a wave trapped by the topography that propagate anticyclonically around SPM in two days, which corresponds to two wavelengths. The model also shows that the generation area of these waves is located northwest of SPM
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Siefridt, Laure. "VValidation des données de vent ERS-1 et des flux de surface du CEPMMT dans le contexte de la modélisation des circulations océaniques à l'échelle d'un bassin." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10242.
Full textAbstract:
Une validation d'ensembles de donnees relatives a la surface de l'ocean est proposee dans le contexte de la modelisation numerique realiste des circulations oceaniques. Les flux de surface (chaleur et quantite de mouvement) produits au centre europeen pour les previsions meteorologiques a moyen terme (cepmmt) sont d'abord etudies. A cette occasion, une banque de donnees des variables atmospheriques de surface du cepmmt de 1986 a 1992 est mise a la disposition de la communaute scientifique. Une validation climatologique de ces analyses, produites a l'origine dans un objectif de previsions a moyen terme (10 jours), est primordiale et s'accompagne de l'etude de la variabilite interannuelle du signal. Enfin, une parametrisation du forcage thermique des modeles d'oceans est proposee ; elle permet le reequilibrage du modele avec une atmosphere en etat stationnaire prescrit, qui est representee par les variables climatologiques du cepmmt. Dans une seconde partie, les vents diffusiometriques satellitaires ers-1 sont analyses par une procedure variationnelle. Le but est de produire, sur une periode de quelques jours et a l'echelle d'un bassin, des champs de vent complets sur une grille reguliere, qui possedent les caracteristiques des mesures initiales ainsi que des proprietes physiques definies, tout en s'affranchissant de l'echantillonnage sequentiel satellitaire. La procedure est mise au point par comparaison a des mesures in-situ, et l'on verifie par une etude spectrale que les echelles pertinentes au forcage des oceans sont conservees. Les cartes de vent a 3 et 5 jours ainsi produites representent la premiere vision du vent a ces echelles et ouvrent des perspectives nouvelles pour la modelisation oceanique