Dissertations / Theses: 'Modélisation hydrodynamique et transport'

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Bendjebbar, Fatna. "Modélisation hydrodynamique d'une torche à plasma couplée inductivement." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2013. http://www.theses.fr/2013CLF22340/document.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse était la modélisation numérique de la torche à plasma à couplage inductive. (ICP). Nous avons établi les bases de données nécessaires : composition, propriétés thermodynamiques et de transport appliqués aux mélanges d’argon, d’acide nitrique et d’eau. Le modèle hydrodynamique de la torche ICP (7 spires) considère le plasma à l'équilibre thermodynamique et couple les équations de Navier-Stokes pour décrire l'écoulement du plasma aux équations de Maxwell pour décrire l'évolution du champ électrique et du champ magnétique
The purpose of the work was the numerical modeling of the inductive coupling plasma torch. (ICP). We have established the necessary databases: composition, thermodynamic and transport properties applied to argon mixtures of nitric acid and water. The hydrodynamic model of the ICP torch (7 coils) considers the plasma at thermodynamic equilibrium and uses the Navier-Stokes equations to describe the plasma flow and the Maxwell equations to describe the evolution of the electric field and the magnetic field

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Robineau, Timothé. "Caractérisation du fonctionnement hydrodynamique d'un aquifère karstique - Traitement du signal et modélisation double milieu des écoulements et du transport." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM001/document.

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Abstract:

Principalement associés à des milieux carbonatés, les aquifères karstiques présentent des écoulements souterrains rapides via des réseaux de fractures ou de conduits. Ces écoulements rapides sont à l’origine de la vulnérabilité de ces milieux dans le cas de la propagation de contaminants. Dans le cadre de la maîtrise environnementale, l’enjeu de ce travail de thèse est d’améliorer la compréhension du fonctionnement hydrodynamique d’un aquifère karstique étudié par le CEA. L’objectif est d’évaluer les contributions respectives de chacune des deux porosités aux écoulements souterrains. Trois approches ont été menées afin d’atteindre cet objectif : (1) le traitement des données hydrodynamiques et physico-chimiques par analyses corrélatoires, (2) la modélisation « double milieu » des variations du niveau de nappe, et enfin (3) l’interprétation de traçages artificiels pour la modélisation double milieu du transport. Cette thèse a permis de mettre en évidence la présence de deux milieux au sein de l’aquifère karstique étudié, avec : une porosité primaire (porosité de matrice) supportant les écoulements lents et la capacité de stockage du milieu souterrain, et une porosité secondaire (porosité de fissures/fractures ou de matrice fissurée) responsable des écoulements rapides et de la fonction transmissive de l’aquifère. Ce caractère « double milieu » est interprété comme la présence d’une fissuration (ou fracturation) spatialement étendue à l’échelle de la surface du site d’étude (17 km²). Ce résultat démontre qu’une approche « double milieu » est adaptée à la modélisation des écoulements souterrains et du transport (avec un milieu matriciel et un milieu fissuré/fracturé). Cette approche « double milieu » a ainsi permis de reproduire les chroniques piézométriques marquées par des récessions à double pente, ainsi que les courbes de traçages marquées par un retard de la restitution du traceur, et ce grâce à la contribution du milieu matriciel. De plus, les paramètres ajustés de ce modèle double milieu témoignent d’une densité de fissuration/fracturation spatialement variable au sein du milieu souterrain. Enfin, ces travaux apportent une quantification des flux d’eau échangés entre le milieu matriciel et le milieu fissuré/fracturé, 38 % de l’infiltration est stockée dans la matrice à l’échelle d’un évènement pluvieux. Cette approche « double milieu » montre également la contribution significative du processus de diffusion aux transferts de soluté vers le milieu matriciel lors de la propagation du traceur au sein du milieu fissuré/fracturé. La diffusion de soluté depuis le milieu matriciel, permet ensuite de reproduire la restitution tardive du traceur
Karst aquifers are characterized by complex flow mechanisms induced by multiple porosities (matrix, fracture, conduit) which are responsible of the karst aquifer vulnerability to pollutant infiltrations. In the context of the environmental management, this thesis aims at enhancing the hydrodynamic functioning understanding of a karst aquifer. More specifically, the objective is the assessment of the multiple porosities contributions to the groundwater flow. Three approaches have been led during this work: (1) signal processing of the hydrodynamic and physical-chemical data by correlation analysis, (2) double medium modelling for reproducing the groundwater level (GWL) variations, and (3) double medium transport modelling for interpreting tracer test data. The double medium behaviour of the studied karst aquifer has been highlighted in this thesis with: a primary porosity (matrix porosity) supporting slow flows and representing the storage function and a secondary porosity (porosity of a fissured or a fractured matrix) responsible of the rapid flows and the transmissive function of the aquifer. This double medium behaviour has been interpreted as a spatially extended fracturation at the scale of the studied site (17 km²). This result makes a double medium approach relevant for simulating groundwater flows and solute transport (considering a matrix and a fractured medium). This double medium approach has succeeded in reproducing groundwater level variations marked by double-slope recessions and tracer breakthrough curves marked by a strong tailing, thanks to the matrix medium contribution. Moreover, the adjusted parameters of the double medium model indicate spatial variations of the underground media fissure/fracture density. Finally, this work brings a quantification of the exchanged flow between the two media during a recharge event (38 % of the infiltration is stored in the matrix medium), and shows the significant contribution of diffusion process to solute transfers in the matrix medium during the tracer propagation in the fractured medium. Then, the solute diffusion from the matrix allows reproducing the tracer tailing observed during tracer tests

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Meftah, Khouane. "Modélisation tridimensionnelle de l'hydrodynamique et du transport par suspension." Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1160.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est le développement d'un modèle hydrosédimentaire tridimensionnel basé sur une approche dite h-s qui consiste en une approximation de type, éléments finis dans le plan horizontal (x, y), et analytique (série) selon z dont la nature peut être polynomiale, exponentielle, trigonométrique ou autre. Cette approche permet d'introduire directement les lois connaissant la physique du problème, elle donne un excellent traitement de la surface libre, en plus, le maillage est bidimensionnel. Dans le cas particulier d'une approximation constante selon z, le modèle se réduit à celui de Serre-Boussinesq si la pression est non hydrostatique, ou au modèle de Saint Venant si la pression est hydrostatique. Le modèle hydrodynamique contient un terme temporel, un terme de convection, un terme de diffusion, un terme de continuité, un terme de gravitation, un terme de pression non hydrostatique, un terme de frottement au fond et aux parois, un terme de Coriolis et un terme de vent. Le frottement sur les parois est introduit par une loi quadratique de type Chezy. Le frottement sur le fond est exprimé soit par une loi logarithmique, soit par une loi quadratique de type Chezy ou de type Manning. Le modèle de transport contient un terme temporel, un terme de convection, un terme de diffusion, un terme de sources internes et un terme de dépôt-érosion sur le fond. Le domaine est découpé par des éléments T3 pour la modélisation du transport, et par des éléments T6L vérifiant la condition de stabilité (L. B. B) pour la modélisation de l'hydrodynamique. Pour la discrétisation temporelle en hydrodynamique, nous avons utilisé un schéma implicite de type Euler qui s'adapte bien aux écoulements permanents et un schéma explicite de type Lax-Wendroff très efficace pour les écoulements non stationnaires (crue, onde solitaire. . . ). Pour le transport, nous avons choisi deux schémas explicites. Le premier est celui de Lax-Wendroff (schéma centré), le second est celui de la distribution de la fluctuation (schéma décentré). Le modèle a été validé sur un ensemble de cas tests traditionnels bidimensionnels et tridimensionnels.

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Nguyen, Thi Hai Yen. "Modélisation des écoulements et du transport de sédiments au voisinage de structures immergées : application aux cages d'aquaculture." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMC203/document.

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Abstract:

Les travaux présentés dans ce manuscrit portent sur les courants et le transport de matière solide en suspension, au voisinage de grandes structures immergées en eau peu profonde. Nous avons focalisé notre étude sur le cas de cages d'aquaculture installées dans la rade de Cherbourg. Situées dans une zone de fort courant, elles impactent leur environnement en modifiant l'écoulement et la turbidité locale. En dépit de nombreuses études déjà disponibles sur l'impact hydrodynamique de tels obstacles, de nombreuses questions se posent encore concernant l'écoulement sous la cage, la production de turbulence, l'érosion du sol et la remise en suspension de sédiments, ainsi que le devenir des déchets produits par la cage. Nous avons choisi de développer trois approches complémentaires pour apporter des éléments de réponse à ces questions. La thèse débute par une étude purement théorique de l'hydrodynamique au voisinage d'un obstacle immergé, assimilé à un milieu poreux, et dans une géométrie simplifiée. Ce modèle bi-dimensionnel, dans le plan vertical, donne de premiers ordres de grandeurs concernant la chute de pression motrice le long du courant, l'accélération du fluide sous la cage, la production de turbulence. Cette étude est suivie d'une analyse numérique de ce même modèle, dans laquelle certaines approximations seront levées. En particulier, le modèle numérique permet de considérer des cages plus imperméables que celles analysées par le modèle théorique. Il est cependant limité en nombre de Reynolds, et a été appliqué avec des échelles réduites. Ce modèle numérique a permis d'analyser le lien direct entre le coefficient de traînée effectif de la cage et diverses quantités-clés : le débit à travers la cage, la chute de pression le long du courant, la production de turbulence et l'apparition d'une zone de recirculation à l'arrière de l'obstacle. Ce dernier effet, visible seulement pour des cages très imperméables, a un impact notable sur le transport de sédiments et d'effluents : lorsque l'arrière de la cage devient une zone morte (zone de recirculation), l'essentiel du débit passe au dessous, ce qui crée de fortes survitesses et produit de la turbulence. Celle-ci peut alors entraîner des particules indésirables dans la zone morte, ce qui augmente notablement la complexité de leurs trajectoires et retarde leur évacuation. Enfin, ces études théoriques ont été complétées par des mesures vélocimétriques et turbidimétriques à l'amont et à l'aval d'une grande cage installée dans la rade de Cherbourg. Celles-ci confirment la présence d'une survitesse en provenance du dessous de la cage, comparable à celle prédite par le modèle théorique. Dans le cas d'une cage très peu perméable, la persistence d'une forte turbidité a été mesurée à l'aval de celle-ci, en accord qualitatif avec les simulations numériques
This manuscript presents investigations of current and sediment transport in the vicinity of large immersed structures in shallow water flows. It focuses on aquaculture cages installed in the roadstead of Cherbourg. Being located in a high stream zone, these obstacles have a non-negligible effect on currents as well as turbidity. In spite of numerous references on this topic, many questions still arise concerning the environmental impact of such objects. Quantitative information are still needed about the flow below the cage, turbulence production, erosion of the sand bed, sediments resuspension, and evacuation of effluents. To deal with these open questions, we have chosen to develop three complementary approaches. The thesis starts with an analytical study of the flow in a simplified two-dimensional model containing a large rectangular porous structure. Only the motion in the vertical mid-plane of the obstacle is considered. This preliminary model provides estimations of various dynamic quantities, like the velocity increase below the cage, the decay of piezometric pressure along the stream, and turbulence production. Then follows a numerical analysis of the very same flow, based on less stringent approximations. Because of the high cost of computations, simulations have been done at a reduced scale. Nevertheless, they confirm most of the findings of the analytical approach for very permeable cages, and provide crucial information also about weakly permeable cages which were out of reach of the analytical model. In particular, the formation of a recirculation cell behind such cages, together with turbulence production, have been studied with the numerical model. This effect has been observed to affect sediment and effluent transport: when the flow at the rear of the cage takes the form of a cell with closed streamlines, the cage can be thought of as closed and most of the flow passes below. This creates large velocity gradients and produces turbulence which significantly increases the dispersion of sediments and effluents. These particles are then likely to be captured for some time in the cell, instead of being evacuated away. In addition to these theoretical approaches, in-situ current and turbidity measurements have been performed upstream and downstream of a large cage immersed in the roadstead of Cherbourg. They confirm the existence of a fast stream emerging from below the cage. Vertical streamwise velocity profiles have been shown to agree with theoretical ones, in the case of a very permeable cage. Also, large turbidity levels have been recorded at the rear of a weakly permeable cage, in qualitative agreement with simulations

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Robineau, Timothé. "Caractérisation du fonctionnement hydrodynamique d'un aquifère karstique - Traitement du signal et modélisation double milieu des écoulements et du transport." Electronic Thesis or Diss., Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM001.

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Abstract:

Principalement associés à des milieux carbonatés, les aquifères karstiques présentent des écoulements souterrains rapides via des réseaux de fractures ou de conduits. Ces écoulements rapides sont à l’origine de la vulnérabilité de ces milieux dans le cas de la propagation de contaminants. Dans le cadre de la maîtrise environnementale, l’enjeu de ce travail de thèse est d’améliorer la compréhension du fonctionnement hydrodynamique d’un aquifère karstique étudié par le CEA. L’objectif est d’évaluer les contributions respectives de chacune des deux porosités aux écoulements souterrains. Trois approches ont été menées afin d’atteindre cet objectif : (1) le traitement des données hydrodynamiques et physico-chimiques par analyses corrélatoires, (2) la modélisation « double milieu » des variations du niveau de nappe, et enfin (3) l’interprétation de traçages artificiels pour la modélisation double milieu du transport. Cette thèse a permis de mettre en évidence la présence de deux milieux au sein de l’aquifère karstique étudié, avec : une porosité primaire (porosité de matrice) supportant les écoulements lents et la capacité de stockage du milieu souterrain, et une porosité secondaire (porosité de fissures/fractures ou de matrice fissurée) responsable des écoulements rapides et de la fonction transmissive de l’aquifère. Ce caractère « double milieu » est interprété comme la présence d’une fissuration (ou fracturation) spatialement étendue à l’échelle de la surface du site d’étude (17 km²). Ce résultat démontre qu’une approche « double milieu » est adaptée à la modélisation des écoulements souterrains et du transport (avec un milieu matriciel et un milieu fissuré/fracturé). Cette approche « double milieu » a ainsi permis de reproduire les chroniques piézométriques marquées par des récessions à double pente, ainsi que les courbes de traçages marquées par un retard de la restitution du traceur, et ce grâce à la contribution du milieu matriciel. De plus, les paramètres ajustés de ce modèle double milieu témoignent d’une densité de fissuration/fracturation spatialement variable au sein du milieu souterrain. Enfin, ces travaux apportent une quantification des flux d’eau échangés entre le milieu matriciel et le milieu fissuré/fracturé, 38 % de l’infiltration est stockée dans la matrice à l’échelle d’un évènement pluvieux. Cette approche « double milieu » montre également la contribution significative du processus de diffusion aux transferts de soluté vers le milieu matriciel lors de la propagation du traceur au sein du milieu fissuré/fracturé. La diffusion de soluté depuis le milieu matriciel, permet ensuite de reproduire la restitution tardive du traceur
Karst aquifers are characterized by complex flow mechanisms induced by multiple porosities (matrix, fracture, conduit) which are responsible of the karst aquifer vulnerability to pollutant infiltrations. In the context of the environmental management, this thesis aims at enhancing the hydrodynamic functioning understanding of a karst aquifer. More specifically, the objective is the assessment of the multiple porosities contributions to the groundwater flow. Three approaches have been led during this work: (1) signal processing of the hydrodynamic and physical-chemical data by correlation analysis, (2) double medium modelling for reproducing the groundwater level (GWL) variations, and (3) double medium transport modelling for interpreting tracer test data. The double medium behaviour of the studied karst aquifer has been highlighted in this thesis with: a primary porosity (matrix porosity) supporting slow flows and representing the storage function and a secondary porosity (porosity of a fissured or a fractured matrix) responsible of the rapid flows and the transmissive function of the aquifer. This double medium behaviour has been interpreted as a spatially extended fracturation at the scale of the studied site (17 km²). This result makes a double medium approach relevant for simulating groundwater flows and solute transport (considering a matrix and a fractured medium). This double medium approach has succeeded in reproducing groundwater level variations marked by double-slope recessions and tracer breakthrough curves marked by a strong tailing, thanks to the matrix medium contribution. Moreover, the adjusted parameters of the double medium model indicate spatial variations of the underground media fissure/fracture density. Finally, this work brings a quantification of the exchanged flow between the two media during a recharge event (38 % of the infiltration is stored in the matrix medium), and shows the significant contribution of diffusion process to solute transfers in the matrix medium during the tracer propagation in the fractured medium. Then, the solute diffusion from the matrix allows reproducing the tracer tailing observed during tracer tests

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Hamza, Mohammad. "Modélisation hydrodynamique des phénomènes de transport de porteurs chauds et de l'ionisation par impact dans les dispositifs à semiconducteurs." Lyon, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAL0072.

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Abstract:

Dans le domaine de l'optimisation de la tenue en tension des dispositifs de puissance, l'utilisation d'un outil de simulation et de modèles physiques permettant l'étude des phénomènes de transport et d'injection de porteurs chauds et de l'ionisation par impact est indispensable. Actuellement, il n'existe aucun modèle assez satisfaisant pour décrire ces phénomènes dans le cadre de la simulation isotherme à base du modèle de dérivé-diffusion (DDM). Nous avons développé un modèle hydrodynamique (HDM) et des modèles de la mobilité et de l’ionisation par impact exprimés en fonction de l’énergie des porteurs. D'autre part, nous avons développé un modèles hydrodynamique (HDM) et des modèles de la mobilité et de l’innovation par impact exprimé en fonction de l'énergie des porteurs. D'autres part, nous avons développé un schéma orignal de discrétisation et un outil de simulation bidimensionnel pour les dispositifs à semi conducteurs (SIMULADD) pendant cette étude. Pour valider le modèle hydrodynamique et le schéma de discrétisation, nous avons simulé le transport de porteurs chauds à travers une diode p-i-n de puissance. Les résultats obtenus montrent en particulier l'intérêt du HDM pour décrire le phénomène de diffusion non isotherme à travers les jonctions p-n. Nous étudions aussi l'influence de la structure de bandes sur le phénomène de transport dans le volume du dispositif et sur la tension de claquage en particulier
It's taken for granted that drift-diffusion model (DDM) is not adapted for the simulation of hot carrier phenomena ant their related problems in semiconductor devices. Particularly, in the domain of optimisation of high-voltage behaviour of power devices where the impact ionisation and hot-carried injection across the semiconductor-passivation interface play an important role, the available physical models describing these phenomena are not sufficient. In this thesis, we present an hydrodynamic model (HDM) treating some major inconveniences of the classic hydrodynamic models. We propose new models for the carrier drift mobility and impact ionisation rate as functions of the mean carrier energy. On the other hand, we have developed an original discretisation scheme and a two-dimensional device simulation tool (SIMULADD) during this study. In order to validate our HDM and our discretisation scheme we have simulated the transport of hot carrier across a power p-i-n diode. The result we obtained show the efficiency of the HDM to describe the non isothermal diffusion phenomenon across p-n junction. Also, we studied the influence of the band structure on the carrier transport phenomena in the bulk and the breakdown voltage in particular

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Meulé, Samuel Gaël. "Processus mis en jeu dans l'évolution morpho-dynamique de Robert Bank (Delta du Fraser) : observation et modélisation hydrodynamiques et sédimentaires." Aix-Marseille 2, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX22104.

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Abstract:

Sous la pression anthropique et la modification du régime sédimentaire, la plage de sable fin de Roberts Bank (Delta du Fraser, Canada) est soumise à une érosion significative. Des périodes de mesures et de modélisation ont permis d’identifier les processus hydrodynamiques et sédimentaires associés aux courants de marée et à la houle. A marée montante, les structures sédimentaires, en haut de pente deltaïque, fournissent une rugosité de fond qui favorise la remise en suspension des sédiments. A marée descendante, les sédiments sont transportés vers le large par un panache de surface et par les chenaux. Un processus dit de "mixing-induced convective sedimentation" accélèrent alors le dépôt. L'incidence des vagues de tempêtes, la morphologie et le marnage vont influer sur une divergence du transport sédimentaire. Celui-ci est à la côte à marée haute, et vers le large à marée basse. La surcote de tempête participe avec les courants de jusant et d'arrachement à un transport vers le large
Due to anthropic pressure and sediment transport pathway modification, the fine sand beach Roberts Bank (Fraser Delta, Canada) is under significant erosion. Measurements and modeling allow us to identify hydrodynamics and sedimentary processes associated with tidal currents and waves. During flood flow, sedimentary structures provide significant bed roughness to create clouds of resuspended sediment from the bottom. During the ebb flow, offshore sediment transport occurs in a surface plume originating from tidal creek outflow and shallow water resuspension. A process of mixing-induced convective sedimentation increases the particles settling. Storm incident waves, morphology, and tidal elevation influenced sediment transport divergence. Sediment transport is onshore at high tide and offshore a low tide. Storm set-up with ebb current and rip-current may play a role in offshore sediment transport

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Ouillon, Sylvain. "Modélisation mathématique de l'hydrodynamique à surface libre et du transport en suspension de sédiments non cohésifs : aide à l'interprétation d'images spatiales." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT039H.

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Abstract:

L'association des techniques de traitements d'images spatiales et des modeles mathematiques pour etudier les transferts de matieres en suspension (mes) en zone aquatique de surface a echelle locale est recente. Sur la base d'une collaboration avec le cesr de toulouse, le travail concerne le developpement et la mise en uvre numerique de modeles mathematiques d'hydrodynamique a surface libre et de transport de mes. Une revue des modeles mathematiques concernes a une, deux et trois dimensions spatiales est consignee, suivie de leur mise en uvre numerique, a partir des codes mefame, aux elements finis (modeles 1d et 2dh) et phoenics, aux volumes finis (modeles 2dv et 3d). L'application des modeles 2dh et 1d sur le site de l'embouchure du fleuve gambie fournit les champs de vitesses et de concentration, qui sont analyses en regard des champs de concentrations superficielles en mes issues des traitements, effectues au cesr, d'images spot. Une attention particuliere est portee au developpement de deux modules numeriques originaux dans le code 3d, concernant, pour l'un, la prise en compte de la surface libre et le calcul semi-implicite de son evolution temporelle dans un maillage fixe, pour l'autre, le transfert 3d de mes. Les cas tests 3d presentes et analyses concernent l'ecoulement autour d'un epi et le transfert de mes en canal

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Lin, Husheng. "Le transport solide en collecteur unitaire d'assainissement et sa modélisation." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00520688.

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Abstract:

Dans les réseaux d'assainissement unitaires, les apports liquides, effluents domestiques, rejets industriels et eaux de ruissellement pluviales, amènent une quantité de solides non négligeable, et des dépôts se produisent. Après deux ans d'observations et d'expérimentations sur l'évolution de ces dépôts, les constatations résultant de l'ensemble des analyses nous ont conduit à l'établissement d'un code numérique de transport solide spécifique aux collecteurs d'assainissement. Basé sur l'hypothèse de régimes d'écoulements permanents par périodes, il tient compte de la géométrie réelle du collecteur, de l'influence des singularités, de la présence des matières minérales et organiques, et traite des divers phénomènes de transport solide, notamment du phénomène de masquage. Ses performances ont été testées en comparant les résultats des simulations à des mesures expérimentales réalisées in situ, dans le collecteur 13 de Marseille. Bien que limité au transport par charriage, la bonne confrontation entre résultats calculés et mesurés, concernant l'évolution des dépôts, non seulement en volume, mais aussi en répartition longitudinale et composition granulométrique, prouve ses capacités à reproduire la réalité et montre que, si la prise en compte des sédiments transportés en suspension n'est pas nécessaire, par contre, celle des masses volumiques variables pour chaque fraction solide améliore les simulations.

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Absi, Rafik. "Modélisation de la turbulence pariétale et du transport de sédiments dans des couches limites oscillantes." Caen, 2001. http://www.theses.fr/2001CAEN2016.

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Abstract:

Notre étude a porté sur la résolution de quelques problèmes qui se posent à l'environnement marin. Sa connaissance dans sa globalité semble difficile à cerner compte tenu des nombreux phénomènes qui le composent. L'effet des écoulements oscillants, que produit la houle au voisinage du fond marin, sur le transport des sédiments, constitue l'un des problèmes qui ont retenu notre attention. La prédiction du transport de ces sédiments dépend principalement du modèle de turbulence utilisé en couches limite oscillante. Pour résoudre ce problème, nous avons commencé par étudier des profils expérimentaux du flux turbulent R12 issus de mesures sur des fonds fixes. Ceci nous a permis de proposer une expression analytique instationnaire pour R12 à partir de laquelle nous avons obtenu un premier modèle de viscosité turbulente dépendant du temps. La description exponentielle instationnaire pour R12 nous a permis de proposer un second modèle. Ceci d'une part, et d'autre part nous avons introduit la condition entropique qui est une correction à la renverse appliquée à la viscosité turbulente. Ces données fondamentales pour la compréhension du phénomène nous ont permis d'établir un lien entre ces modèles et les modèles basés sur l'énergie cinétique de la turbulence. Les différentes simulations qui ont porté sur la majorité des cas étudiés nous ont aidé à tester les modèles de turbulence établis et à mettre en évidence l'avantage de la condition entropique. Les tests précédents donnent au second modèle, pour lequel les profils de turbulence ont une forme qui correspond aux fonds mobiles, une efficacité qui s'adapte à ce type de calculs. Enfin, nous avons montré comment ces calculs interviennent dans la prédiction du transport sédimentaire en zones côtières et comment le modèle devient plus accessible en pratique.

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Rouas, Guy. "Étude et modélisation par éléments finis des processus hydrosédimentaires estuariens." Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD884.

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Abstract:

L'objet de ce travail a consisté à proposer et développer une gamme de modèles pour la simulation des processus hydrosédimentaires en estuaires. Dans une première partie, un modèle bidimensionnel vertical aux éléments finis résolvant les équations couplées de l'hydrodynamique, du transport du sel et des sédiments en suspension, et enfin de l'évolution des fonds soumis à l'érosion et au dépôt a été établi. La fermeture du système nécessite l'écriture de relations constitutives complémentaires exprimant les termes turbulents, la vitesse de chute moyenne du sédiment en fonction de sa concentration et les flux d'échange au fond notamment. Un ensemble de cas tests analytiques et comportementaux ont été traités afin de valider le modèle. La réalisation d'une campagne d'essais en laboratoire pour l'étude des phénomènes de transport d'une vase de Gironde en écoulements turbulents a permis d'établir les lois de vitesse de chute du matériau d'une part et de vérifier la capacité du code à reproduire, les phénomènes de stratification induits par les effets gravitaires d'autre part. Dans une deuxième partie, une étude théorique et expérimentale fondée sur l'approche des milieux diphasiques a été conduite pour l'étude du dépôt et de la consolidation des vases en eau calme. Un modèle monodimensionnel fournissant l'évolution de la distribution verticale des concentrations au cours du temps a ainsi été développé puis calibré à partir d'essais en colonne de sédimentation.

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Twagirimana, Sandrine. "Analyse et modélisation numérique du transport de polluants émergents et de métaux traces dans un cours d'eau, en aval d'une station d'épuration des eaux usées." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/6216.

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Abstract:

Les préoccupations de la population mondiale à l’égard des problèmes de pollution des cours d’eau et de l’environnement en général datent de longtemps et ne cessent de prendre de plus en plus d’ampleur dans le monde actuel. Bien que plusieurs recherches aient été menées en vue [de] cerner la problématique, Santé Canada et l’U.S. EPA (United States Environment Protection Agency) ont souligné le besoin de surveiller les polluants émergents, dans les effluents et les boues d'épuration des eaux usées, dans les lixiviats de sites d'enfouissement et dans les eaux réceptrices situées en aval des stations d’épuration des eaux usées (STEP). C'est dans cette optique que l’étude présente, qui vise à simuler le transport in situ de polluants émergents et de métaux traces dans un cours d’eau, en aval de l’exutoire d'une STEP municipale à l’aide du modèle hydrodynamique-environnemental Delft3D, a été élaborée. L'étude porte spécifiquement sur le plastifiant bisphénol A (BPA), 22 molécules pharmaceutiques et 6 métaux traces (Cu, Pb, Mn, Mo, V, Fe). Les données requises pour caler et valider le modèle hydrodynamique ont été mesurées in situ dans le bief étudié de la rivière Coaticook (Qc, Canada). Quant aux concentrations des substances visées requises pour la modélisation de qualité, elles ont été analysées à l’aide d’un Ultra Performance Liquid Chromatography couplé à un spectromètre de masse en tandem (UPLC/MS-MS) pour le cas du BPA et des pharmaceutiques et d’un Induced Coupled Plasma couplé à un spectromètre de masse (ICP/MS) pour le cas des métaux traces. Dans le cas du BPA et des molécules pharmaceutiques, les concentrations dans les échantillons de l’effluent de la STEP, de l’eau de surface et des sédiments étaient inférieures à leurs limites de quantification (évaluées respectivement à 3.5ppb et 10ppt). Seul l’ibuprofène a été retrouvé avec une concentration de 10ppt dans l’effluent de la STEP. Pour ce qui est des métaux traces, les concentrations respectives du Mn, V et Fe étaient de 12.9ppb, 0.15ppb et 1303ppb dans l’effluent de la STEP et de 3.3±0.6ppb, 0.06±0.04ppb, 381±65ppb dans l’eau de surface. Les concentrations du Pb et du Mo dans l’effluent et dans l’eau de surface se sont avérés inférieures à leurs LDQ. Dans les sédiments, seuls le Mn et le Fe ont été retrouvés avec des concentrations de 2261+ 967 mg/kg et de 15664+ 6040 mg/kg respectivement. Ainsi, seul le Fe et le Mn se sont avérés problématique pour la modélisation de qualité vu que les résultats d’analyse des autres substances étaient soit peu pertinents, soit en dessous des LDQ ou soit inférieurs aux critères de qualité des sédiments d'Environnement Canada et du MDDEFP. Les résultats de la modélisation ont montré qu’il existe une bonne concordance entre les résultats de modélisation de qualité et ceux observés in situ. Les erreurs relatives moyennes dans le bief étudié ont été évaluées à 27.3% (r² = 0.7) pour les hauteurs d’eau et 32.5% (r² = 0.66) pour les vitesses moyennes lors de la modélisation hydrodynamique et à 7.4 % (R² = 0.95) et de 16.10 % (R² = 0.88) respectivement sur les concentrations de Mn dans l’eau de surface et dans les sédiments lors de la modélisation de la qualité de l’eau.

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Smaoui, Hassan. "Modélisation numérique tridimensionnelle de l'hydrodynamique et des transports sédimentaires en Manche orientale et dans le sud de la Mer du Nord." Lille 1, 1996. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1996/50376-1996-428.pdf.

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Abstract:

Ce travail est consacré à la mise au point d'un modelé numérique tridimensionnel aux différences finies en zone côtière a forte marée soumise à des apports fluviatiles. D'un point de vue fondamental, nos travaux ont consisté dans un premier temps à améliorer le schéma de fermeture de la turbulence en introduisant une équation de transport de l'énergie cinétique turbulente. Dans un second temps, nous avons intègre le transport des particules sédimentaires de tailles diverses en résolvant un jeu d'équations d'advection-dispersion et en introduisant une para métrisation des processus hydro-sédimentaires a l'interface eau-sédiment. Sur un plan pratique, le code de calcul élabore a été applique à la zone côtière de la manche orientale et du sud de la mer du nord. Les résultats ont été compares a diverses mesures disponibles. Sur le plan numérique, le filtrage des parasites numériques a été amélioré. D'autre part, le code actuel étant affecte par les effets de diffusion numérique lies au schéma upwind, divers schémas localement d'ordre deux de type limiteur de pente ont été testes sur des cas schématiques bidimensionnels.

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Millet, Pierre. "Modélisation du transfert et du transport de composés organiques des matériaux dans l’eau potable : Applications aux réseaux d’eau intérieurs." Rennes, Ecole nationale supérieure de chimie, 2017. http://www.theses.fr/2017ENCR0039.

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Abstract:

Le Code de la Santé Publique fixe les exigences sur la qualité de l’eau au point d’usage et les matériaux utilisés au contact de l’eau sont soumis à l’obtention d’une Attestation de Conformité Sanitaire. Toutefois des cas de dégradation organoleptique de l’eau subsistent aux points d’usage des consommateurs. Une revue bibliographique a montré que la dégradation organoleptique de l’eau pouvait être causée par la présence de composés provenant des matériaux organiques constituant les réseaux intérieurs. Un modèle à compartiments développé modélise le transfert et le transport des composés organiques des matériaux dans l’eau. Ce type d’approche permet de coupler l’étude du transfert de composés organiques des matériaux dans l’eau et l’étude de l’hydrodynamique dans les réseaux intérieurs. Son application donne la possibilité i)- d’observer l’impact des conditions opératoires dynamiques sur la concentration en composés organiques au point de puisage ii)- de réaliser des diagnostics de réseaux pour éviter les désagréments au point d’usage et encore iii)- de quantifier les composés organiques acheminés au point d’usage dans des scénarios de puisage complexes. L’étude du transfert de composés organiques en condition dynamique a permis de montrer que la température de l’eau, l’agitation turbulente et la durée d’utilisation du matériau organique avaient un impact sur les cinétiques de migration de composés organiques. Toutefois, les expériences réalisées à l’aide du modèle à compartiments ont indiqué que la contribution de la migration en mode dynamique était négligeable devant la contribution en mode statique. En revanche, il a été vu que l’hydrodynamique pouvait avoir un impact important sur la qualité de l’eau au point de puisage notamment à cause de phénomène d’intercommunication. Enfin, l’élaboration de scénarios complexes basée sur les habitudes alimentaires des consommateurs au robinet a montré la corrélation entre les pratiques de consommation des usagers et la quantité de composés organiques ingérée. Cette démarche peut s’inscrire dans des approches de type Valeur Toxicologique de Référence basées sur la prédiction de la quantité de composés chimiques ingérés quotidiennement
The French Public Health Code sets out the requirement on tap water quality and the materials used in the contact of drinking water are subject to the Attestation of Sanitary Conformity. However, organoleptic degradation can remain in tap water. A bibliographic study has shown that organoleptic degradation could be caused by the presence of chemicals migrating from materials and by complex hydrodynamic phenomenon. A compartmental model has been developed. It models the transfer and the transport of chemicals from materials to water. This approach allows to combine the study of transfer of chemical from the material and the study of hydrodynamics in private water installations. It provides the opportunity i)- to observe the impact of dynamic operating conditions on the concentration of chemicals in tap water ii)- to make diagnostics of the installation to avoid disagreements and iii)- to study the quantity of chemicals deliver in tap water in function of consumption habits of the users. The study of chemicals transfer phenomenon in dynamic conditions has shown the impact of water temperature, turbulent agitation and duration of the use of materials on migration kinetics of chemicals. However, the experiences made with compartmental model have indicated that the leaching of chemicals in dynamic conditions was negligible compared with the leaching of chemicals in static conditions. Indeed, the static contact time is far more important that the dynamic one. However, it has been shown that the hydrodynamics could have a significant impact on tap water quality, particularly due to exchanges between different parts of the networks. Finally, the complex scenario development based on consumption habits of the users have shown that the quantity of chemicals ingest by the consumers were strongly dependant of the consumption behaviour of the users. The approach could be a part of a process like the threshold of toxicological concern based on the prediction of the daily quantities of chemicals ingest

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Mazoyer, Camille. "Modélisation des flux et du transport de polluants en rade de Toulon." Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2019. http://www.theses.fr/2019TOUL0005.

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Abstract:

Cette thèse s'est intéressée aux processus hydrodynamiques dans une baie semi-fermée telle que la Rade d Toulon et leurs importances pour la dispersion de contaminants dissous. Pour cette étude, une configuration à très haute résolution (100 m de résolution spatiale) nommée TBAY100, basée sur le modèle de circulation océanique MITgcm a été mise en place. Un emboîtement multi-modèle a été effectué pour arriver à une telle résolution, en partant d'une configuration NEMO-GLAZUR64 à 1.3 km de la Méditerranée Nord-Occidentale puis NEMO-NIDOR à 400 m du littoral Varois pour forcer correctement les frontières de TBAY100. Dans un premier temps, une analyse mathématique a permis de quantifier les échanges d'énergie pour un système simplifié pour ensuite étendre cette réflexion à la Rade de Toulon et mieux comprendre les échanges aux frontières ouvertes du domaine. Cette configuration a été ensuite validée avec diverses observations dont des données d'ADCP et des trajectoires de flotteurs qéolocalisables dérivants. Des schémas de circulation typiques dépendant des conditions hydrodynamiques et météorologiques ont été dégagés. Dans un deuxième temps, nos recherches se sont portées sur les processus de distribution de polluants en s'appuyant sur des prélèvements chimiques, principalement le cuivre relargué par les peintures-antifouling. Les hypothèses de contamination (sources et taux) ont fait l'objet d'un travail collaboratif avec une équipe de chimie. Le transport des contaminants a été analysé à l'aide de traceurs passifs implémentés dans TBAY100 et a abouti à 4 schémas de dispersion de polluants indiquant un export soit vers le Courant Nord, soit vers le Parc National Marin de Port-Cros, ainsi qu'une rétention des polluants dans la Grande Rade de Toulon. Cette maquette pourra avoir d'autres applications sociétales importantes puisqu'elle peut servir d'outil de prédiction de courants et de dispersion de contaminant dans la Rade de Toulon
This doctoral research aim was to study hydrodynamic processes in a semi-enclosed bay such as the Toulon bay and their importance for the dispersion of dissolved contaminants. For this study, a YfilY high resolution (100 m spatial resolution) configuration named TBAY100, based on the MITgcm ocean circulation model, was implemented. A multi-model nesting was carried out ta work at such a resolution, starting from a 1.3 km NEMO-GLAZUR64 configuration of the North-Western Mediterranean then a 400 m NEMO-NIDOR configuration of the Var coastline ta correctly force the TBAY100 boundaries. Firstly, a mathematical analysis aimed to guantify energy exchanges for a simplified system then this analysis has been extended ta the Toulon bay to better understand the exchanges at the domain open boundaries. This configuration was then validated with various observations inoludin ADCP data and driftin eolocalisable

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Toloni, Ivan. "Transport de nanoparticules de TiO2 en milieux poreux saturés et non saturés : expériences et modélisation." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAH018/document.

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Abstract:

Le transport de nanoparticules (NP) de dioxyde de titane (TiO2) manufacturées a été étudié dans un milieu poreux sous différentes conditions de saturation, vitesse d’écoulement et force ionique (IS). Les courbes de percée montrent que la quantité de NP retenue diminue quand la vitesse d’écoulement augmente, et qu’elle est influencée par la teneur en eau en présence d’une IS plus grande que 3 mM KCl. On peut supposer que l’interface entre eau et air (AWI) ne retient pas de NP en présence d’IS supérieurs ou égaux à 3 mM KCl. Les courbes de percées des expériences conduites en présence d’une IS de 5 mM, influencées par les profils de teneur en eau et de vitesse, ont été modélisées. Le modèle de transport 3P, qui tient en compte l’AWI et les effets de la vitesse, a été développé pour décrire la rétention des NP. Ce modèle dépend de trois paramètres et du profil de teneur en eau, modélisé à travers les paramètres hydrodynamiques identifiés auparavant. Le modèle 3P donne lieu à une meilleure description des données par rapport à celle du modèle classique, souvent utilisé en littérature. Il peut d’ailleurs être utilisé en milieu saturé comme insaturé
The transport of manufactured titanium dioxide (TiO2, rutile) nanoparticles (NP) in porous media was investigated under different saturation, water velocity and ionic strength (IS) conditions. The breakthrough curves show that the amount of retained NPs decreases when the water velocity increased and that TiO2 NP retention is influenced by the water content for values of IS larger than 3mM KCl. It can be assumed that the interface between air and water (AWI) does not retain TiO2 NPfor IS equal to, or smaller than, 3 mM KCl.The breakthrough curves with an IS of 5mM KCl, influenced by water content profile and watervelocity profile, were modeled. The 3P transport model was developed to describe the retention ofTiO2 NP, taking into account the AWI and the effects of the water velocity. This model depends on three parameters and takes into account the water content profile of the porous medium, modeled through the previously identified hydrodynamic parameters. The 3P model provides a better data description than the classic Langmuirian retention model, often used in the literature. Moreover, it can be applied under both saturated and unsaturated conditions

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Tissafi, Bouchra. "Résolution couplée des équations de l'électromagnétisme et du transport en 3D pour des applications THz : modélisation et optimisation du photo-commutateur." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112313.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur la modélisation tridimensionnelle du couplage des équations de Maxwell et de Boltzmann dans des dispositifs THz. II s'insère dans le cadre de la recherche de nouvelles sources et de nouveaux détecteurs THz utilisant des dispositifs compacts à semi-conducteurs. Le composant modélisé dans cette thèse est un photo-commutateur metal-semi-conducteur-métal sur InP qui est totalement compatible avec la technologie des circuits télecoms. Notre étude comporte trois volets principaux : 1/ Le développement d'un code maison « Maxtra3D �� pour le couplage des équations de l'électromagnétisme et du transport (modèle de la dérive-diffusion et modèle hydrodynamique). Ainsi, une étude comparative entre le logiciel de l'IRCOM qui est basé sur la FDTD à pas constant, le logiciel de LGEP basé sur la méthode des éléments finis et notre logiciel qui est basé sur la FDTD à pas variables nous a confirmé la pertinence de notre choix de modélisation. 2/ Evaluation des sources de pertes dans le guide coplanaire qui constitue l'environnement de génération et de propagation de l'onde THz. 3/ Etude paramétrique du photo-commutateur et optimisation de son rendement en fonction de sa géométrie. D'autres géométries de photo-commutateur THz ont été modélisées dans le cadre de cette optimisation
This thesis investigates the three-dimensional modelling of Maxwell equations coupled with Boltzmann equation in THz devices. This work is part of the search for new optoelectronic devices operating at THz frequency. The modelled device in this thesis is a metal-semiconductor-metal photoconductive switch (PCS) fabricated on InP which is fully compatible with the technology of telecom circuits. This thesis deals with three important topics: 1/ The dévelopment of IEF-made code "Maxtra3D" that coupled equations of electromagnetism and Transport (model drift-diffusion and hydrodynamic model). Thus, to confirm the relevance of our modelling choices, we compare our software based on the FDTD method with variable mesh with two other software: IRCOM software that is based on FDTD method with constant mesh and LGEP software based on finite element method. 2/ Evaluation of loss origins in the coplanar waveguide that provides the environment for the generation and propagation of the THz wave. 3 / Parametric study and optimization of PCS. Other PCS geometries were modelled as part of this optimization

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Noiriel, Catherine. "Contribution à la détermination expérimentale et à la modélisation des différents processus contrôlant l'évolution géochimique, structurale et hydrodynamique des roches fissurées carbonatées." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012048.

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Abstract:

Ce travail a porté sur l'application de la microtomographie à rayons X à la caractérisation de la géométrie de fractures et milieux poreux soumis à des réactions de dissolution, afin de mieux comprendre les relations existant entre les réactions chimiques, les modifications de géométrie, et l'évolution des écoulements et du transport réactif. Les observations ont permis de mettre en évidence la nature instable des phénomènes de dissolution, qui peuvent conduire à une augmentation rapide de la perméabilité. L'implication de la minéralogie et de la texture des roches naturelles paraît également déterminante dans l'évolution de la rugosité des surfaces, du transport des éléments à l'interface eau-minéral, et des motifs de dissolution. Le modèle de transport réactif HYTEC a ensuite été utilisé afin de mettre en évidence le rôle de la géométrie, de la relation porosité - diffusivité, et de la valeur des nombres de Damköhler et de Péclet dans l'évolution du transport des espèces en solution.

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Aubreton, Anne. "Modélisation et étude expérimentale d'un plasma métallique créé par ablation laser." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30057.

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Claro, Barreto Alejandro. "Expérimentation et modélisation de l'hydrodynamique et de la dispersion de la pollution particulaire au sein des déversoirs latéraux." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI083.

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Abstract:

Les déversoirs d’orages (DO) d’un système de collecte sont la principale source de pollution des milieux récepteurs en temps de pluie. La maîtrise des flux de pollution déversés par ces DO requiert l’étude de l’hydrodynamique et du transport de polluants véhiculés généralement sous forme particulaire en suspension. L’ensemble des travaux expérimentaux et numériques s’est intéressé à l’hydrodynamique et à la dispersion des polluants particulaires au niveau des déversoirs latéraux aux échelles laboratoire et terrain. L’écoulement tridimensionnel est caractérisé grâce aux données suivantes : la hauteur d’eau, le débit, le champ de vitesse et l’énergie cinétique turbulente. La dispersion des polluants particulaires est étudiée à l’aide de la répartition massique à l’échelle pilote et de la concentration et du flux de pollution en DBO5 déversés à l’échelle terrain. Cette étude a permis de valider pour la première fois, à notre connaissance, l’approche numérique 3D basée sur la mécanique des fluides numérique (CFD, en anglais) appliquée au cas d’un déversoir latéral complexe soumis à l’autosurveillance réglementaire grâce aux données in situ de hauteurs d’eau, débits amont et débits déversés, collectées par Valence Romans Agglo. Les résultats d’analyse des premières campagnes montrent que le critère de conformité réglementaire lié au flux de pollution déversé en temps de pluie s’avère être adapté au fonctionnement du système de collecte de la ville de Valence. En effet, la concentration en DBO5 déversée par le principal DO est inférieure à celle mesurée en entrée de la station de traitement. Ces travaux confirment l’emploi de l’approche CFD et des essais en laboratoire comme outils opérationnels permettant (i) de comprendre le comportement hydrodynamique d’un DO en temps de pluie, (ii) d’analyser la conformité d’un système de collecte et (iii) d’évaluer et d’améliorer la mise en place de l’autosurveillance
Combined sewer overflows (CSO) in a sewer system are the main source of pollution for the receiving environments during wet weather. The control of pollution flux discharges by CSO requires the study of hydraulics and pollutant transport, conveyed mostly as suspended particles. All experimental and numerical simulations have focused on hydrodynamics and the dispersion of particulate pollutants within side weirs at laboratory and field scales. The tridimensional flow is characterized by means of the water height, flowrate, velocity and turbulent kinetic energy fields. The particulate pollutant dispersion is studied by means of the mass distribution at laboratory scale and the BOD5 concentration and flux discharged at field scale. This study validated for the first time, to our knowledge, the 3D numerical approach based on the computational fluid dynamics (CFD) applied to the case of a complex side weir subjected to regulatory self-monitoring using in situ data of water heights, upstream flows and discharged flows, collected by Valence Romans Agglo. The first campaigns show that the regulatory compliance criterion linked to the flow of pollution discharged in rainy weather is proving to be adapted to the functioning of the sewer system of the city of Valence. Indeed, the concentration of DBO5 discharged by the main CSO is lower than that measured at the entrance of the wastewater treatment plant. This work confirms the use of CFD and laboratory tests as operational tools allowing (i) to understand the hydrodynamic behaviour of CSO in wet weather, (ii) to implement self-monitoring and (iii) to analyse sewerage system compliance

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Fauré, Marie-Hélène. "Migration de particules et solutés en milieu poreux : modélisation du transport simultané de particules argileuses et de radionucléides sous l'effet d'un gradient de salinité." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL046N.

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Abstract:

La compréhension des mécanismes qui contrôlent le transport de particules et de radionucléides dans les milieux poreux naturels ou artificiels est un élément clé dans l'évaluation de la sureté des sites de stockage de déchets radioactifs. Une étude expérimentale a été entreprise afin de caractériser la mobilité des particules argileuses d'un milieu non consolidé sable-bentonite 5% placé dans une colonne de laboratoire au contact d'une solution saline percolante. Une méthode originale de chromatographie de gradient de salinité a permis de mettre en évidence et de quantifier des comportements types: existence de seuils de déstabilisation des particules, apparition de chemins préférentiels, formation de zones stagnantes qui échangent avec l'eau en écoulement. L’approche modélisatrice a consisté à prendre en compte une loi de distribution des particules entre la surface du milieu poreux et la phase aqueuse au contact du solide, fonction de la concentration de chlorure de sodium. Cette fonction de distribution couplée d'une part avec un modèle d'adsorption des radionucléides et d'autre part avec un modèle de transport type convectif dispersif avec zones stagnantes, a permis de simuler le transport de solutés et de particules lors d'une modification des conditions de l'environnement salin. Le modèle a été validé sur des expériences d'injections transitoires de césium, calcium, neptunium, dans un gradient de chlorure de sodium

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Duka, Anesti. "Caractérisation et modélisation du séchage de solides divisés dans un réacteur à lit transporté vibro-fluidisé." Compiègne, 1995. http://www.theses.fr/1995COMPD847.

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Abstract:

L'objet de cette recherche porte sur la caractérisation d'un lit transporté vibro-fluidisé (L. T. V. F. ), nouveau procédé continu de traitement thermique des produits granulaires ou pulvérulents. Nous nous sommes intéressés principalement à l'opération unitaire de séchage et à la modélisation des phénomènes thermiques et hydrodynamiques mis en jeu lors d'une telle opération. Les aspects énergétiques liés aux opérations de séchage conduisent soit à des cinétiques lentes et des installations encombrantes, soit à des cinétiques rapides et des rendements énergétiques faibles. La technique du réacteur à lit transporté vibro-fluidisé permet d'assurer des coefficients de transfert élevés en raison de la mise en fluidisation du solide, un faible encombrement et des pertes thermiques limitées. Cependant le nombre important de paramètres géométriques et opératoires, qui permettent d'autre part une grande adaptabilité du système, rend nécessaire la modélisation des phénomènes hydrodynamiques et thermiques complexes s'y produisant. La difficulté est encore accrue en raison de la variété des propriétés physiques des produits traités. Notre recherche vise à progresser dans ce domaine en particulier en caractérisant l'hydrodynamique et les transferts thermiques du L. T. V. F. Sur différents produits. Cette caractérisation consiste en l'étude de l'effet des paramètres opératoires tel que le débit, la température, la fréquence de vibration (c'est à dire indirectement, la vitesse de transport et le taux de remplissage du L. T. V. F. ) sur le séchage des solides divisés.

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Drouzy, Marion. "Etude de l'impact terrigène naturel et anthropique sur un système lagonaire tropical grâce à une approche de modélisation 3D hydro-sédimentaire liée à un réseau de mesures." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0455.

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Abstract:

L'adaptation d’un modèle hydrodynamique au lagon de Nouvelle-Calédonie, potentiellement impacté par l’activité nickélifère, est ici présentée ainsi que sa mise en oeuvre comme moyen de gestion spatio temporelle des risques de pollution. Le modèle MARS3D a permis l'étude de la dispersion de matière dissoute issue des rivières et son évolution sous l’influence de différents forçages physiques. Un temps de résidence caractéristique de l’hydrodynamique, calculé au moyen du modèle et dénommé le « local e-Flushing time » a été proposé afin de déterminer les zones aux temps de résidence les plus longs, et par conséquent, la prédiction des aires de stagnation d’éventuels polluants dans la colonne d’eau, en fonction des conditions de vent et de marée. Cet indicateur constitue un outil informatif prévisionnel, facilement et rapidement exploitable dans une approche d’estimation des risques de pollution. La mise en place du couplage entre le module hydrodynamique existant et le module sédimentaire a constitué la dernière phase des travaux de thèse. Une importante phase de test des différentes options de paramétrage a été nécessaire afin de reproduire les caractéristiques sédimentaires mesurées in situ. Plusieurs informations restent manquantes ce qui rend complexe l’utilisation du module à des fins prévisionnelles. Toutefois, l’influence des apports terrigènes sur l’ensemble du domaine modélisé a été mise en évidence, soulevant les potentiels risques de pollution liés à la fixation des contaminants sur les particules déposées
This thesis presents the adaptation of a hydrodynamic model to the lagoon of New Caledonia, potentially impacted by nickel activity. Hydrodynamic modeling is a tool for estimating and managing spatiotemporal risks for downstream areas. The MARS3D model has been implemented to study the dispersion of a dissolved material (tracer) from rivers. The tracking of this tracer, under the influence of different physical forcings, made it possible to apprehend the fate of dissolved pollutants potential from the mining industry. A residence time characteristic of hydrodynamics, calculated using the model and called the local e-Flushing time (eFTs), has been proposed to determine the zones with the longest residence times, and therefore the prediction of stagnant areas of possible pollutants in the water column, depending on wind and tidal conditions. This indicator is a predictive information tool, easily and quickly exploitable in an approach to estimate pollution risks. The last phase of the thesis work was the implementation of the coupling between the existing hydrodynamic module and the sedimentary module. An important test phase of the various parameterization options was necessary to reproduce the sedimentary characteristics measured in situ. Several pieces of information remain missing, which makes it difficult to use the module for forecasting purposes. However, the influence of terrigenous inputs on the entire modeled domain has been highlighted, raising the potential pollution risks via fixation of contaminants on deposited particles

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Gallego, Samy. "Modélisation Mathématique et Simulation Numérique de Systèmes Fluides Quantiques." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00218256.

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Abstract:

Le sujet de la thèse porte sur l'étude d'une nouvelle classe de modèles de transport quantique: les modèles fluides quantiques issus du principe de minimisation d'entropie. Ces modèles ont été dérivés dans deux articles publiés en 2003 et 2005 par Degond, Méhats et Ringhofer dans Journal of Statistical Physics en adaptant au cadre de la théorie quantique la méthode des moments développée par Levermore dans le cadre classique. Cette méthode consiste à prendre les moments de l'équation de Liouville quantique et à fermer ce système par un équilibre local (ou Maxwellienne quantique) défini comme minimiseur d'une certaine entropie quantique sous contrainte de conservation de certaines quantités physiques comme la masse, le courant, et l'énergie. Le principal intérêt des modèles quantiques ainsi obtenus provient du fait qu'étant macroscopiques, ils sont biens moins coûteux numériquement que des modèles microscopiques comme l'équation de Schrödinger ou l'équation de Wigner, et de plus, ils prennent en compte implicitement des effets de collision bien plus difficiles à modéliser à un niveau microscopique. Le but de cette thèse est donc de proposer des méthodes numériques pour implémenter ces modèles et de les tester sur des dispositifs physiques adéquats.
Nous avons donc commencé dans le chapitre I par proposer une discrétisation du plus simple de ces modèles qu'est le modèle de Dérive-Diffusion Quantique sur un domaine fermé. Puis nous avons décidé dans le chapitre II et III d'appliquer ce modèle au transport d'électrons dans les semiconducteurs en choisissant comme dispositif ouvert la diode à effet tunnel résonnant. Ensuite nous nous sommes intéressés au chapitre IV à l'étude et l'implémentation du modèle d'Euler Quantique Isotherme, avant de s'attaquer aux modèles non isothermes dans le chapitre V avec l'étude des modèles d'Hydrodynamique Quantique et de Transport d'Énergie Quantique. Enfin, le chapitre VI s'intéresse à un problème un petit peu différent en proposant un schéma asymptotiquement stable dans la limite semi-classique pour l'équation de Schrödinger écrite dans sa formulation fluide: le système de Madelung.

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Le, Bars Yoann. "Modélisation de la dynamique océanique barotrope dans l'estuaire et le plateau amazoniens." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00494238.

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Abstract:

À la frontière entre les continents et les océans, les marges continentales sont le siège de la grande majorité des apports de matière - dissoutes et solides, organiques et inorganiques - d'origine continentale vers l'océan. Elles sont aussi directement en contact avec les masses d'eau océaniques qui échangent de la matière et des éléments avec ces marges. L'érosion et le transport par les rivières étant une des sources essentielles des éléments chimiques à l'océan, la remise en suspension de matériel sédimenté et les forts mélanges d'eau favorisent les transferts de matière du continent vers l'océan. Le projet Amandes a pour objectif l'étude de ces échanges entre continents et océans, en étudiant le cas particulier du transport d'éléments en provenance des montagnes andines vers l'océan Atlantique par le système amazonien. Trois disciplines complémentaires - géochimie continentale et marine, océanographie physique et modélisation hydrodynamique (incluant l'assimilation de données) - sont associées pour atteindre ces objectifs. Parmi les modèles de la zone existants, aucun ne répond aux besoins du projet Amandes. Cette thèse a consisté à établir un nouveau modèle, qui permettra d'explorer en profondeur le problème du transport, c'est-à-dire le déplacement de toute la colonne d'eau et ce qu'elle contient, par exemple des sédiments. Cependant, établir un nouveau modèle hydrodynamique dans le but d'étudier le transport de matériaux par le fleuve Amazone dans l'océan Atlantique était un sujet trop ambitieux pour une seule thèse. En conséquence, nous nous sommes attachés à établir les bases d'un modèle qui sera étendu par la suite. Pour répondre à ses besoins de modélisation, le projet Amandes a opté pour le modèle à grilles non-structurées T-UGOm. L'avantage des grilles non-structurées est leur grande souplesse, qui leur permet de s'adapter finement aux spécificités géographiques de la zone modélisée. Dans le cas de l'estuaire de l'Amazone, où la géographie peut être complexe, cette particularité est un avantage critique. Pour appliquer T-UGOm au cas de l'Amazone, il a fallu préciser certains schémas numériques. Également, l'estuaire étant une zone de fortes marées, avec des fonds de faibles profondeurs sur de grandes étendues et soumise à de forts courants, le frottement de fond a une influence primordiale. Nous avons donc apporté un effort important pour affiner la prise en compte de ce frottement par le modèle. D'autre part, tant la faiblesse des fonds marin que la complexité de la géographie induisent également une forte influence du trait de côtes et de la bathymétrie. En conséquence, une part importante des efforts a été dédiée à établir un trait de côtes et une bathymétrie de la zone aussi précis que possible. La marée étant le phénomène hydrodynamique de plus forte amplitude dans la zone, nous nous sommes focalisés sur sa modélisation. Les développements évoqués précédemment ont permis, lorsque l'on compare notre meilleure solution de marée avec les données in situ et satellites, d'améliorer sensiblement la modélisation de la marée. En comparant notre meilleure solution avec celles déjà publiées, celle-ci est plus proche des données collectées. Ceci ouvre la voie à une modélisation hydrodynamique plus complète, en particulier du transport.

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Bourgade, Jean-Pierre. "Obtention de modèles de diffusion à partir d'équations cinétiques : modélisation, étude mathématique et simulation." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008808.

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Cette thèse porte sur la modélisation du transport électronique dans les semi-conducteurs. Des modèles de diffusion sont couramment utilisés (modèles de type Dérive Diffusion), mais ils s'avèrent imprécis pour de petites échelles (composants nanométriques) et des systèmes hors équilibre (régimes transitoires). Les modèles cinétiques, très précis, sont généralement trop coûteux en temps de calcul pour permettre une utilisation dans des contextes physiques réalistes. Les modèles Spherical Harmonics Expansion (SHE) représentent un intermédiaire intéressant entre ces deux types de modèles. Les modèles SHE sont des modèles de diffusion dans l'espace position-énergie qui sont théoriquement adaptés à la modélisation de systèmes de particules proches de l'équilibre (mais pas forcément d'un équilibre Maxwellien, contrairement aux modèles de Dérive Diffusion), la thermalisation étant le fait de collisions de type élastique. Dans cette thèse, nous avons proposé des modèles de type SHE couplé qui permettent de modéliser des particules interagissant avec le milieu environnant de façon inélastique. Un modèle SHE couplé est introduit pour décrire les interactions entre électrons et phonons dans les semi-conducteurs. Un autre modèle de type SHE couplé est proposé pour modéliser des situations où la diffusion est engendrée par des collisions entre les particules considérées (électrons par exemple) et les parois du matériau dans lequel elles évoluent. Une étude numérique montre que les modèles de type SHE et SHE couplé donnent une représentation fidèle de la réalité (montrant de faibles différences avec des modèles cinétiques), même lorsque les collisions considérées sont fortement inélastiques. Enfin, nous proposons une hiérarchie de modèles SHE quantiques pour la description de systèmes de très petite échelle, lorsque le transport électronique aussi bien que les interactions avec le milieu sont régies par la mécanique quantique. Ces modèles dissipent une entropie quantique.

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Payo, Payo Marta. "Modélisation du transport sédimentaire et des interactions morphodynamiques par les courants de turbidité dans les canyons sous-marins. Application à la Méditerranée Occidentale." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0117/document.

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Abstract:

Les courants de turbidité dans les canyons sous-marins contribuent largement au transfert sédimentaire à travers des marges continentales. L’étude géologique des canyons sous-marins et des systèmes turbiditiques associés a permis des avancées fondamentales dans la compréhension de l’évolution des courants de turbidité.Ces études sont cependant limitées à des interprétations a posteriori, basées sur la répartition des dépôts et des évidences morphologiques. Cette thèse vise à l’application de la modélisation numérique des courants de turbidité, sur la base des processus physiques, à deux canyons sous-marins de la côte Méditerranée Occidentale.Des courants de turbidité liés au chalutage de fond sont modélisés dans le canyon de La Fonera. Les résultats du modèle permettent de spatialiser ce transport; ainsi le modèle peut être un point de départ pour l’identification de zones de pêche au chalut avec un moindre impact. L’absence d’un plateau continental au niveau de Nice a permis une alimentation continue du système turbiditique du Var indépendamment des variations du niveau marin. Ainsi ce système s’avère un laboratoire naturel pour l’étude du contrôle climatique sur l’activité turbiditique. L’influence des forces de Coriolis dans l’évolution spatiale des courants de turbidité et dans la construction de la Ride sédimentaire du Var est modélisée et mise en évidence pour la première fois.La modélisation numérique des courants de turbidité ne peut pas fournir à présent des résultats de qualité prédictive du fait de la quantité limitée d’information disponible pour établir les conditions initiales de l’écoulement qui impactent largement son évolution et dépôts. Malgré ce fait, la modélisation numérique permet d’élargir les interprétations du fonctionnement sédimentaire des canyons étudiés, d’identifier les chemins empruntés par les écoulements et leur dépôt final et de mieux préparer des cibles (mouillages et carottage) lors des campagnes à la mer
Turbidity currents in submarine canyons are the main contribution for sediment transfer across the continental margins. Geological studies of submarine canyons and associated turbiditic systems for more than 30 years led to an extraordinary breakthrough in the understanding of how turbidite systems evolve. However, these studies remain limited to a posteriori interpretations, based on the distribution of deposits and morphological evidences. The overarching aim of this thesis is to apply a 2DH process-based model to simulate large-scale turbidity currents on two different submarine canyons in the western Mediterranean coast.The work in La Fonera canyon, in the Catalan margin, focuses on the modelling of sediment transport and accumulation resulting from trawling activities on the canyon flanks. The numerical process-based provides a 3D visualization of potential trawling impacts on sediment dynamics. The study represents a starting point for the assessment of the sedimentary impact of bottom trawling in deep continental margins. The present work can help in the identification of trawling areas with lesser impacts. The Var Sedimentary System, located in the vicinity of Nice (France), is connected to the Var River during both low and high-stands and it can be considered as a natural laboratory for the study of the climatic control on the turbiditic activity. The influence of Coriolis forces on the spatial evolution of the hyperpycnal flows and hence in the construction of the Var Sedimentary Ridge (VSR) is evidenced and supported for the first time.The major drawback is the limited amount of information for the necessary initial and boundary conditions; hence modelling results might not be of predictive quality. However, modelling results provide a full-scale vision of the system allowing the identification of sediment pathways and deposition areas on the basis of physical processes and enlarge the present knowledge of the canyons studied. The results obtained may help in the identification of strategic mooring and coring sites to further advance the state of our knowledge on sediment dynamics of the different cases studies

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Martin, Laurent. "Fonctionnement écologique de la Seine à l'aval de la station d'épuration d'Achères: données expérimentales et modélisation bidimensionnelle." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2001. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005463.

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Abstract:

Les travaux du PIREN-Seine, dans lesquels s'inscrit mon travail de thèse, se sont dès le début orientés vers la recherche d'une description du fonctionnement écologique du système aussi déterministe que possible. Dans ce but, l'approche adoptée consiste à décrire les organismes et constituants ainsi que les processus qui ont une influence sur la qualité de l'eau dans le réseau hydrographique. La modélisation a été l'un des outils utilisés pour améliorer notre connaissance des processus et ainsi aider les différents acteurs de l'eau à la prise de décision. Pour étudier l'impact des rejets urbains dans les zones fortement influencées par l'activité humaine, il a été décidé de mettre en oeuvre un modèle bi-dimensionnel plan capable de simuler de façon précise le devenir des différents polluants rejetés en Seine. Grâce à la collaboration entre l'École des Mines et la Direction Études et Recherches d'Électricité de France, nous avons pu utiliser le code de calcul hydrodynamique aux éléments finis, TELEMAC 2D, d'E.D.F. Une première étape a consisté à mettre en oeuvre ce modèle dans le bief de Seine caractérisé par les rejets de la station d'épuration d'Achères pour estimer les vitesses de l'écoulement et les hauteurs d'eau à l'étiage et de connaître, entre autres, le temps de résidence de l'eau pour quelques situations permanentes de bas débit. Les travaux antérieurs du PIREN-Seine ont largement montré que la pollution d'origine organique était étroitement liée aux particules. Bien que l'essentiel du flux de matériel particulaire soit transporté au cours des crues, l'étude du transport en période d'étiage ne doit pas être négligée. La dilution des rejets urbains par l'eau de Seine est plus faible en période d'étiage. Le dépôt est plus intense, le matériel qui le constitue est fortement pollué et les zones de stockage sont plus nombreuses. Il nous est donc apparu important de simuler convenablement le transport solide pour la Seine à l'étiage. Nous avons alors modifié le modèle de transport bi-dimensionnel d'EDF, SUBIEF 2D. La navigation, intense dans cette partie du fleuve, joue un rôle considérable sur les temps de résidence des particules et ainsi sur le devenir des produits contaminants peu ou non solubles. Nous avons donc développé un module de remise en suspension qui prend en compte de façon précise la circulation fluviale : la modélisation du courant de retour, du champ de vitesses généré sur le lit de la rivière par les jets d'hélice, l'utilisation d'une formulation énergétique des processus de dépôt/érosion basée sur la capacité de transport d'un écoulement, nous permet de reproduire les concentrations en MES mesurées dans la colonne d'eau sur l'ensemble du domaine lors des différentes campagnes organisées. Nous en tirons des informations sur la quantité de particules sédimentées dans le bief, la localisation des dépôts frais et le temps de transfert moyen des particules en périodes de basses eaux. Nous appuyant sur le modèle hydraulique et de transport précédemment défini, nous avons mis en place un module biologique reprenant le schéma conceptuel du modèle RIVE utilisé dans le PIREN-Seine. Nous simulons le cycle de l'oxygène en relation avec celui du carbone. Les processus modélisés sont le développement phytoplanctonique, la dégradation de la matière organique par les bactéries hétérotrophes et la production/consommation d'oxygène associée. Une ré-aération à l'interface air-eau est aussi prise en compte. Le modèle simule les évolutions de 24 variables d'état relatives à la colonne d'eau et à la vase non consolidée déposée sur le lit du fleuve. Les processus d'échange entre la colonne d'eau et les sédiments, qu'ils soient diffusifs ou contraints par le dépôt et l'érosion, ont été introduits explicitement dans le modèle. La couche de vase est également le siège de réactions biologiques. Les résultats des simulations pour différents étiages sont confrontés aux données expérimentales dont nous disposons. Ces résultats montrent que la conceptualisation retenue pour le modèle de simulation de la qualité de l'eau est adaptée à la simulation des processus qui dominent dans ce secteur. Une comparaison entre le modèle ProSe, développé à l'École des Mines de Paris, dans ses versions mono-dimensionnelles et à tube de courant, et le modèle bi-dimensionnel TELEMAC-SUBIEF a été réalisée. Cette intercomparaison permet, d'une part, de valider les développements réalisés au sein de SUBIEF 2D, le modèle ProSe ayant été validé dans de nombreuses situations et, d'autre part, de montrer les différences de comportement des modèles mono et bi-dimensionnels dans le secteur d'étude.

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Sangam, Afeintou. "Modélisation et similation numérique du transport de particules chargées et de la génération de champs magnétiques dans un plasma pour la fusion par confinement inertiel." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13428.

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Abstract:

Dans le contexte de la production d'énergie de fusion par confinement inertiel, le couplage entre le transport des électrons et la génération des champs magnétiques est un processus crucial. Nous avons développé un nouveau modèle macroscopique capable de prendre en compte ces phénomènes. Ce modèle nous a permis d'analyser l'influence exacte des instabilités de Weibel. A cause de la raideur des équations, nous avons dérivé un nouveau solveur numérique avec lequel des simulations réalistes ont été obtenues et analysées.

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Lagneau, Vincent. "Modélisation des couplages entre réactions géochimiques et processus hydrodynamiques en milieu poreux - applications au stockage de CO2 et à l'exploitation d'uranium." Habilitation à diriger des recherches, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00879817.

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Abstract:

Ce mémoire fait un point sur seize années de recherche dans le domaine du transport réactif, depuis mes travaux de thèse en 1997. Ces recherches s'articulent autour de deux axes équilibrés : d'une part le développement du programme de transport réactif Hytec, d'autre part l'application de ce modèle dans différents domaines. Les deux premières parties du rapport détaillent certains points marquants, pour la plupart publiés ou en cours de publication, de ces travaux de recherche en suivant la double logique développement et applications. La dernière partie propose une réflexion sur des pistes de prolongement de ces recherches. Développement d'outil de transport réactif La première partie, très numérique, détaille le fonctionnement du code Hytec auquel j'ai participé depuis mon arrivée dans le laboratoire. Les équations sous-jacentes du modèle sont décrites. Les méthodes de résolution reposent sur une discrétisation volumes finis sur des éléments de Voronoï pour toute la partie hydrodynamique (écoulement, transport et thermique). Le couplage entre la chimie et le transport est résolu de manière séquentielle itérative. Des développements spécifiques sont ensuite présentés. La prise en compte de la rétroaction de la chimie sur le transport exige des méthodes de couplage spécifiques pour assurer la convergence vers la solution : son effet doit être intégré au coeur du couplage entre chimie et transport. La simulation de milieux à double porosité peut être simulée de manière très élégante en dédoublant les mailles chimiques. L'intégration des gaz a des implications sur la résolution de l'écoulement (et la nécessité de résoudre simultanément les équations en pression et en teneur en gaz), le transport (de la phase gaz indépendamment de la phase aqueuse) et le couplage avec la chimie et l'équilibre eau-gaz. Applications Le code Hytec est utilisé dans de nombreux domaines, dans l'équipe et à l'extérieur no- tamment par les membres du consortium de développement Pôle Géochimie Transport. Deux familles d'applications sur lesquelles j'ai particulièrement travaillé ces dernières an- nées sont détaillées. Le stockage géologique de CO2 est une technologie intéressante pour limiter les émissions de gaz à effet de serre. Avant que la technologie soit déployée, il est indispensable de démontrer son efficacité. Les méthodes détaillées s'attachent à vérifier la durabilité des barrières de stockage : puits et couverture. L'exploitation d'uranium par ISR est une technique utilisée pour les gisements de fort tonnage mais faible teneur. Elle consiste à faire circuler des fluides dans le gisement pour dissoudre et extraire l'élément visé. La simulation par transport réactif est particulière- ment bien adaptée pour décrire les phénomènes. Les travaux détaillés visent à simuler la formation des gisements et leur exploitation.

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Gharbi, Mohamed. "Etudes des crues et du transport sédimentaire associé - Application au bassin versant de la Medjerda." Thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://www.theses.fr/2016INPT0008/document.

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Abstract:

En Tunisie, les problèmes des inondations et du transport sédimentaire se posent de façon critique, en particulier au niveau du bassin versant de la Medjerda. En effet, depuis la mise en service du barrage de Sidi Salem (1981) sur le bassin de la Medjerda, des modifications du régime d’écoulement en aval sont apparues sous la forme d’une diminution de la débitance. Cette diminution a eu pour conséquence d’abaisser la capacité de l’Oued à transporter les sédiments et de favoriser leur dépôt. Ceci a provoqué un engraissement du lit, et par conséquent, une occurrence accrue des inondations. Le recours à la modélisation numérique s’avère nécessaire pour mieux comprendre ce risque. Une première partie de ce travail se rapporte à une étude expérimentale menée au niveau d’une installation expérimentale de l’Institut National Agronomique de Tunisie (INAT). L’objectif est de visualiser l’évolution morphologique du fond d’un canal constitué de sable fin sous l’effet d’un écoulement permanent à faible pente. Des simulations numériques ont été effectuées avec différentes lois de transport solide par charriage sur des données expérimentales. L’objectif est de vérifier l’applicabilité de ces lois pour la prédiction de la capacité du transport solide par charriage. Des tests de l’effet du diamètre des matériaux sur la variation du taux de sédiments transportés ont été réalisés. Enfin, des simulations avec différentes formules disponibles sous SISYPHE couplé avec TELEMAC 2D ont été effectuées, pour prédire l’évolution de la couche de sable fin dans le canal. Dans une seconde partie, des simulations de la Medjerda avec des modèles hydrauliques 1D et 2D ont été réalisées. Ces simulations ont concerné les crues récentes pour lesquelles des données sont disponibles, en particulier la crue spectaculaire de janvier 2003, et la crue la plus récente survenue en février 2012. Dans un premier temps, des simulations numériques 1D ont été réalisées via les deux logiciels MIKE 11 et HEC RAS afin de contrôler le comportement de la ligne d’eau lors de ces crues. Dans un second temps, des modélisations hydrauliques bidimensionnelles 2D via le code TELEMAC 2D ont été effectuées ; le but était de déterminer l’étendue de la crue et d’identifier les zones sensibles à l’inondation. La dernière partie de ce travail porte sur l’étude du transport sédimentaire au niveau de la Medjerda. Dans un premier temps, une modélisation unidimensionnelle (1D) du transport solide total lors de la crue de 2003 le long de la moyenne vallée de la Medjerda. Une analyse de l’influence des quantités de matériaux transportés lors des crues sur l’évolution géomorphologique de la Medjerda a été faite. Dans un second temps, une modélisation bidimensionnelle (2D) du transport solide a été réalisée en utilisant SISYPHE couplé avec TELEMAC 2D. Enfin, une nouvelle approche de calcul du transport sédimentaire par charriage, basée sur le modèle d’érosion-déposition de Charru, (2006) a été testée. À l’issue de ce travail, une étude comparative entre les différents résultats obtenus, pour vérifier la validité de ces approches pour le cas de la Medjerda, a été effectuée
In Tunisia, the problem of floods and sediment transport is critically arising, especially in the Medjerda watershed. Since the construction of Sidi Salem dam, there is a remarkable morphological change, especially on the downstream side. We note a gradual enhancement of the river bed in the downstream direction and therefore, increased occurrence of floods. So, the use of numerical modeling is needed to better understand this risk. An experimental study carried out in a rectangular inclinable flume at the National Institute of Agronomy of Tunisia (INAT). The aim is to visualize the morphological evolution of the channel bottom consisting of fine sand under permanent flow. In the first part, a comparative analysis was conducted between bed load transport rates models with experimental data, in order to test and validate the new bed load model proposed by Lajeunesse et al. (2010), then to check the grain size effect on the sediment transport capacity. After that, we are interested in the study of the morphological evolution in rivers. It was performed through numerical modeling using SISYPHE coupled with TELEMAC 2D. The aim is to analyze the morphological changes in the channel bottom. In the second part, several simulations have been conducted between 1D and 2D hydraulic models. These simulations concerned the recent floods for which data are available, especially the flood in January 2003 and the latest floods occurred in February 2012. Initially, a 1D hydraulic model using the MIKE 11 and HEC RAS software was performed in order to control the behavior of the water line profile during these floods. Secondly, a twodimensional hydraulic model was conducted using the code TELEMAC 2D in order to determine flood extent and to identify flood sensitive areas. The last part of this work will focus on the study of sediment transport at the Medjerda. Initially, we conducted a one-dimensional modeling (1D) of the total sediment transport along the middle valley of the Medjerda river. An analysis of the influence of the amounts of the materials transported by the Medjerda during flood was performed to determine their effects on the river morphological evolution. Secondly, a two-dimensional modeling was performed (2D) of sediment transport using the code SISYPHE coupled with TELEMAC 2D was also performed. We became interested in the study of sediment transport by thrusting only, to see the effect of this transport mode to the morphological evolution. In addition, we opted for a new approach to calculation of bed load sediment transport model based on the erosion -deposition Charru (2006). At the end of this work, a comparative study between the different results to see the validity of this new approach to the case of Medjerda was considered

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Mallet, Jessy. "Contribution à la modélisation et à la simulation numérique multi-échelle du transport cinétique électronique dans un plasma chaud." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14584/document.

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Abstract:

En physique des plasmas, le transport des électrons peut être décrit d'un point de vue cinétique ou d'un point de vue hydrodynamique.En théorie cinétique, une équation de Fokker-Planck couplée aux équations de Maxwell est utilisée habituellement pour décrire l'évolution des électrons dans un plasma collisionnel. Plus précisément la solution de l'équation cinétique est une fonction de distribution non négative f spécifiant la densité des particules en fonction de la vitesse des particules, le temps et la position dans l'espace. Afin d'approcher la solution de ce problème cinétique, de nombreuses méthodes de calcul ont été développées. Ici, une méthode déterministe est proposée dans une géométrie plane. Cette méthode est basée sur différents schémas numériques d'ordre élevé . Chaque schéma déterministe utilisé présente de nombreuses propriétés fondamentales telles que la conservation du flux de particules, la préservation de la positivité de la fonction de distribution et la conservation de l'énergie. Cependant, le coût de calcul cinétique pour cette méthode précise est trop élevé pour être utilisé dans la pratique, en particulier dans un espace multidimensionnel.Afin de réduire ce temps de calcul, le plasma peut être décrit par un modèle hydrodynamique. Toutefois, pour les nouvelles cibles à haute énergie, les effets cinétiques sont trop importants pour les négliger et remplacer le calcul cinétique par des modèles habituels d'Euler macroscopiques. C'est pourquoi une approche alternative est proposée en considérant une description intermédiaire entre le modèle fluide et le modèle cinétique. Pour décrire le transport des électrons, le nouveau modèle réduit cinétique M1 est basé sur une approche aux moments pour le système Maxwell-Fokker-Planck. Ce modèle aux moments utilise des intégrations de la fonction de distribution des électrons sur la direction de propagation et ne retient que l'énergie des particules comme variable cinétique. La variable de vitesse est écrite en coordonnées sphériques et le modèle est défini en considérant le système de moments par rapport à la variable angulaire. La fermeture du système de moments est obtenue sous l'hypothèse que la fonction de distribution est une fonction d'entropie minimale. Ce modèle satisfait les propriétés fondamentales telles que la conservation de la positivité de la fonction de distribution, les lois de conservation pour les opérateurs de collision et la dissipation d'entropie. En outre une discrétisation entropique avec la variable de vitesse est proposée sur le modèle semi-discret. De plus, le modèle M1 peut être généralisé au modèle MN en considérant N moments donnés. Le modèle aux N-moments obtenu préserve également les propriétés fondamentales telles que les lois de conservation et la dissipation de l'entropie. Le schéma semi-discret associé préserve les propriétés de conservation et de décroissance de l'entropie
In plasma physics, the transport of electrons can be described from a kinetic point of view or from an hydrodynamical point of view.Classically in kinetic theory, a Fokker-Planck equation coupled with Maxwell equations is used to describe the evolution of electrons in a collisional plasma. More precisely the solution of the kinetic equations is a non-negative distribution function f specifying the density of particles as a function of velocity of particles, the time and the position in space. In order to approximate the solution of such problems, many computational methods have been developed. Here, a deterministic method is proposed in a planar geometry. This method is based on different high order numerical schemes. Each deterministic scheme used presents many fundamental properties such as conservation of flux particles, preservation of positivity of the distribution function and conservation of energy. However the kinetic computation of this accurate method is too expensive to be used in practical computation especially in multi-dimensional space.To reduce the computational time, the plasma can be described by an hydrodynamic model. However for the new high energy target drivers, the kinetic effects are too important to neglect them and replace kinetic calculus by usual macroscopic Euler models.That is why an alternative approach is proposed by considering an intermediate description between the fluid and the kinetic level. To describe the transport of electrons, the new reduced kinetic model M1 proposed is based on a moment approach for Maxwell-Fokker-Planck equations. This moment model uses integration of the electron distribution function on the propagating direction and retains only the energy of particles as kinetic variable. The velocity variable is written in spherical coordinates and the model is written by considering the system of moments with respect to the angular variable. The closure of the moments system is obtained under the assumption that the distribution function is a minimum entropy function. This model is proved to satisfy fundamental properties such as the non-negativity of the distribution function, conservation laws for collision operators and entropy dissipation. Moreover an entropic discretization in the velocity variable is proposed on the semi-discrete model. Moreover the M1 model can be generalized to the MN model by considering N given moments. The N-moments model obtained also preserves fundamental properties such as conservation laws and entropy dissipation. The associated semi-discrete scheme is shown to preserve the conservation properties and entropy decay

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Frikha, Sobhi. "Étude numérique et expérimentale des écoulements cavitants sur corps portants." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00544746.

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Abstract:

Le travail de thèse s'inscrit dans le cadre des travaux de recherche appliquée qui ont lieu au Laboratoire de Mécanique de Lille et à l'Institut de Recherche de l'Ecole Navale dans le domaine respectif des machines tournantes de type turbomachines ou celui des hélices marines et appendices de type surfaces portantes équipant les navires (stabilisateurs, safrans,...). L'objectif principal de la thèse est d'étudier les instabilités de cavitation. Pour cela, des simulations numériques associant des modèles de cavitation déjà existants sont mises en oeuvre et une comparaison de ces modèles est effectuée. On s'intéresse particulièrement aux modèles de cavitation homogènes pour lesquels le mélange liquide/vapeur est considéré comme un fluide unique à densité variable. Le transfert de masses entre les deux phases est contrôlé soit par une loi d'état barotrope qui relie la densité à la pression soit par une équation de transport de taux de vide avec des termes sources appropriées. En parallèle, des mesures expérimentales basées sur la mesure de pression pariétale et d'acquisition vidéo sont menées dans le Tunnel de cavitation de l'Ecole Navale. Cette étude expérimentale est complétée par l'étude menée par O. Coutier-Delgosha à l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées à Paris et qui a permis d'obtenir les profils de taux de vide instantanés par des mesures Rayon X. Les résultats expérimentaux et numériques sont analysés par des techniques de traitement du signal originales.

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Guillemoto, Quentin. "Transfert des molécules organiques traces des eaux usées traitées dans un système de Soil Aquifer Treatment (SAT) : application à l’hydrosystème côtier d’Agon-Coutainville." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS510.

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Abstract:

Les pressions sur les eaux souterraines (sècheresses, surexploitations, pollutions…) contribuent à une diminution globale de la disponibilité de la ressource. Les solutions de recharge maitrisée des aquifères (MAR) et de traitement de l’eau par le sol et l’aquifère (SAT) présentent des avantages certains pour une future gestion durable de la qualité et de la quantité des eaux souterraines et notamment par l’utilisation des eaux usées traitées. La préservation de la qualité des eaux souterraines lors de l’introduction de ces eaux dans un système MAR doit être assurée. Une difficulté majeure réside dans la compréhension des processus induits par ces techniques conditionnant la qualité des eaux souterraines, notamment les molécules organiques traces (TrOCs) présentes dans les eaux usées traitées qui font l’objet d’une attention particulière ces dernières années. A ce jour, la compréhension du devenir des TrOCs dans un SAT est très limitée malgré une connaissance croissante des processus régissant leur réactivité (dégradation, sorption). Encore plus rares sont les études qui considèrent le SAT comme partie intégrante d’un hydrosystème naturel, dans lequel la dynamique des écoulements souterrains augmente la complexité du comportement de ces molécules. La méthodologie de la thèse combine l’analyse de données, l’expérimentation et la modélisation mises en œuvre à des échelles spatio-temporelles différentes. Elle est appliquée au site SAT côtier localisé à Agon-Coutainville (Normandie, France) actif depuis plus de 20 ans. L’interprétation des données acquises sur le terrain par des outils géochimiques et d’analyse de séries temporelles établi une première description du comportement d’une sélection de TrOCs dans le SAT. Les résultats à l’échelle du site montrent la diversité de comportement des TrOCs associée à la fois à des facteurs réactifs, opérationnels et hydrodynamiques. Une expérience d’infiltration contrôlée en conditions opérationnelles à l’échelle d’un bassin d’infiltration sur 35 jours est interprétée à l’aide d’outils de modélisation géochimique et analytique du transport réactif (Advection-Dispersion Equation, ADE). Les résultats montrent une atténuation naturelle de 5 TrOCs via le SAT après un temps de résidence moyen de 12 jours par la quantification des coefficients de dégradation du premier ordre (μ) et coefficient de retard (R). A l’échelle pluriannuelle de l’aquifère accueillant le système SAT, un modèle d’écoulement et de transport (MARTHE) est construit afin de quantifier l’influence des facteurs environnementaux (climat, marées, conditions opérationnelles) sur l’hydrosystème côtier quant au devenir des TrOCs. Les résultats du modèle montrent leurs incidences sur les vitesses d’écoulement, la dilution et la réactivité des TrOCs. Une atténuation des concentrations en TrOCs par réactivité est attendue sur les deux-tiers de la surface du SAT lors des 6 mois de l’année les plus secs, alors que sur la surface restante, la dynamique marine locale amène une baisse des concentrations majoritairement par dilution. A l’exutoire naturel de l’aquifère, les temps de résidence moyens simulées s’étalent entre 74 et 489 jours selon la dynamique saisonnière qui pourrait être précisée par des investigations complémentaires concernant les eaux de surface (mer et cours d’eau). Ces travaux apportent une méthodologie innovante pluridisciplinaire intégrant divers outils pour aborder le devenir des TrOCs dans des systèmes SAT à différentes échelles spatiales et temporelles, tout en considérant le comportement hydrodynamique et réactif de tels systèmes. De nombreuses perspectives à ces travaux de thèse s’ouvrent, particulièrement concernant la caractérisation fine de la réactivité des TrOCs dans de tels systèmes en contexte côtier, ou encore le développement d’outils de modélisation hydrodynamique intégrant des processus réactifs mécanistiques, ce qui améliorerait la compréhension du comportement des TrOCs dans ces systèmes
Pressures on groundwater (droughts, overexploitation, pollution, etc.) contribute to an overall decrease in the availability of the resource. Manages Aquifer Recharge (MAR) and Soil Aquifer Treatment (SAT) have clear advantages for future sustainable quality and quantity management of groundwater, especially through the use of treated wastewater. The preservation of groundwater quality when introducing these so-called unconventional waters into MAR must be ensured. A major difficulty lies in understanding the processes induced by these techniques that affect groundwater quality. These include the Trace Organic Compounds (TrOCs) present in treated wastewater, which have received particular attention in recent years. To date, the understanding of the fate of TrOCs at the scale of a SAT site is very limited despite a growing knowledge of the processes induced (degradation, sorption). Even fewer studies consider the SAT system as an integral part of a natural hydrosystem, in which the dynamics of groundwater flows increase the complexity of the behaviour of these molecules. The methodology of the thesis combines data analysis, experimentation and modelling implemented at different spatio-temporal scales. It was applied to the coastal SAT site located in Agon-Coutainville (Normandy, France) which has been active for more than 20 years. Interpretation of the data acquired in the field using geochemical and time series analysis tools allowed a first description of the behaviour of a selection of TrOCs within a SAT system. The results at the site scale show the diversity of behaviour of TrOCs in the SAT associated with reactive, operational and hydrodynamic factors. A controlled infiltration experiment under operational conditions at the scale of an infiltration basin over 35 days was interpreted using geochemical modelling tools and analytical modelling of reactive transport (Advection-Dispersion Equation, ADE). The results show a natural attenuation of TrOCs from the SAT after an average residence time of 12 days in the SAT by quantifying first-order degradation coefficients (μ) and retardation coefficients (R) for some molecules On the multi-year scale of the aquifer hosting the SAT system, a flow and transport model (MARTHE) was built to quantify the influence of environmental factors (climate, tides, operational conditions) on the coastal hydrosystem with regard to the fate of TrOCs. The results of the model show their impact on flow rates, dilution and reactivity of TrOCs. An attenuation of TrOC concentrations by reactivity is expected over two-thirds of the surface of the SAT during the driest six months of the year, while over the remaining surface, local marine dynamics lead to a decrease in concentrations mainly by dilution. At the natural outlet of the aquifer, the simulated average residence times range from 74 to 489 days depending on the seasonal dynamics, which could be specified by additional investigations concerning the surface water (sea and river). This work provides an innovative multidisciplinary methodology integrating various tools to address the fate of TrOCs in SAT systems at different spatial and temporal scales, while considering the hydrodynamic and reactive behaviour of such systems. Many perspectives to this thesis work are arising, particularly concerning the characterisation of the reactivity of TrOCs in such systems in a coastal context, or the development of hydrodynamic modelling tools integrating more mechanistic reactive processes, which would improve the understanding of the behaviour of TrOCs in these systems

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Cartier, Adrien. "Évaluation des flux sédimentaires sur le littoral du Nord-Pas de Calais : vers une meilleure compréhension de la morphodynamique des plages macrotidales." Phd thesis, Université du Littoral Côte d'Opale, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00821126.

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Abstract:

Nos connaissances et notre compréhension de la dynamique sédimentaire des plages macrotidales sont encore limitées de nos jours en raison d'un manque de données lié à la plus faible proportion de ces plages à l'échelle mondiale. Trois plages macrotidales à barres et à bâches du littoral de la Côte d'Opale dans le Nord de la France ont été choisies pour mener cette étude. Elle se base sur trois approches différentes visant à caractériser (1) le régime tidal et les conditions hydrodynamiques, (2) la morphologie de la zone intertidale et (3) les flux sédimentaires longitudinaux (FL) et transversaux (FC) dans diverses conditions tidales et énergétiques. Le transport a été mesuré dans la zone proche du déferlement à l'aide de pièges à sédiment de type Kraus (1987) permettant de caractériser le débit solide à plusieurs niveaux au dessus du fond au cours de conditions d'agitation faibles à modérées (Hs < 1 m). Malgré une uniformité des flux le long de la plage, les phénomènes de vidange des bâches par l'intermédiaire de chenaux perpendiculaires au trait de côte permettent l'introduction de volumes de sédiment significatifs, augmentant localement le FL. La distribution des flux à travers l'estran présente, quant à elle, une décroissance nette du bas de plage vers le haut de plage. Les mesures simultanées de FL et de FC ont démontré que le FC dirigé vers le haut de plage et la résultante du FC sont dans la plupart des cas supérieurs aux FL en raison de la plus forte intensité des vitesses de courant oscillatoire. Ces résultats mettent en évidence des mouvements significatifs de volume de sable à travers la zone intertidale à l'échelle de la mesure, ce qui influence fortement la morphodynamique de la plage. L'ensemble de la zone intertidale est toutefois apparue relativement stable, avec des changements plus significatifs à court terme qu'à plus long terme. Les mesures de transport ont permis de mettre en lumière le rôle fondamental des bâches dans la dynamique des plages macrotidales. Ces dépressions inter-barres sont en effet responsables de la canalisation du sédiment le long du rivage, limitant ainsi les transports sédimentaires transversaux et par conséquent la migration des barres intertidales. Il est vraisemblable que le temps de résidence et l'intensité des processus hydro-sédimentaires jouent un rôle prépondérant dans la dynamique des barres intertidales. Les mesures ont également été comparées avec plusieurs estimations du transport sédimentaire issues de modèles numériques et morphodynamiques. Bien que les flux calculés surestiment en général le transport mesuré, certaines formules semblent plus adaptées pour déterminer le FL dans la zone de levée.

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Vermande, Stéphanie. "Modélisation hydrodynamique et biologique des bassins d'aération." Toulouse, INSA, 2005. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000273/.

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Baerenzung, Julien. "Modélisation de la turbulence hydrodynamique et magnétohydrodynamique." Nice, 2008. http://www.theses.fr/2008NICE4086.

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Abstract:

Les travaux réalisés dans cette thèse portent principalement sur le développement et la validation numérique de nouveaux modèles spectraux de simulation des grandes échelles de la turbulence (LES) hydrodynamique et magnétohydrodynamique (MHD). Ces modèles sont basés sur l’approximation Eddy Damped Quasi Normal Markovian (EDQNM). Dans la modélisation des équations de Navier-Stokes, trois modifications majeures sont apportées en comparaison des approches usuelles. Alors que généralement le spectre des échelles non-résolues (échelles sous-maille) est supposée de type Kolmogorov, dans notre cas, il s’adapte dynamiquement au spectre des échelles résolues. Les variations intrinsèques de l’hélicité cinétique dans les transferts non-locaux sont également prises en compte par un terme dit de « diffusivité hélicitaire turbulente ». Finalement, une méthode originale de reconstruction de la vitesse permet d’inclure la contribution énergétique des termes d’émissions EDQNM au niveau des échelles résolues. La validation du modèle est faite par comparaisons avec la simulation numérique directe (DNS) des équations de Navier-Stokes pour des écoulements tri-dimensionnels entretenus par un forçage fortement hélicitaire de type Beltrami (dit ABC). L’extension du modèle aux équations de la MHD est ensuite réalisée. De nouveaux temps d’amortissement turbulent sont dérivés et intégrés à la modélisation. Ils permettent de simuler les écoulements à nombre de Reynolds cinétique et magnétique quelconques. L’évaluation de cette approche est menée à l’aide de comparaisons avec des DNS d’écoulements MHD en régime de déclin, pour des conditions initiales et des nombres de Prandtl magnétiques variés. Une première application du modèle LES MHD est effectuée dans le cadre de la génération d’un champ magnétique par effet dynamo. Dans cette étude paramétrique, l’influence de l’hélicité cinétique sur le seuil critique de la dynamo est analysée en simulant trois écoulements distincts présentant des niveaux d’hélicité différents
The work presented in this thesis is principally about the development and the numerical validation of Large Eddy Simulation models (LES) for the hydrodynamic and magnetohydrodynamic (MHD) turbulence. These models are based on the Eddy Damped Quasi Normal Markovian (EDQNM) approximation. In our LES for the Navier-Stokes equations three distinct modifications are implemented. Whereas in current approaches a Kolmogorov-like spectrum is assumed for the subgrid scale, in our method, this spectrum dynamically adapts it-self to the large-scale resolved spectrum. The intrinsic variations of the kinetic helicity spectrum in the non-local transfer are also taken into account through a quantity called “helical eddy diffusivity”. Finally, an original method of velocity field reconstruction allows to include the energetic contribution of the EDQNM emission terms on the resolved scales. In order to test the model, comparisons with Direct Numerical Simulations (DNS) of the Three-dimensional Navier-Stokes equations are performed on fluids driven by an ABC (Beltrami) flow which is a prototype of fully helical flows. The extension of the LES model to the MHD equations is then realized. New eddy damping times are derived and integrated into the model. They allow the simulation of flows at any kinetic and magnetic Reynolds number. The evaluation of this approach is done through the comparison with DNS of freely decaying turbulence for various initial conditions and magnetic Prandtl numbers. The LES MHD model was then applied on the magnetic field generation by dynamo effect. 3 In this parametric study, the influence of the kinetic helicity on the critical threshold of the dynamo instability is analysed through the simulation of three distinct flow presenting different levels of helicity

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Leturia, Mikel. "Étude hydrodynamique et modélisation des réacteurs de carbochloration." Thesis, Compiègne, 2013. http://www.theses.fr/2013COMP2097.

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Abstract:

Cette thèse aborde l’étude expérimentale des écoulements gaz-solide et la modélisation des réacteurs à lit fluidisé. L’application analysée concerne la carbochloration de la zircone (ZrO2), opération préliminaire indispensable à l’obtention de zirconium métallique. L’objectif principal est de mieux comprendre et de modéliser le comportement des réacteurs existants pour améliorer et optimiser leur rendement. La démarche entreprise consiste dans un premier temps à étudier et comprendre l’hydrodynamique des lits fluidisés de carbochloration. Les résultats obtenus montrent que le noir de carbone joue un rôle d’agent d’écoulement en améliorant la coulabilité de la zircone et donc le comportement du mélange ZrO2/C. De plus, une bonne dispersion du noir de carbone sur les particules de zircone est essentielle pour optimiser son rôle d’agent d’écoulement et obtenir un mélange ZrO2/C plus résistant à la ségrégation. A partir des données expérimentales, différentes méthodes et corrélations sont proposées pour prédire la taille et la densité des agglomérats, la vitesse minimale de fluidisation, l’expansion du lit fluidisé et le débit d’élutriation des particules. Les résultats obtenus lors de l’étude hydrodynamique sont ensuite utilisés pour modéliser le comportement des réacteurs industriels, par un couplage de l’hydrodynamique et de la cinétique chimique. Ce modèle permet la résolution des équations de bilan de matière, de bilan de population et de bilan thermique en régime transitoire. Il est ainsi possible de prédire les performances des réacteurs (conversion de chlore, granulométrie dans le lit fluidisé, débit d’élutriation, etc.) en fonction des conditions opératoires
This thesis deals with the experimental study of gas-solid flows and the modeling of fluidized bed reactors. The industrial application investigated in this work corresponds to the carbochlorination of zirconium dioxide (ZrO2), which is an essential step for the production of zirconium metal. The main objective is to develop a model of the industrial reactors and provide a better understanding of their behavior. The approach consists first in studying the hydrodynamics of fluidized bed carbochlorination reactors. The results show that the carbon black acts as a flow conditioner (glidant) and improves the flow properties of the ZrO2/C mixture. The presence of tiny spherical carbon nanoparticles on the surface of relatively large oxide particles reduces the interparticle forces and friction between adjacent particles. A good dispersion of the carbon nanoparticles is needed to enhance their ability to act as a glidant and also increase the resistance to segregation of the resulting mixture. From the experimental data, different methods and correlations are developed to predict the agglomerate size and density, the minimum fluidization velocity, the bed expansion and the elutriation flow rate. Then, a carbochlorination reactor model is developed by coupling hydrodynamics and kinetics. This model allows the resolution of unsteady-state mass and energy balance equations as well as population balance equations. It is thus possible to predict the chlorine conversion, the composition of the product gas, the elutriation flow rate and the particle size distribution in the bed depending on the operating conditions

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Flamant, Olivier. "Analyse expérimentale et modélisation de la décantation." Toulouse, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAT0007.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un programme de recherche en collaboration avec ONDEO-SERVICE, le centre de recherche sur l’eau de la Lyonnaise des Eaux, appelé « Usine virtuelle ». Le principal objectif est d’étudier la possibilité de simuler le procédé de décantation avec un code de Mécanique des Fluides Numérique (M. F. N. ). Pour cela, un pilote de laboratoire de décanteur bidimensionnel a été conçu au cours de cette thèse. Des expériences de décantation de sphères de polystyrène ont été réalisées afin de caractériser l’impact de la phase dispersée sur l’hydrodynamique. Dans le cadre du développement du code de décantation, la modélisation de la décantation dans le code a été validée sur le test de « Kynch » (ou test en éprouvette) qui constitue un cas simple unidimensionnel de décantation. En parallèle de ces expériences, des mesures de vitesse de sédimentation de flocs de bentonite par PIV et traitement d’image (VISILOG®) ont permis d’apporter une nouvelle réflexion sur la modélisation de la sédimentation d’un floc
A research program in collaboration with ONDEO-SERVICE, water research center of Lyonnaise des Eaux, called “Usine Virtuelle®” initialised this PhD. The main objective was to study the possibility to simulate the settling tank process with a Computational Fluid Mechanics software (CFD). In this purpose, a lab-scale pilot of 2D settling tank was conceived during this thesis. Settling experiments of polystyrène sphere was realised to characterize dipersed phase impact on hydrodynamic. In order to develop the settling software, settling modelisation was validated on a settling batch test “Kynch’s test”, that constitute a 1D simple case of settling. In parallel with theses experiments, floc (bentonite) velocity setlling measurements with PIV and image treatment (VISILOG®)) permits to bring a new thought on floc settling modelisation

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Vonnet, Matthieu. "Modélisation dynamique et commande d'un propulseur naval." Phd thesis, Université de Nantes, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00460439.

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Abstract:

Ce mémoire de thèse porte sur la modélisation dynamique et la commande en poussée des propulseurs navals. Un état de l'art de la modélisation des propulseurs électriques est d'abord présenté. Un modèle quasi-statique de propulseur est étudié et identifié expérimentalement en employant le bassin d'essais du Laboratoire IREENA. La nécessité d'un modèle dynamique d'hélice plus précis est mise en évidence. Deux approches sont alors envisagées. La première consiste à modéliser physiquement une hélice marine. Les théories des moments et la théorie des éléments de pale sont rappelées, puis la théorie dynamique du moment linéaire des hélices, développée dans un cadre rigoureux, est exposée. Un modèle dynamique d'hélice est déduit de cette dernière théorie et est étudié. La modélisation dynamique de l'hélice est ensuite envisagée par une approche fréquentielle, mieux adaptée à la commande. Des méthodes d'identification sans mesure hydrodynamique sont proposées et validées expérimentalement. La commande en poussée des propulseurs est abordée dans la dernière partie. Des méthodes de commande existantes sont brièvement étudiées et testées expérimentalement. Les tests réalisés mettent en évidence la nécessité de disposer d'une méthode de commande plus robuste vis-à-vis de la ventilation de l'hélice, qui occasionne des pertes de poussée importantes. Une nouvelle loi de commande, s'appuyant sur un observateur du couple hydrodynamique et sur le modèle dynamique de l'hélice, est finalement proposée. Des résultats expérimentaux, attestant la précision de la commande proposée, sont présentés.

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Zouhri, Lahcen. "Structure et modélisation hydrodynamique de l'aquifère de la Mamora (Maroc)." Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2000/50376-2000-7.pdf.

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Abstract:

La region de la mamora (maroc) est caracterisee par un potentiel hydraulique souterrain qui represente la seule ressource en eau de la region. Sa nappe alimente principalement l'agglomeration de kenitra et rabat, la capitale administrative. Suite a la croissance agricole et industrielle de la region, la presente these a pour but de comprendre la structure de l'aquifere, afin d'etablir un modele hydrodynamique qui permette une gestion des ressources en eau de la region. La configuration geometrique a ete realisee a partir de plusieurs methodes directes et indirectes : lithostratigraphiques, geophysiques (electriques et sismique-reflexion). L'interpretation structurale a mis en evidence une structure en horsts et grabens controlee par des failles hercyniennes appartenant a deux familles sub-perpendiculaires paralleles aux failles agadir-rabat (n020\e-040\e) et rabat-tiflete (n o120\e). Une faille supplementaire, detectee par l'etude des profils sismiques, divise la mamora en deux secteurs : nord et sud. L'ecoulement souterrain dans l'aquifere de la mamora a ete defini a partir d'une etude piezometrique et geostatistique. Cette derniere confirme la geometrie etablie grace aux methodes structurales. L'elaboration d'un modele hydrodynamique a ete basee sur la structure de la mamora. Le modele nous a permis de determiner une carte de permeabilite qui montre des valeurs heterogenes. La calage a ete facilite par la realisation d'une carte d'erreur qui traduit l'erreur entre la piezometrie calculee par le modele et celle qui a ete mesuree.

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Vides, Higueros Jeaniffer. "Schémas de type Godunov pour la modélisation hydrodynamique et magnétohydrodynamique." Thesis, Nice, 2014. http://www.theses.fr/2014NICE4077/document.

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Abstract:

L’objectif principal de cette thèse concerne l’étude, la conception et la mise en œuvre numérique de schémas volumes finis associés aux solveurs de type Godunov. On s’intéresse à des systèmes hyperboliques de lois de conservation non linéaires, avec une attention particulière sur les équations d’Euler et les équations MHD idéale. Tout d’abord, nous dérivons un solveur de Riemann simple et véritablement multidimensionnelle, pouvant s’appliquer à tout système de lois de conservation. Ce solveur peut être considéré comme une généralisation 2D de l’approche HLL. Les ingrédients de base de la dérivation sont : la consistance avec la formulation intégrale et une utilisation adéquate des relations de Rankine-Hugoniot. Au final nous obtenons des expressions assez simples et applicables dans les contextes des maillages structurés et non structurés. Dans un second temps, nous nous intéressons à la préservation, au niveau discret, de la contrainte de divergence nulle du champ magnétique pour les équations de la MHD idéale. Deux stratégies sont évaluées et nous montrons comment le solveur de Riemann multidimensionnelle peut être utilisé pour obtenir des simulations robustes à divergence numérique nulle. Deux autres points sont abordés dans cette thèse : la méthode de relaxation pour un système Euler-Poisson pour des écoulements gravitationnels en astrophysique, la formulation volumes finis en coordonnées curvilignes. Tout au long de la thèse, les choix numériques sont validés à travers de nombreux résultats numériques
The main objective of this thesis concerns the study, design and numerical implementation of finite volume schemes based on the so-Called Godunov-Type solvers for hyperbolic systems of nonlinear conservation laws, with special attention given to the Euler equations and ideal MHD equations. First, we derive a simple and genuinely two-Dimensional Riemann solver for general conservation laws that can be regarded as an actual 2D generalization of the HLL approach, relying heavily on the consistency with the integral formulation and on the proper use of Rankine-Hugoniot relations to yield expressions that are simple enough to be applied in the structured and unstructured contexts. Then, a comparison between two methods aiming to numerically maintain the divergence constraint of the magnetic field for the ideal MHD equations is performed and we show how the 2D Riemann solver can be employed to obtain robust divergence-Free simulations. Next, we derive a relaxation scheme that incorporates gravity source terms derived from a potential into the hydrodynamic equations, an important problem in astrophysics, and finally, we review the design of finite volume approximations in curvilinear coordinates, providing a fresher view on an alternative discretization approach. Throughout this thesis, numerous numerical results are shown

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Quan, Haiqin. "Etude théorique et expérimentale des micro-lits fluidisés : hydrodynamique et modélisation numérique." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0027/document.

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Abstract:

Le travail de thèse porte sur l’étude et la mise au point de nouvelles technologies et de procédés miniaturisés en lit fluidisé. Ce procédé représente une véritable rupture technologique devant les procédés à lits fluidisé traditionnels et offre de nombreux avantages : surface d’échange élevée, bon mélange gaz-solide dans le réacteur, utilisation de faible quantité de produit, coût faible... La présente étude regroupe trois études : conception des micro-lits fluidisés, diagnostic et analyse de l’hydrodynamique des couches fluidisées et modélisation numérique.Dans ce travail quatre MFBs (Micro Fluidized Bed) de 20-4 mm ont été étudiés et comparés à deux réacteurs relativement grands de 100-50 mm. Le rapport du diamètre du réacteur à la hauteur statique des particules (Hs/Dt) a été fixé entre 1-4. La vibration mécanique a été appliquée dans le réacteur de 4 mm. Une nouvelle méthode de diagnostic des régimes de fluidisation a été développée. Elle est basée sur les analyses des fluctuations de pression et le traitement du signal. La modélisation numérique suivant la méthode Eulérien-Eulérien (2D) a été développée. Les résultats obtenus permettent d’identifier six régimes d'écoulement: lit fixe, bouillonnant, bouillonnant/pistonnage, pistonnage, pistonnage/turbulent et bouillonnant/turbulent. On note une fluidisation partielle autour de Hs/Dt=1-2, tandis que le régime de pistonnage s’installe rapidement après le minimum de fluidisation à Hs/Dt=3-4. Dans le réacteur de 4 mm, la fluidisation des particules du groupe B de Geldart montre une meilleure qualité. Les résultats numériques (modélisation) montrent une très bonne concordance avec les données expérimentales
Micro-fluidized bed (MFB) exhibits great advantages such as a large specific contact surface, a fast dissipation of heat (ideal for exothermic reactions) and better mass and heat transfers, but suffers from difficulties in precise control and shows strong frictional wall effect. Present study was conducted experimentally and numerically to understand fundamental hydrodynamics in MFBs. Experimental work was carried out in four MFBs of 20-4 mm compared to two relatively large beds of 100-50 mm using three types of particles (B347: 347 μm, 2475 kg/m3; B105: 105 μm, 8102 kg/m3; A63: 63.8μm, 2437 kg/m3). The ratio of static bed height (Hs) to bed diameter (Dt) was set between 1-4. Mechanical vibration was applied to the 4 mm bed. A new method for flow regimes diagnosis was developed based on pressure fluctuation analyses, which mainly include calculating the standard deviation, autocorrelation function, probability density function, power spectral density function and time-frequency analysis. Numerical simulations were performed under Eulerian-Eulerian framework in 2D. Six flow regimes were identified: fixed bed, bubbling, bubbling/slugging, slugging, slugging/turbulent and bubbling/turbulent. Partial fluidization is encountered at Hs/Dt=1-2 while slugging prevails quickly after minimum fluidization at Hs/Dt=3-4. In the 4 mm bed, fluidization of B347 particles show better fluidization quality, while an increase in Umf is observed for B105 and A63 particles. Mechanical vibration reduces partial fluidization, thus resulting in larger ΔP and smaller Umf. A larger Umb and a delayed Uc were obtained as well. Results by simulations agree reasonably well with experimental data

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Halouane, Abderrahmane. "Etude hydrodynamique et thermique du tube à gaz pulse modélisation et expérience." Paris 6, 1999. http://www.theses.fr/1999PA066233.

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Goyeau, Benoît. "Modélisation et simulation numérique des instabilités hydrodynamiques lors d'un stockage en aquifère." Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10617.

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Abstract:

Modelisation d'un reservoir de stockage en phase d'injections. Simulation numerique tridimensionnelle du comportement thermique et hydrodynamique a l'aide d'une methode aux elements finis dans le cas d'une configuration cylindrique. Etude des deux instabilites de type rayleigh-benard et staffman-taylor, et des variations de viscosite en convection naturelle en milieu poreux

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Camarasa, Eric. "Étude hydrodynamique et modélisation des réacteurs à gazosiphon d'oxydation du cumène." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPLA001.

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Abstract:

Un modèle général prédisant le comportement des réacteurs à gazospiphon d'oxydation du cumène a été développé. Le modèle inclut la cinétique de la réaction, le transfert de matière et l'hydrodynamique. Le modèle du film a été choisi afin de tenir compte d'une éventuelle accélération du flux d'absorption de l'oxygènee. La configuration de l'écoulement a été prise en compte et un modèle de cellules est utilisé pour décrire l'état de mélange des phases liquide et gaz. Les paramètres hdrodynamiques que sont le taux de vide et la vitesse de circulation du liquide, sont calculés avfec un modèle approprié qui repose sur des équations de bilan de forces et qui est ajusté au système industriel à l'aide de données expérimentales. L'étude expérimentale, faisant intervenir de nombreuses techniques de mesure, a été réalisée sur divers réacteurs (une colonne à bulles simple et trois réacteurs à gazosiphon) équipés avec différents distributeurs de gaz et en utilisant de l'eau, des solutions aqueuses alcooliques et le mélange organique industriel comme phases liquides. Une meilleure compréhension de l'influence des propriétés du liquide (en particulier le comportement coalescent) et de la distribution gazeuse sur l'hydrodynamique y compris les caractéristiques des bulles a été obtenue. Les régimes d'écoulement et les transitions de régime ont également été analysés avec différentes techniques de traitement de signal appliquées aux flucturations de pression. Finalement, le modèle général prédit les variations des concentrations et des paramètres hydrodynamiques le long du réacteur, il est ainsi capable de fournir une bonne description des réacteurs d'oxydation étudiés. L'analyse de sensibilité des paramètres et l'incorporation du modèle dans une procédure d'optimisation permettent d'aboutir à un certain nombre de règles de dimensionnement et de conduite des oxydeurs de cumène
A complete model for prediction of cumene oxidation air-Iift reactors has been developed. The model includes reaction kinetics, mass transfer and hydrodynamics. The film model has been chosen to account for an eventual enhancement of the oxygen absorption rate. The flow configuration has been taken into account and the cell model approach is used to describe the liquid and gas phase mixing behavior. Hydrodynamic parameters as the gas hold-up and the liquid circulation velocity, are calculated with an adequate model based on momentum balance equations and adjusted to the industrial system with experimental data. Experimental work involving numerous measuring techniques has been conducted in several reactors (one simple bubble column and three air-lift reactors) equipped with different gas distributors and using water, water-alcohol solutions and the industrial organic mixture as the liquid phase. A better understanding of the influence of liquid properties (particularly the coalescing behavior) and of the gas distribution on bubble and hydrodynamic characteristics has been obtained. Flow regimes and regime transitions have also been examined using different techniques of signal analysis applied to pressure fluctuations. Finally, the complete model predicts the variations of concentration and hydrodynamic parameters along the reactor and so is able to provide a good description of the cumene oxidation reactors. By performing parameter sensitivity analysis and by incorporating the model into an optimization procedure, guidelines for design, operation and scale-up of such reactors are proposed

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Bonnefoy, Félicien. "Modélisation expérimentale et numérique des états de mer complexes." Nantes, 2005. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010065.

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Abstract:

L'étude de la houle multi-directionnelle fait partie des objectifs prioritaires du Laboratoire de Mécanique des Fluides, récemment doté d'un bassin de houle de grandes dimensions. Pour exploiter au mieux ces nouvelles capacités, l'objectif de cette thèse est d'acquérir des compétences concernant autant la génération des vagues directionnelles et l'analyse des mesures que la compréhension fine des phénomènes non linéaires associés à la houle. Pour aider à la compréhension et à la maîtrise des effets non linéaires, deux modèles numériques reproduisant dans le domaine temporel toutes les fonctionnalités du bassin sont développés et validés (générateur de type serpent, murs latéraux, plage absorbante, profondeur finie). Ces modèles sont basés sur une méthode spectrale de résolution des équations potentielles. Le premier modèle est développé au second ordre en série de perturbation ; le second en non linéaire complet (approximation HOS). Les techniques de génération existantes s'appuyant sur la réflexion sur les murs latéraux pour agrandir la zone de mesure utile sont employées dans les bassins numériques et expérimental. Le développement d'une solution analytique fréquentielle de la génération au second ordre permet de corriger le mouvement batteur en supprimant les ondes libres parasites dues aux non-linéarités. Le problème de la reproduction déterministe de séquences de houle est abordé à travers l'étude des paquets de vagues focalisés. En 2D, un modèle partiel au troisième ordre estime les vitesses de phase non linéaires nécessaires à la prédiction correcte du mouvement batteur. En 3D, un modèle linéaire est employé pour traiter de la directionnalité
The study of directional waves belongs to the top priorities of the Laboratoire de Mécanique des Fluides, recently equipped with a large-sized wave basin. To exploit these new capacities as well as possible, the objective of this PhD is to acquire competences relating to as much the generation of the directional waves and the data analysis as the fine comprehension of the nonlinear phenomena involved with waves. To help the comprehension and control of these nonlinear effects, two numerical time domain models are developed and validated, reproducing all the features of the physical basin (segmented wavemaker, sidewalls, absorbing beach, finite depth). Both based on a spectral method of resolution of the potential equations, the first one is developed at second order in wave steepness while the second accounts for the fully nonlinear equations through an High-Order Spectral approximation. Generation techniques using sidewalls reflection to increase the size of the usable zone in case of oblique waves are implemented in both numerical of physical basins. A second order frequency domain analytical solution of the generation problem for oblique waves is developed and leads to the correction of the wavemaker motion to suppress the spurious free waves due to non-linearities on the wavemaker. The problem of the deterministic reproduction of steep events is tackled. In 2D, an original third order technique is proposed to accurately estimate the nonlinear phase velocities required to build the wavemaker motion. In 3D, a linear approach is followed to deal with the directionality of the focusing waves

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Duhamet, Jean. "Modélisation du fonctionnement hydrodynamique d'une colonne pulsée à disques et couronnes." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1985. http://www.theses.fr/1985ECAP0028.

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Abstract:

Équation d'un modèle très général qui intègre la rupture, la coalescence et le transport des gouttes et algorithmes de résolution rapide de ces équations. On précise les lois intervenant dans le modèle en faisant une étude expérimentale sur une colonne pulsée à disques et a couronnes. Utilisation du modèle théorique pour tester différents types de lois de rupture, de coalescence et de vitesse de gouttes. Les résultats de simulation sont comparés a ceux obtenus expérimentalement

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Baccar, Mounir. "Modélisation numérique tridimensionnelle du comportement hydrodynamique et thermique en cuve agitée." Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT001G.

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Abstract:

L'agitation mecanique, d'un milieu reactionnel ou non, est souvent accompagnee d'un apport ou d'un prelevement de chaleur. Neanmoins, les travaux qui se sont attaches au transfert thermique en cuve agitee, relevent souvent du domaine de l'empirisme et presentent des disparites assez importantes. Disposant de cet etat de connaissance, ce travail consiste a mettre au point un simulateur numerique tridimensionnel permettant la modelisation des comportements hydrodynamique et thermique en cuve. La resolution de ce double phenomene de transfert est fondee sur une methode de discretisation aux volumes finis. L'etude concerne des fluides de forte consistance, a comportement newtonien, pseudoplastique ou dilatant, et s'applique a de nombreux types d'agitateurs: bipale, multipale, ancre, barriere et racleur. L'etude se situe dans un contexte general de developpement des connaissances locales portant sur la distribution de la temperature au sein d'une cuve agitee. Le code de calcul dont nous disposons permet de fournir une information tres fine, precise et abondante tant sur le champ de vitesse que sur celui des temperatures. Aussi, il permet d'acceder au calcul des performances des differents mobiles etudies sur le transfert global d'echange

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Moller, Jr Osmar Olinto. "Hydrodynamique de la lagune dos Patos (30oS, Brésil) : mesures et modélisation." Bordeaux 1, 1996. http://www.theses.fr/1996BOR10521.

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Abstract:

La circulation des eaux de la lagune dos patos est etudiee a partir de l'analyse de series de donnees et de l'adaptation d'un modele mathematique en trois dimensions. Les resultats montrent que la dynamique de ce systeme est surtout controlee par le vent. La combinaison des actions locales et non locales du vent explique les deniveles qui existent entre les extremites de la lagune et les echanges avec le plateau continental. Le debit fluvial conditionne la circulation gravitationnelle et, pendant les fortes crues, peut empecher l'eau salee de rentrer dans la lagune. La maree a une importance secondaire car elle est de faible amplitude et elle est attenuee par le chenal d'entree. La maree est aussi influencee par l'effet de la brise

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Dissertations / Theses on the topic 'Modélisation hydrodynamique et transport'

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