Dissertations / Theses: 'Ondes hydrodynamiques'

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Mammeri, Youcef. "SUR QUELQUES MODELES ASYMPTOTIQUES DANS LA THEORIE DES ONDES HYDRODYNAMIQUES." Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00342347.

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Abstract:

Les équations de Kadomtsev-Petviashvili (KP) décrivent les ondes de faible amplitude et de grande longueur se déplaçant à la surface de l'eau, principalement dans la direction (Ox). Quant à l'équation de Benjamin-Ono (BO), elle décrit de telles ondes se déplaçant à l'intérieur de l'eau. On s'intéresse à ces équations vue en tant qu'équations de type Benjamin-Bona-Mahony (BBM).
Notre travail se divise alors en trois parties. Dans la première partie, on rappelle la modélisation des différentes équations. On montre plus particulièrement que les modèles BBM s'obtiennent à partir du principe fondamental de la dynamique via une analyse asymptotique. On compare alors les solutions des équations de KP, respectivement de BO, avec les solutions des équations de type BBM.
Dans la seconde partie, on s'intéresse à certaines propriétés qualitatives des équations généralisées de type BBM. Des résultats de prolongement en temps des bornes sur les normes de Sobolev, de décroissance en temps et de prolongement unique des solutions sont établis.
Enfin, on termine avec une étude numérique des solutions des équations KP généralisées en dimension 3 d'espace. Dans cette dernière partie, en collaboration avec F. Hamidouche et S. Mefire, on inspecte numériquement les phénomènes de dispersion, d'explosion en temps fini, de comportement solitonique et d'instabilité transversale.

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Mammeri, Youcef. "Sur quelques modèles asymptotiques dans la théorie des ondes hydrodynamiques." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10040/document.

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Abstract:

Les équations de Kadomtsev-Petviashvili (KP) décrivent les ondes de faible amplitude et de grande longueur se déplaçant à la surface de l'eau, principalement dans la direction (Ox). Quant à l'équation de Benjamin-Ono (BO), elle décrit de telles ondes se déplaçant à l'intérieur de l'eau. On s'intéresse à ces équations vue en tant qu'équations de type Benjamin-Bona-Mahony (BBM). Notre travail se divise alors en trois parties. Dans la première partie, on rappelle la modélisation des différentes équations. On montre plus particulièrement que les modèles BBM s'obtiennent à partir du principe fondamental de la dynamique. On compare alors les solutions des équations de KP, respectivement de BO, avec les solutions des équations de type BBM d'un point de vue théorique, puis numérique. Dans la seconde partie, on s'intéresse à certaines propriétés qualitatives des équations généralisées de type BBM. Des résultats de prolongement en temps des normes de Sobolev, de décroissance en temps et de prolongement unique des solutions sont établis. Enfin, on termine avec une étude numérique des solutions des équations KP généralisées en dimension 3 d'espace. Dans cette dernière partie, en collaboration avec F. Hamidouche et S. Mefire, on inspecte numériquement les phénomènes de dispersion, d'explosion en temps fmi, de comportement solitonique et d'instabilité transversale
The Kadomtsev-Petviashvili equations (KP) describe the small amplitude long wave moving mainly in the x-direction in shallow water. As for ti Benjamin-Ono equation (BO), it describes such waves moving inside water. We are interested in these equations seen as equations of Benjamin-BonaMahony type (BBM). Our work is subdivided in three parts. ln the first one, we recall the modelling of the different equations. More particularly, we show that the BBM models are obtained from the fundamental principle of dynamics via an asymptotic analysis. We compare then the solutions of the KP equations, respectively of the BO one, with the solutions of the equations of BBM type. ln the second part, we are interested in sorne qualitative properties of the generalized equations of BBM type. Sorne results of continuation in time of bounds on Sobolev norms, decay in time and unique continuation of the solutions, are established. Finally, we conclude with a numerical study of the solutions of the generalized KP equations in space dimension 3. (n this last part, in collaboration with F. Hamidouche and S. Mefire, we inspect numerically the phenomena of dispersion, blow-up in finite time, solitonic behaviour and transverse instability

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Lebranchu, Yannick Plaut Emmanuel Brancher Jean-Pierre. "Étude d'ondes non linéaires hydrodynamiques approches théorique et expérimentale /." S. l. : INPL, 2008. http://www.scd.inpl-nancy.fr/theses/2008_LEBRANCHU_Y.pdf.

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Jia, Pan. "Instabilités hydrodynamiques de rides d'un substrat érodable ou hautement déformable." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCC245/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’étude expérimentale et théorique de quatre instabilités associées à l’émergence de motifs réguliers sur des substrats érodables ou fortement déformables,instabilités liées à l’hydrodynamique sur un relief modulé.La première partie porte sur l’étude de l’instabilité d’une plaque élastique fixée aux deux bouts et soumise à un écoulement fluide permanent. La solution plane est instable vis-à-vis d’ondes propagatives, lorsque l’écoulement est suffisamment fort. La sélection de fréquence et de longueur d’onde est caractérisée expérimentalement en fonction de la vitesse de l’écoulement. Ces quantités suivent remarquablement les lois d’échelle obtenues par l’analyse de stabilité linéaire du problème. Le principe de l’expérience pourrait être appliqué à la récupération d’énergie.La deuxième partie porte sur une analyse théorique de la formation de rides géantes sur la comète 67P, récemment observées par la sonde Rosetta. Nous montrons comment le dégazage de vapeur se produit au travers d’une couche poreuse granulaire superficielle et comment l’alternance jour/nuit conduit à des gradients de pression gigantesques qui engendrent des vents thermiques de surface. Ces motifs apparaissent comme étant les analogues de rides qui se forment à la surface de lit sableux dans un écoulement visqueux.L’analyse de stabilité linéaire du problème permet de prédire quantitativement l’émergence de ces rides à la longueur d’onde et à la vitesse de propagation observées. Cette description fournit un outil robuste et fiable pour décrire les processus d’érosion et d’accrétion dans l’évolution des petits corps.Dans la troisième partie, nous proposons un modèle pour l’apparition de motifs de sublimation sur Pluton, tels que ceux observés sur Sputnik Planum. La formation et l’évolution de ces motifs proviennent de la sublimation/condensation différentielle de la glace d’azote.Nous montrons que l’atmosphère de Pluton possède des propriétés (température et pression)peu variables en espace et en temps. Nous analysons les différents mécanismes d’instabilité en compétition et concluons à un mécanisme original, basé sur le mélange et e transport de chaleur dans l’atmosphère, plutôt qu’au mécanisme des pénitents, basé sur l’auto-éclairement de la surface de glace.Enfin, nous avons étudié théoriquement l’instabilité de formation des rides éoliennes en considérant les trajectoires des grains résonantes avec le relief. Cette modélisation prend en compte de manière simple et effective les effets collectifs du transport de sédiments. Le modèle est validé à partir de simulations numériques existantes, elles mêmes calées sur des expériences contrôlées
This thesis is devoted to the experimental and theoretical investigations of four instabilitiesassociated with the emergence of regular patterns over erodible/flexible substrates, andrelated to hydrodynamics over a modulated relief.First, the instability of a flexible sheet clamped at both ends and submitted to a permanentwind is investigated. The flat sheet solution is unstable towards propagative waves, forstrong enough wind. We experimentally study the selection of frequency and wavenumberas a function of the wind velocity. These quantities obey simple scaling laws derived froma linear stability analysis of the problem. This phenomenon may be applied for energyharvesting.Second, an explanation is proposed for the giant ripples observed by spacecraft Rosettaat the surface of the comet 67P. We show that the outgassing flow across a porous surfacegranular layer and the strong pressure gradient associated with the day-night alternanceare responsible for thermal superficial winds. We show that these unexpected patterns areanalogous to ripples emerging on granular beds submitted to viscous shear flows. Linearstability analysis of the problem quantitatively predicts the emergence of bedforms at theobserved wavelength and their propagation. This description provides a reliable tool topredict the erosion and accretion processes controlling the evolution of small solar systembodies.Third, we propose a model for rhythmic, dune-like patterns observed on SputnikPlanum of Pluto. Their emergence and evolution are related to the differential condensation/sublimation of nitrogen ice. We show that the temperature and pressure in Pluto’satmosphere are almost homogeneous and steady, and that heat flux from the atmospheredue to convection and turbulent mixing is responsible for the emergence of these sublimationpatterns, in contrast to the penitentes instability due to solar radiation.Last, we report an analytical model for the aeolian ripple instability by considering theresonant grain trajectories over a modulated sand bed, taking the collective effect in thetransport layer into account. The model is tested against existing numerical simulationsthat match experimental observations

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Mariani, Christian Jules Lucien. "Etude expérimentale d'instabilités d'interfaces induites par une onde de choc au moyen d'un dispositif de visualisation par coupe plane laser." Aix-Marseille 1, 2007. http://www.theses.fr/2007AIX11072.

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Bouruet-Aubertot, Pascale. "Instabilités et déferlement d'ondes internes de gravité." Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO10014.

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Abstract:

La dynamique d'ondes internes de gravite stationnaires est abordee au moyen de simulations numeriques directes bidimensionnelles. La premiere partie est consacree a la description des mecanismes d'instabilites conduisant au deferlement d'une onde primaire en evolution libre. Le processus de deferlement est precede d'une phase de croissance lente d'une instabilite primaire a l'origine d'une augmentation progressive du cisaillement et de la pente des isopycnes. Cette instabilite est decrite par la theorie d'interactions resonnantes lorsque l'onde primaire est de faible amplitude. Dans ce cas et lorsque l'onde est de haute frequence, l'instabilite est de type parametrique et conduit a la formation d'une structure spatiale localisee de vorticite croissante. L'apparition brutale de turbulence caracterisant le deferlement est provoquee par une instabilite secondaire de cisaillement. Durant le regime turbulent consecutif, cette instabilite secondaire se produit de maniere intermittente et est associee a des deferlements locaux intenses qui conduisent a une chute brutale de l'energie. La variation de la duree de vie de l'onde a ete etudiee en fonction de sa pente. La deuxieme partie concerne la dynamique d'ondes internes excitees parametriquement. On montre qu'une selection s'opere parmi les modes resonnants, conduisant a la croissance d'un mode dominant. Un regime intermittent est observe marque par l'alternance de periodes de croissance et de decroissance. Les premieres sont liees a l'action constructive de l'excitation alors que les secondes resultent d'un mecanisme non lineaire de saturation de l'instabilite ou de l'occurrence du deferlement ou encore de la conjonction de ces deux phenomenes. Le melange de fluide produit lors du deferlement est enfin estime. Le coefficient de diffusion verticale et l'efficacite de melange sont determines et compares a des valeurs experimentales

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Lebranchu, Yannick. "Étude d'ondes non linéaires hydrodynamiques : approches théorique et expérimentale." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2008. http://www.theses.fr/2008INPL005N/document.

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Abstract:

Cette thèse est dédiée à l'étude d'ondes non linéaires dans des écoulements en rotation. Dans une première partie, je me suis intéressé aux ondes de Rossby apparaissant par instabilités de thermoconvection dans une coquille sphérique en rotation représentant un modèle simplifié de noyau planétaire tellurique, et ce pour deux types de forçage: un chauffage interne correspondant à une activité radioactive du noyau et un chauffage différentiel lié à la différence de température entre les frontières interne et externe. Selon le théorème de Proudman-Taylor, l'écoulement possède une faible dépendance en la coordonnée axiale à cause de la rotation rapide. Cela permet de simplifier les modèles 3D en des modèles quasi géostrophiques 2D reposant sur une intégration axiale. Cette thèse présente la première comparaison systématique entre modèles 2D et 3D (Simitev, U-Glasgow) concernant des ondes de Rossby faiblement non linéaires. En 2D l'équation de Landau régissant l'amplitude de l'onde critique est calculée; l'amplitude de la convection et celle des écoulements zonaux ainsi prédites se comparent assez bien aux résultats 3D. L'existence d'une bifurcation sous-critique est établie à très bas nombre d'Ekman en chauffage interne et en chauffage différentiel, à condition dans ce dernier cas que le nombre de Prandtl soit petit. La seconde partie est une étude expérimentale de l'écoulement d'eau et de ses premières instabilités dans un canal annulaire creusé dans un plateau éventuellement en rotation surmonté d'un couvercle tournant. Trois cas sont étudiés: le cisaillement pur correspondant à la rotation du couvercle seul, la corotation rapide et la contrarotation pure. Le seuil d'instabilité détecté par mesures globales (visualisations par caméra vidéo) et locales par Vélocimétrie Laser Doppler se caractérise par des ondes spiralées. Dans le cas de la contrarotation pure, des structures localisées dans l'espace-temps peuvent coexister avec les ondes. Une comparaison est effectuée avec des calculs numériques (Serre, CNRS-Marseille). Un accord relativement bon est obtenu pour l'écoulement de base (vitesse azimutale) et la première instabilité (nombre de Reynolds, nombre d'onde et fréquence angulaire critiques)
A first part is devoted to the study of the Rossby waves that appear in a rotating spherical shell representing the core of a terrestrial planet by thermal instabilities for two heating types. Internal heating is driven by radioactive sources and differential heating is driven by a difference of temperature between the internal and external frontiers. According to the Proudman-Taylor theorem, the flow depends only weakly on the axial coordinate because of the high rotation rate. Thus the 3D models can be simplified into quasi-geostrophic 2D models \textit{via} an axial integration. I present the first systematic comparison between 2D and 3D models (Simitev, U-Glasgow) for weakly nonlinear Rossby waves. In 2D the Landau equation that controls the amplitude of the critical wave is calculated. Predicted convection' amplitude and zonal flows agree rather well with the 3D results. The existence of a subcritical bifurcation is established at very low Ekman numbers with internal and differential heating; in this latter case, the Prandtl number also has to be small for the bifurcation to be subcritical. The second part is an experimental study of water flows and its first instabilities in an annular channel digged in a plate which may rotate, and which is sheared by a rotating lid. Three cases are studied: a pure shear where only the lid turns, a rapid corotation and a pure contrarotation. The onset of instability is studied with global measurements (using a video camera) and local ones (Laser Doppler Anemometry) and is characterized by spiralling waves. In the case of contrarotation, patterns localized in space and time may coexist with the waves. The comparison of these results with numerical ones (Serre, CNRS-Marseille) is done and shows a rather good agreement for the basic azimutal flow and the first instability (critical Reynolds number, wavenumber and angular frequency)

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Benielli, Dominique. "Excitation paramétrique et déferlement d'ondes internes en fluide stratifié." Lyon 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LYO10053.

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Abstract:

La dynamique des ondes internes est etudiee experimentalement. Des ondes internes sont excitees par instabilite parametrique, ainsi une cuve remplie, soit de fluide continument stratifie en densite, soit par un bicouche de fluide, est soumise a un mouvement oscillant vertical ce qui revient a moduler sinusoidalement la gravite donc la frequence de brunt vaissala. Dans le cas d'un bicouche, les langues de l'instabilite parametrique de chaque mode d'oscillation de l'interface sont isolees, et leur dynamique est en bon accord avec la theorie faiblement non lineaire d'un oscillateur isole, avec toutefois quelques desaccords quantitatifs sur les taux de dissipation et de croissance. Dans le cas d'une stratification continue, la frequence propre depend uniquement de l'angle que fait le vecteur d'onde avec l'horizontale, et differents modes avec le meme angle sont excitables simultanement, toutefois, nous observons souvent un mode simple qui prevaut. L'instabilite parametrique des modes, du moins dans leur phase de croissance est en bon accord qualitatif avec la theorie. Le mode primaire croit, et developpe une onde secondaire par instabilite parametrique. Ce processus conduit au deferlement de l'onde et a son declin avec melange du fluide. Ensuite l'onde se remet en phase avec l'excitation et croit a nouveau. Nous observons ainsi, une dynamique intermittente. Parallelement a cette etude de processus, une etude statistique de la dynamique de ces ondes turbulentes est realisee. Elle met en evidence un spectre d'energie des ondes en k#-#3 caracteristique d'un regime d'ondes saturees qui se retrouve dans les milieux naturels stratifies, l'atmosphere et l'ocean. Le melange est caracterise par un coefficient de diffusion turbulente que nous obtenons experimentalement. Ce coefficient de diffusion peut etre relie a la partie universelle du spectre, ce qui permet de proposer des formules simples pour estimer le melange vertical dans l'atmosphere et l'ocean

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Millet, Christophe. "Rayonnement des ondes d'instabilités dans les jets supersoniques." Phd thesis, Ecole nationale superieure de l'aeronautique et de l'espace, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003293.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude du rayonnement acoustique des jets supersoniques,
dans le cadre de la théorie des instabilités linéaires.
Le point de départ consiste à modéliser les fluctuations observées dans les jets par des
ondes d'instabilités qui s'apparentent aux structures cohérentes de la turbulence.
Au niveau de description locale, une relation topologique entre les racines de la
relation de dispersion et ses coupures détermine le comportement asymptotique
de la réponse impulsionnelle, qu'il est possible de ramener à deux configurations génériques.
Ces deux configurations conduisent à admettre qu'une approche locale (ou approximation locale) n'est pas appropriée pour calculer le champ lointain, essentiellement parce que l'approximation obtenue n'est pas uniformément valable.
Le problème principal vient de ce que le comportement transversal d'une onde
d'instabilités peut présenter une transition exponentielle-algébrique et donc
conduire le système vers un état dispersif, à l'origine des ondes de Mach.
Ces transitions sont totalement compatibles avec la structure du champ proche
et pourraient être à l'origine d'un mécanisme de sélection des fréquences.

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Minière, Julien. "Etude de l'instabilité de Vishniac et régime radiatif des restes de supernova." Observatoire de Paris (1667-....), 2014. https://hal.science/tel-02095163.

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Abstract:

Les restes de supernova (RSN) s’étendent dans le milieu interstellaire (MIS) durant des dizaines d’années, sur des distances de plusieurs parsecs. Ils présentent des structures complexes dans leurs phases tardives (Sedov et radiative). L’instabilité de Vishniac (I. V. ) est supposée expliquer l’apparition de ces structures. Ce travail a pour objectif d’étudier le développement de l’I. V. , et de clarifier les conditions de croissance. Deux études analytiques, basées sur des travaux précédents, déterminent des relations de dispersion théorique pour les RSN en phase de Sedov, en se basant sur deux modèles : l’un où le RSN est modélisé par une coquille fine contenant un gaz très chaud et très ténu, et un autre où l’écoulement hydrodynamique est étudié dans son ensemble. Il apparaît alors que l’I. V. Devrait se développer durant la phase radiative des RSN plutôt qu’en phase de Sedov. Une étude numérique utilisant le code d’hydrodynamique radiative HADES en version parallèle permet alors de confronter ces conclusions à la simulation de RSN dans lesquels est introduit une perturbation, de mode propre l, le déclenchant le mécanisme de l’I. V. Le développement de l’I. V. Y est étudié en phase Sedov, confirmant les résultats analytiques. Ensuite, les effets des pertes d’énergie sur la dynamique du RSN décrits, et une loi concernant l’évolution auto-semblable du rayon RSN est établie. Enfin le développement de l’I. V. En phase radiative est simulé. On montre alors que l’I. V. Est susceptible de croître en phase radiative, et on observe le développement d’une perturbation de mode propre l’ doublé par rapport à celui de la perturbation initiale : l’=2l
Supernova remnants (SNR) expand in the interstellar medium (ISM) during few tens of thousands, over distances of many parsecs. They present complex structures during their late phases (Sedov and radiative phase). The instability of Vishniac (V. I. ) is supposed to explain the emergence of these structures. The objective of this work is to study the development of the V. I. , and to clarify the conditions to its growth. Two analytical studies based on previous works, determine the theoretical relations of dispersion for SNR expanding in the Sedov phase. We have considered two different models : a first one in which the SNR is modeled by a thin shell containing a very hot and low-density gas, and a second one in which the hydrodynamic flow is overall studied. These two approaches lead to the conclusion that the V. I. Should develop during the radiative phase of the SNR rather than in the Sedov phase. The radiative hydrodynamic code HADES is used with multiprocessors in order to perform numerical study of SNR evolution undergoing a perturbation of eigen model l. We follow the mechanism of the V. I. Triggering. We confront analytical results with numerical ones and we confirm the analytical dispersion relations in the Sedov phase. Then the effects of the radiative losses on the SNR dynamics are described, and a law about the self-similar evolution of the radius of the SNR is established. Finally, the development of the V. I. In radiative phase is simulated. We then show that the V. I. Can grow in the radiative phase, and we observe the development of a perturbation of eigen mode l’ twice the initial one we introduced : l’=2l

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Villain, Loïc. "Instabilités hydrodynamiques relativistes et processus Urca hors équilibre dans les étoiles à neutrons en rotation." Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA077196.

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Hernández-Pellicer, Rodrigo. "Comportements dynamiques et contrôle de la vorticité dans les sillages." Lyon 1, 1999. http://www.theses.fr/1999LYO10163.

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Abstract:

Ce travail a ete consacre a l'etude experimentale de plusieurs aspects de la dynamique des structures de vorticite engendrees au sein des sillages laminaires et turbulents. Dans la premiere partie, nous decrivons une nouvelle methode de controle de l'instabilite de benard von karman dans le sillage d'un cylindre. La deuxieme partie concerne le role du forcage dans les sillages ; nous sommes interesses a la dynamique de vorticite d'un sillage soumis a un forcage harmonique en temps. L'analyse de ses proprietes et de sa structure spatio-temporelle a ete effectuee par des methodes classiques telles que l'anemometrie a fil chaud et des methodes non intrusives utilisant la diffusion d'ondes ultrasonores. Nous montrons le caractere amplificateur de bruit du sillage, donnons une representation spectrale du regime force et decrivons la dynamique des differents modes. La troisieme partie est consacree a la dynamique des structures localisees de vorticite telles que des dipoles de vorticite obtenus grace au controle de l'instabilite de benard von karman. Ceux-ci sont analyses a l'aide de l'anemometrie a fil chaud et tout particulierement par diffusion d'ondes ultrasonores. Le dernier chapitre concerne l'etude des fluctuations de grandeurs globales dans le sillage turbulent d'un cylindre. Nous montrons que les statistiques des fluctuations du champ de pression sont sensibles a la dynamique intrinseque du sillage turbulent a grande echelle. A l'aide des moyennes conditionnes sur le champ de pression, nous montrons que les fluctuations de force de trainee et de portance sont synchronisees avec la dynamique des structures coherentes engendrees dans le sillage.

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Vetel, Jérôme. "Interaction des structures pariétales sur le développement instationnaire d'écoulements cisaillés en milieu confiné : rôle de l'injection différentielle." Poitiers, 2001. http://www.theses.fr/2001POIT2288.

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Cavet, Cécile. "Etude numérique de l'instabilité de Vishniac dans les restes de supernovae." Paris 7, 2010. http://www.theses.fr/2010PA077253.

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Abstract:

L'instabilité de Vishniac est invoquée pour expliquer la fragmentation et la filamentation de la coquille fine de matière choquée présente dans les restes de supernova radiatifs. Toutefois l'implication et les conséquences de ce processus spécifique sur la morphologie complexe des restes de supernova ne sont pas entièrement démontrées. Nous avons réalisé des simulations numériques 2D d'une onde de souffle perturbée qui se propage dans un milieu ambiant homogène afin de mieux comprendre le mécanisme de l'instabilité de Vishniac. Le code hydrodynamique HYDRO-MUSCL 2D a été utilisé afin de déclencher la perturbation de la coquille fine dans les géométries plan-parallèle et sphérique. Dans ce travail, je montrerai que nous avons obtenu la surstabilité de Vishniac (« Vishniac overstability ») comme prédit par l'analyse théorique. Ce processus repose sur une oscillation d'amplitude et de période temporelle croissante des grandeurs fluides et spatiales. Nous avons testé l'effet de paramètres spécifiques sur la variation de masse d'une région donnée dans le cadre d'une étude paramétrique que nous avons réalisée sur le supercalculateur Titane. Nous avons trouvé que la perturbation est atténuée après quelques oscillations de la variation de masse pour tous les jeux de paramètres. Ainsi nous concluons que dans notre modèle, l'instabilité de Vishniac ne permet pas la fragmentation de la coquille fine à cause d'effets qui ne sont pas pris en compte par l'analyse théorique
The Vishniac instability is supposed to explain the fragmentation and the filamentation of the thin shell of shocked matter in radiative supernova remnants. However the implication and the consequence of this specific process on the complex morphological evolution of supernova remnants is not fully demonstrated. We have realized 2D numerical simulations of perturbed blast waves propagating into a homogeneous ambient medium to better understand the mechanism of the Vishniac instability. The HYDRO-MUSCL 2D hydrodynamics code has been used to trigger the thin shell perturbation in plane-parallel geometry and spherical geometry. In this work I will show that we have obtained the Vishniac overstability as predicted by the theoretical analysis. This process consists of an oscillation with an amplitude and period growing in time. We have tested the effect of specific parameters on the mass variation of a given region with a parametric study performed on the Titane supercomputer. We found that the perturbation is damped after a few oscillations for ail sets of parameters. Thus we conclude that in our model the Vishniac instability does not allow the fragmentation of the thin shell due to effects not taken into account by the theoretical analysis

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Crumeyrolle, Olivier. "Étude expérimentale des liquides viscoélastiques dans le système de Couette-Taylor." Le Havre, 2002. http://www.theses.fr/2002LEHA0014.

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Abstract:

Nous avons étudié expérimentalement l'influence de la viscoélasticité de solutions aqueuses de polyoxyéthylène (POE) de grande masse molaire sur l'écoulement de Couette-Taylor à cylindre extérieur fixe. Avec les solutions les moins viscoélastiques, les deux premiers modes d'instabilités observés sont semblables au cas newtonien : rouleaux de Taylor, rouleaux ondulés. Pour le POE le moins polydisperse, un net comportement de stabilisation puis de déstabilisation a été observé quand la concentration augmente, en accord qualitatif avec la théorie. Si la concentration est suffisante, l'amplitude des oscillations des rouleaux ondulés diminue au-delà du seuil, à l'inverse du cas newtonien. Pour les solutions les plus viscoélastiques, qui sont rhéofluidifiantes, le premier mode d'instabilité est oscillant. Il est constitué de deux ondes contrapropagatives fortement couplées. Au-delà du seuil, il y a apparition de défauts qui conduisent à des motifs désordonnés, tandis que le couplage diminue
Experimental investigation of the stability of viscoelastic Couette-Taylor flow with fixed outer cylinder was conducted for aqueous solutions of high molecular weight polyethyleneoxide (PEO). For solutions with low viscoelasticity, the first and second instability odes are similar to the Newtonian case: Taylor Vortex Flow, Wavy Vortex Flow. For the lowest polydispersity PEO, a clear stabilisation behavior was observed, followed by destabilisation when concentration was increased, in qualitative agreement with theory. For ufficient concentrations, spatial amplitude of WVF decreased above onset, contrary to the Newtonian case. For solutions with higher viscoelasticity, which was concomitant with higher shear-thining, the first instability mode appeared to be oscillatory, in form of two strongly coupled counterpropagating waves. Above onset, some defects appeared and drove the flow to a disordered state while coupling decreased

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Brochard, Frédéric David. "Caractérisation des instabilités à basse fréquence dans une colonne de plasma magnétisé et étude de leur transition à la turbulence." Nancy 1, 2004. http://www.theses.fr/2004NAN10184.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l'étude expérimentale des instabilités à basse fréquence pouvant survenir dans une colonne de plasma magnétisé. En utilisant un limiteur à l'entrée de la colonne, nous avons observé que l'élévation du champ magnétique provoquait la transition entre un régime dominé par l'instabilité de Kelvin-Helmholtz et un régime d'ondes de dérive. Il a également été possible d'observer l'instabilité de Rayleigh-Taylor au cours de cette transition. Dans la perspective d'améliorer l'efficacité des méthodes de contrôle, dans le cadre de la recherche sur la fusion thermonucléaire contrôlée, nous avons ensuite étudié les transitions à la turbulence de ces différentes instabilités. Il apparaît pour chacune d'elles un scénario de transition similaire, dans lequel le chaos spatio-temporel résulte de l'interaction non linéaire entre deux modes de fréquences incommensurables
This work is devoted to the experimental study of low frequency instabilities that occur in a magnetized plasma column. By using a limiter at the entry of the column, a transition between the Kelvin-Helmholtz instability and drift waves is observed when the magnetic field is increased. The Rayleigh-Taylor (or centrifugal) instability, can also be observed in between. With a view to to improve the efficiency of control methods, within the framework of controlled thermonuclear fusion research, we then studied the transitions to turbulence of these various instabilities. For each of them, a similar transition scenario is observed, in which spatio-temporal chaos results from the nonlinear interaction between two modes of incommensurable frequencies

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Layes, Guillaume. "Etude expérimentale de l'interaction d'une onde de choc avec une bulle de gaz différent du gaz porteur." Aix-Marseille 1, 2004. http://www.theses.fr/2004AIX11044.

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Abstract:

Le but de ce travail est d'étudier le développement des instabilités hydrodynamiques de type Richtmyer-Meshkov qui se développe lors du passage d'une onde choc à travers une interface sphérique. Expérimentalement, on crée dans un tube à choc une bulle de savon contenant un gaz différent de l'air ambiant, pour les trois configurations possibles : gaz plus léger, gaz plus lourd et gaz de densité voisine de l'air. Les expériences sont réalisées pour des ondes choc dont le nombre de mach est compris entre 1,05 et 1,7. Une méthode de diagnostic optique par ombroscopie couplée à une caméra ultra rapide permet de visualiser l'interaction ainsi que le processus de déformation tant de la bulle que de l'onde choc. A partir de ces visualisations, l'évolution des grandeurs caractéristiques de la bulle ainsi que celle du vortex ont été obtenues, le résultat essentiel de ce travail est la mise en évidence d'un phénomène de pompage des zones de forte vorticité sur celles de faible vorticité.

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Valerio, Eric. "Modélisation numérique de l'interaction entre une onde de choc et un mélange turbulent généré par les instabilités de Richtmyer-Meshkov." Aix-Marseille 1, 1999. http://www.theses.fr/1999AIX11022.

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Abstract:

Cette etude s'inscrit dans le cadre des recherches sur la fusion par confinement inertiel. Elle a ete realisee au sein de l'institut universitaire des systemes thermiques industriels (marseille 13) en collaboration avec le commissariat a l'energie atomique (bruyere le chatel 91). Un modele de turbulence du second ordre est utilise pour decrire l'evolution du melange turbulent cree par l'interaction entre une onde de choc et une gradient de densite. Les resultats numeriques donnes par une version mono-dimensionnelle de ce modele sont compares avec des experiences faite en tube a choc. Utilisant le meme jeux de coefficients, differents couples de gaz avec des nombres d'atwood varies sont testes en faisant varier le nombre de mach de l'onde de choc incidente dans le but de mettre en evidence l'influence de ces principaux parametres. Le calcul de l'epaissement de la zone de melange en fonction du temps est directement compare aux mesures. Une seconde initialisation des calculs est presentee pour mieux decrire la premiere phase du phenomene etudie en tenant compte de la membrane initiale des tubes a choc horizontaux. Des profiles d'autres variables comme l'integrale sur l'espace de l'energie cinetique turbulente, de l'energie cinetique de translation sont aussi presentes.

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Sow, Aliou. "Modélisation numérique des détonations gazeuses en milieu confiné." Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES031.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à la modélisation numérique des détonations gazeuses non-idéales et instables en milieu confiné. Un nouveau modèle est mis au point pour tenir compte de la structure turbulente de la détonation en regard de la structure laminaire ZND. A l’aide du code CHOC-WAVES résolvant les équations de Navier-Stokes compressibles réactives, l’étude trace en détail la cartographie de l’écoulement derrière le front de détonation, pour caractériser la zone de réaction jusqu’à la surface sonique. L’analyse s’est effectuée dans le repère lié à la position instantanée de l’onde de détonation. Les résultats mettent en évidence l’importance de l’énergie d’activation sur la structure de la région subsonique réactive. Dans le cas d’un mélange très instable, elle devient complexe, et fait apparaître des instabilités globales auto-entretenues, qui modifient profondément la dynamique du choc. En termes de distribution d’énergie, le bilan de k révèle que l’énergie est amplifiée par le dégagement de chaleur. Enfin, la fraction massique des espèces réactives et les fluctuations de température sont anti-corrélées sur toute la région subsonique. Il existe également une relation linéaire entre la fraction massique et la vitesse jusqu’au maximum du dégagement de chaleur, qui est localisé dans le noyau de la zone de réaction subsonique. Sur la base de l’analogie forte de Reynolds, de nouvelles corrélations thermodynamiques sont proposées pour tenir compte de la compressibilité de l’écoulement à travers l’effet de la densité et des variations de température sur les champs moyens. Les couches limites d’ondes de détonations cellulaires se propageant dans un canal rectangulaire ont été également étudiées et les moyens d’analyse mis en oeuvre ont permis de proposer de nouvelles corrélations
This thesis is concerned with the numerical modeling of unstable gaseous detonation waves, with nonideality coming from wall effects. A new model is developed to account for the turbulent structure of the detonation with regard to the laminar structure ZND. Using the CHOC-WAVES code solving the reactive compressible Navier-Stokes equations, the study provides a detailed mapping of the flow downstream the detonation front to characterize in particular the reaction zone up to the sonic surface. The analysis has been conducted in the system of coordinates attached to the instantaneous shock front. The results highlight the importance of the activation energy on the structure of the subsonic reactive region. In the case of an unstable mixture, the structure of the reaction zone becomes complex and shows self-sustaining global instabilities, which deeply alter the dynamics of the shock. In terms of energy distribution, the results of k show that the energy is enhanced by heat release. Finally, the mass fraction of the reactive species and temperature fluctuations are anti-correlated across the subsonic region. Moreover, there is a linear relationship between the mass fraction and the velocity to the peak of heat release. Based on the strong Reynolds analogy, new thermodynamic correlations are proposed to account for the compressibility of the flow through the effect of the density and temperature variations on the mean fields. The boundary layer of cellular detonation wave propagating in a rectangular channel was also investigated and new correlations were proposed

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Seydou, Moumouni Allassane. "Etude expérimentale des effets hydrodynamiques des décharges nanosecondes répétitives pulsées (NRP) dans l'interaction plasma-flamme." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2016. http://www.theses.fr/2016ESMA0029/document.

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Abstract:

L’interaction plasma-flamme résulte d’une interaction complexe entre processus physico-chimiques et hydrodynamiques. Toutefois, dans la littérature, l’influence des effets hydrodynamiques est souvent négligée au profit des effets thermiques et chimiques. L’objectif de nos travaux est de mettre en évidence expérimentalement le rôle des effets hydrodynamiques des décharges NRP dans l’interaction plasma-flamme. La PIV est d’abord mise en oeuvre pour caractériser l’écoulement d’air et étudier l’interaction plasma-écoulement inerte. Cette démarche a permis de mettre en évidence les effets hydrodynamiques des décharges NRP, caractérisés par une onde de choc (1-30 μs) et un noyau chaud (30-500 μs). Ensuite, une chambre de combustion à volume constant est utilisée pour réaliser des expériences d’allumage par décharges NRP de mélange méthane-air en régimes laminaire et turbulent. Nous avons effectué simultanément la PLIF OH et la chimiluminescence OH*. Une analyse basée sur la vitesse apparente du front réactif est conduite afin de comprendre le mécanisme d’allumage et le plissement du front de flamme à mesure que le nombre de décharges augmente
Different phenomena are involved in plasma-assisted ignition/combustion and result in a complex interaction of physico-chemical and hydrodynamic processes. However, in the literature, the influence of the hydrodynamic effects is often neglected and most of studies support chemical and thermal effects as the main mechanisms of interaction. The aim of this experimental study is to highlight the role of the hydrodynamic effects of NRP discharges for a better comprehension of the main mechanisms involved in plasma-flame interaction. PIV is performed to characterize the airflow and study plasma-inert flow interaction. This approach enabled highlight hydrodynamic effects of NRP discharges, namely a shock wave (1-30 μs) and a hot kernel (30-500μs). A constant volume combustion chamber is then used in reactive case to conduct single shot experiments of methane-air mixture ignition by NRP discharges in laminar and turbulent configurations. Simultaneous PLIF and chemiluminescence respectively on OH and OH* radicals are performed. An analysis based on apparent flame velocity of the reactive front is conducted in order to understand the ignition process as well as the observed flame front wrinkling as the number of discharges pulses is increased

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Paquier, Anna. "Génération et croissance des vagues à la surface d’un liquide visqueux sous l’effet du vent." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS183/document.

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Abstract:

Bien qu'ayant suscité de nombreuses études sur le sujet, un certain nombre de questions à propos de la formation des vagues sous l'effet du vent restent sans réponse précise. Dans ma thèse, j'aborde ce problème selon une approche peu explorée : l'étude expérimentale de la déformation sous l'effet du vent de la surface d'un liquide fortement visqueux. En effet, contrairement à la majeure partie de la littérature sur le sujet, le liquide que j'utilise n'est pas de l'eau mais un liquide sensiblement plus visqueux. Indépendamment des questions fondamentales sous-jacentes, cela a en pratique l'avantage de simplifier le problème. En effet, du fait de la forte viscosité du liquide, l'écoulement dans le liquide reste laminaire et les perturbations de l'interface qui ne sont pas amplifiées ne peuvent se propager que sur une distance limitée. Pour observer ces déformations de l'interface liquide-air, j'ai développé un nouveau montage expérimental sur lequel a été mise en œuvre la méthode de visualisation Free Surface Synthetic Schlieren. Cette technique non intrusive a permis de mesurer avec une résolution micrométrique les amplitudes de déformations de la surface et d'accéder aux premières déformations à faible vitesse de vent. Dans un premier temps, les expériences furent conduites sur un liquide trente fois plus visqueux que l'eau. Grâce aux données expérimentales obtenues par FS-SS, deux régimes de déformation de l'interface liquide-air ont été mis en évidence. A vitesse de vent faible, l'interface est recouverte de "wrinkles", des perturbations de faible amplitude désorganisées spatialement et globalement alignées dans le sens de l'écoulement. Ces wrinkles peuvent être interprétés comme l'effet sur l'interface des fluctuations de pression de l'écoulement turbulent d'air. A plus forte vitesse, au-dessus d'une vitesse critique, apparaissent des vagues transverses quasi-parallèles entre elles et perpendiculaire à la direction du vent. Les distinctions entre les deux régimes ont été détaillées et les non-linéarités émergeant au-dessus du seuil ont aussi été étudiées. Par la suite, la viscosité du liquide a été changée sur une large gamme. Il ressort des expériences que les deux régimes de déformation de l'interface sous l'effet du vent peuvent être identifiés pour l'ensemble des viscosités parcourues. Suite à ces résultats, un modèle décrivant l'évolution de l'amplitude des wrinkles en fonction du vent et de la viscosité du liquide a été développé
Despite numerous studies on the subject, the development of waves under the action of wind still retains a certain number of open questions. In my PhD, I approach this problem through a fairly uncommon angle: the experimental study of the deformation by wind of the surface of a highly viscous liquid. Indeed, contrary to the major part of the literature on the matter, the liquid I used is not water but a significantly more viscous liquid. Regardless of the fundamental underlying questions, this has the practical advantage of simplifying the problem. Indeed, due to the high viscosity of the liquid, the flow in the liquid stays laminar and the unamplified perturbations of the interface can only propagate over a limited distance. To observe these deformations at the liquid-air interface, I have developed a new experimental set-up upon which the Free Surface Synthetic Schlieren method of visualization was implemented. This non-intrusive technique allowed to measure with a micrometric accuracy the amplitude of the surface deformation and to access the first deformations at low wind velocity. First, experiments were conducted over a liquid thirty times more viscous than water. The experimental data obtained by FS-SS show two regimes of deformation of the liquid-air interface. At low wind velocity, the interface is populated with ``wrinkles'', small-amplitude streamwise spatially disorganized perturbations. These wrinkles can be interpreted as the effect on the interface of the pressure fluctuations in the turbulent wind. At higher windspeed, above a critical velocity, transverse waves appear with quasi-parallel crests perpendicular to the wind direction. The distinctions between the two regimes have been detailed and the nonlinearities emerging above the threshold have also been studied. Then, the viscosity of the liquid has been changed over a large range. It results from the experiments that the two regimes of surface deformation by wind can be identified for all the viscosities explored. Following these results, a model was developed to account for the evolution of the wrinkles' amplitude both with wind velocity and with viscosity

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Schwaederlé, Laurent. "Etude de mélanges turbulents induits par l'instabilité de Richtmyer-Meshkov en tube à choc à l'aide d'une technique d'anémométrie à fil chaud." Aix-Marseille 1, 2001. http://www.theses.fr/2001AIX11061.

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Abstract:

Cette étude présente la mise au point et l'exploitation d'une technique d'anémométrie à fil chaud à température constante dans le but de caractériser une zone de mélange gazeux issue de l'instabilité de Richtmyer-Meshkov, créée par l'interaction entre une onde de choc et une interface séparant deux fluides de densités différentes. Cette méthode de diagnostic est basée sur la mesure du transfert de chaleur entre un fil chauffé et l'écoulement étudié. Trois configurations expérimentales ont été testées, au cours desquelles nous avons pu étudier le cas où l'onde de choc se propage d'un gaz lourd vers un gaz léger (interface air/He), au travers d'une interface séparant deux gaz de densités voisines (air/Ar) et enfin d'un gaz léger vers un gaz lourd (interface air/Kr). Nous présentons les trois procédures d'étalonnage du système anémométrique que nous avons réalisées. Celle-ci nous ont permis dans un premier temps une estimation de l'évolution du nombre de Reynolds local puis, dans un deuxième temps, l'évolution des fractions molaires et vitesse locales au sein de la zone de mélange.

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Santiago, Pelaez Zapata Daniel. "Beyond the Sea Surface : Exploring Ocean Wave Measurements From Multiple Perspectives." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASM004.

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Abstract:

Cette thèse explore les mesures de vagues océaniques sous plusieurs perspectives, étendant l'analyse au-delà de leur manifestation visuelle à la surface de la mer. Les limitations existantes dans les technologies de mesure entravent une compréhension complète d'aspects tels que le spectre directionnel des vagues, les processus de déferlement et les essaims de bulles générées par les vagues. Cette étude intègre des données provenant de différentes plates-formes, y compris de capteurs installés au fond, de bouées de surface et de satellites, abordant les limitations de couverture spatiale et temporelle. Une nouvelle technique basée sur la transformation en ondelettes pour l'estimation du spectre directionnel de vagues est présentée, montrant des performances cohérentes et des avantages par rapport aux méthodes conventionnelles. L'analyse de la propagation directionnelle des vagues révèle des distributions étroites au pic spectral et un élargissement asymétrique aux fréquences plus basses et plus élevées. La thèse compare également les données des bouées GPS avec les observations satellitaires de la mission CFOSAT/SWIM. Les propriétés acoustiques des vagues océaniques sont examinées à travers des mesures d'essaims de bulles, révélant une relation entre la vitesse du vent, la profondeur de l'essaim de bulles et la couverture d'écume. Le rôle de la circulation de Langmuir dans le transport des essaims de bulles est mis en évidence. Le bruit sous-marin et sa corrélation avec les variables environnementales sont étudiés à l'aide d'un hydrophone monté sur le fond. Dans l'ensemble, la thèse fournit une description complète des vagues océaniques, offrant des perspectives précieuses sur les interactions complexes entre l'air et la mer
This thesis explores ocean wave measurements from multiple perspectives, extending the analysis beyond their visual manifestation on the sea surface. Existing limitations in measurement technologies hinder a full understanding of aspects such as directional wave spectrum, wave breaking processes, and wave-induced bubble plumes. This study integrates data from various platforms, including bottom-mounted sensors, surface buoys, and satellites, addressing spatial and temporal coverage limitations. A novel wavelet-based technique for directional wave spectrum estimation is presented, showing consistent performance and advantages over conventional methods. Analysis of directional wave spreading reveals narrow distributions at the spectral peak and asymmetric broadening at lower and higher frequencies. The thesis also compares GPS buoy data with satellite-based observations from the CFOSAT/SWIM mission. The acoustic properties of ocean waves are examined through measurements of bubble plumes, revealing a relationship between wind speed, bubble plume depth, and whitecapping coverage. The role of Langmuir circulation in transporting bubble plumes is highlighted. Underwater noise and its correlation with environmental variables are investigated using a bottom-mounted hydrophone. Overall, the thesis provides a comprehensive description of ocean waves, offering valuable insights into complex air-sea interactions

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Kazeroni, Rémi. "Explosion asymétrique des supernovae gravitationnelles." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS315/document.

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Abstract:

L'explosion en supernova gravitationnelle représente le stade ultime de l'évolution des étoiles massives.La contraction du cœur de fer peut être suivie d'une gigantesque explosion qui donne naissance à une étoile à neutrons.La dynamique multi-dimensionnelle de la région interne, pendant les premières centaines de millisecondes, joue un rôle crucial sur le succès de l'explosion car des instabilités hydrodynamiques sont capables de briser la symétrie sphérique de l'effondrement.Les mouvements transverses et à grande échelle générés par deux instabilités, la convection induite par les neutrinos et l'instabilité du choc d'accrétion stationnaire (SASI),augmentent l'efficacité du chauffage de la matière par les neutrinos au point de déclencher une explosion asymétrique et d'impacter les conditions de naissance de l'étoile à neutrons. Dans cette thèse, les instabilités sont étudiées au moyen de simulations numériques de modèles simplifiés.Ces modèles permettent une vaste exploration de l'espace des paramètres et une meilleure compréhension physique des instabilités, généralement inaccessibles aux modèles réalistes.L'analyse du régime non-linéaire de SASI établit les conditions de formation d'un mode spiral et évalue sa capacité à redistribuer radialement le moment cinétique.L'effet de la rotation sur la dynamique du choc d'accrétion est également pris en compte.Si la rotation est suffisamment rapide, une instabilité de corotation se superpose à SASI et impacte grandement la dynamique.Les simulations permettent de mieux contraindre l'importance des modes non-axisymétriques dans le bilan de moment cinétique de l'effondrement du cœur de fer en étoile à neutrons.SASI pourrait sous certaines conditions accélérer ou ralentir la rotation du pulsar formé dans l'explosion.Enfin, une étude d'un modèle idéalisé de la région de chauffage est menée pour caractériser le déclenchement non-linéaire de la convection par des perturbations telles que celles produites par SASI ou les inhomogénéités de combustion pré-effondrement.L'analyse de la dimensionnalité sur le développement de la convection permet de discuter l'interprétation des modèles globaux et met en évidence les effets bénéfiques de la dynamique tridimensionnelle sur le déclenchement de l'explosion
A core-collapse supernova represents the ultimate stage of the evolution of massive stars.The iron core contraction may be followed by a gigantic explosion which gives birth to a neutron star.The multidimensional dynamics of the innermost region, during the first hundreds milliseconds, plays a decisive role on the explosion success because hydrodynamical instabilities are able to break the spherical symmetry of the collapse.Large scale transverse motions generated by two instabilities, the neutrino-driven convection and the Standing Accretion Shock Instability (SASI),increase the heating efficiency up to the point of launching an asymmetric explosion and influencing the birth properties of the neutron star.In this thesis, hydrodynamical instabilities are studied using numerical simulations of simplified models.These models enable a wide exploration of the parameter space and a better physical understanding of the instabilities, generally inaccessible to realistic models.The non-linear regime of SASI is analysed to characterize the conditions under which a spiral mode prevails and to assess its ability to redistribute angular momentum radially.The influence of rotation on the shock dynamics is also addressed.For fast enough rotation rates, a corotation instability overlaps with SASI and greatly impacts the dynamics.The simulations enable to better constrain the effect of non-axisymmetric modes on the angular momentum budget of the iron core collapsing into a neutron star.SASI may under specific conditions spin up or down the pulsar born during the explosion.Finally, an idealised model of the heating region is studied to characterize the non-linear onsetof convection by perturbations such as those produced by SASI or pre-collapse combustion inhomogeneities. The dimensionality issue is examined to stress the beneficial consequences of the three-dimensional dynamics on the onset of the explosion

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Ben, Khadra Slahedine. "Etude de la signature EM bistatique d'une surface maritime hétérogène avec prise en compte des phénomènes hydrodynamiques." Thesis, Brest, 2012. http://www.theses.fr/2012BRES0089/document.

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Abstract:

Le travail réalisé dans cette thèse s'intègre globalement dans le cadre de I'observation et la surveillance maritime.Afin d'améliorer la reconnaissance et I'identification automatique de cibles noyées dans un environnement perturbé, nous avons opté à la fusion de différentes connaissances et informations concernant une scène observée à distance par des capteurs micro-ondes. En effet, plusieurs phénomènes physiques co-existent et perturbent la propagation des ondes électromagnétiques au-dessus d'une surface et notamment au-dessus d'une surface maritime hétérogène (la réfraction due aux gradients d'indice, la rugosité de la surface de mer, les effets hydrodynamiques non linéaires du type vagues déferlantes, la présence d'objets, les polluants, sillage de navires, zones côtières, ...). Dans ce contexte, le travail présenté dans cette thèse porte sur l'étude de la signature électromagnétique (coefficients de diffusion) d'une surface maritime hétérogène avec la prise en compte des phénomènes hydrodynamiques (linéaires : vagues de capillarité et de gravité, non linéaires : vagues déferlantes). Cette estimation de la signature électromagnétique est effectuée en configuration bistatique (monostatique et propagation avant) et en bande X. L'étude complète de cette problématique est difficile. En effet, le déferlement est un processus dissipatif de l'énergie qui correspond à la dernière étape de la vie d'une vague et qui a donc le plus souvent lieu à I'approche du rivage. Ce phénomène non linéaire produit un pic de mer qui est une augmentation rapide des coefficients de diffusion et qui peut dépasser 10 dB dans une période de 100 ms. Ce pic peut conduire à des échos parasites, qui peuvent être identifiés comme des cibles virtuelles, et par la suite elles peuvent perturber le système de détection radar (fausses alarmes). Par conséquent, pour améliorer le processus de détection et pour réduire le taux de fausses alarmes, il est important de distinguer entre les cibles et les pics de mer générés par des vagues déferlantes. Ceci constitue I’une des motivations et aussi I'intérêt d'étudier la signature électromagnétique des vagues déferlantes dans différentes configurations d'observation de sorte que nous puissions facilement indiquer la présence voir I'identification des pics de mer. Pour contribuer à cette problématique, nous avons proposé une méthodologie basée sur un modèle électromagnétique hybride basé sur une combinaison d'une part de méthodes asymptotiques(SPMI utilisée dans le cadre de ce travail) pour simuler la réponse radar des vagues linéaire (vagues de capillarité et de gravité décrites via le spectre de mer d'Elfouhaily), et d'autre part de méthodes exactes (MoM, FB < Forward-Backward ) retenue dans le travail présenté dans ce manuscrit) pour calculer la réponse électromagnétique des vagues non-linéaires (profils considérés sont issus des résultats du code LONGTANK). Afìn de compléter l'étude théorique et les simulations réalisées, nous avons effectué une phase d'évaluation et de validation par des mesures de signature radar réalisées dans la chambre anéchoïque de I'Ensta Bretagne
The work done in this thesis fits generally under the observation and maritime surveillance. To improve the detection and automatic identification of targets embedded in a noisy environment targets, we opted for the fusion of different knowledge and information regarding a remotely observed scene by microwave sensors. Indeed, several physical phenomena co-exist and interfere with the propagation of electromagnetic waves over a heterogeneous sea surface (the refraction due to the index gradients, the roughness of the sea surface, nonlinear hydrodynamic effects like waves breaking, the presence of objects, pollutants, ship wake, coastal areas,..). In this context, the work presented in this thesis focuses on the study of electromagnetic signature (diffusion coefficients) of a heterogeneous sea surface with consideration of hydrodynamic phenomena (linear: capillary and gravity waves, nonlinear: breaking waves). The electromagnetic signature is performed in bistatic configuration (monostatic and forward propagating) and in X-band. The complete study of this problem is difficult.Indeed, the breaking wave is a dissipative process of energy that corresponds to the last stage of the life of a wave and therefore has most often held in the shore. This nonlinear phenomenon produces a sea peak which is a rapid increase of the diffusion coefficients and can exceed l0 dB in a 100 ms period. This peak can lead to clutter, which can be identified as virtual targets, and then they can disrupt the detection radar system (false alarms). Therefore, to improve the detection process and reduce the false alarm rate, it is important to distinguish between targets and sea peaks generated by breaking waves. This represents one of the motivations and also the interest to study the electromagnetic signature of breaking waves in different observation configurations so that we can easily detect and identify the sea peaks. To solve this problem, we proposed a methodology based on a hybrid electromagnetic model which is on a combination of asymptotic methods (SPMI used in this work) to simulate the radar response of linear waves (capillary and gravity waves described via the Elfouhaily sea spectrum) and an exact methods, the method of moment (the FB "Forward-Backward" method is used in this work), to calculate the electromagnetic response of nonlinear waves (profiles are produced by the LONGTANK code). To complement the theoretical study and simulations, we carried out an evaluation and validation phase by measuring the radar signature of breaking wave profiles in the ENSTA Bretagne anechoic chamber

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Sakaki, Takaya. "Etude expérimentale du transport d'électrons rapides et des ondes de choc générées par laser dans le cadre de la fusion inertielle." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0107/document.

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Abstract:

Ce manuscrit présente trois expériences menées dans le cadre de la fusion nucléaire par confinement inertiel. La première expérience porte sur l'étude la propagation d'un faisceau d'électrons rapides dans un plasma pré-comprimé dans le cadre du schémas d'allumage rapide. Deux expériences sur la génération d'onde de choc dans des plasmas ont été menées dans le cadre du schéma d'allumage par choc. La première expérience a été consacre à l'étude le la propagation d'un faisceau d'électrons rapides dans une cible comprimée. L'implosion de la cible avec une géométrie cylindrique a été menée avec l'installation laser GEKKO XII (ILE Osaka, Japon). Le faisceau d'électrons rapides a été injecté en utilisant l'installation laser LFEX (_1019W/cm2). et sa propagation à travers le cylindre comprimé a été observée avec plusieurs diagnostics X. Cette expérience a démontré l'effet d'un guidage du faisceau d'électrons rapides résultant du champ magnétique auto-généré. Par ailleurs, les résultats de cette expérience ont été en bon accord avec deux des simulation numériques. Cette étude a fait l'objet de la publication Approach to the study of fast electron transport in cylindrically imploded targets, Laser and particle Beams, 33, 525-534, (2015). Deux autres expériences ont été réalisées pour l’étude de la propagation de chocs forts créés par laser dans un plasma. Celles-ci ont été réalisées avec différentes installations laser.Dans la première expérience avec le laser Gekko Xll, nous avons observé la création et la propagation de deux ondes de choc successives dans des plasmas d’ablation de CH et de Be. L’objectif de caractériser l’amplification d’un choc transmis par la collision des deux chocscontre propagatifs a été partiellement réalisé. La comparaison des résultats expérimentauxà des simulations hydrodynamiques a permis d’établir une amplification du choc d’unfacteur 2 en pression pour les conditions expérimentales réalisées. Les tirs sur une cible deBe a permis de développer et valider les outils d’exploitation de la propagation de deuxchocs par radiographie X. La deuxième expérience a été réalisée avec laser PHELIX de GSI(Darmstadt, Allemagne). Le but de cette expérience était d’étudier la génération de chocsforts qui ont été utilisés pour étudier l’équations d’état du carbone dans le domaine WDMpertinent pour le planétologie. Les conditions de pression et de densité pour le carboneont été obtenues en déduisant la pression et la vitesse de l’onde de choc des diagnosticschronométriques employés dans cette expérience. Des états du diamant en phase liquidemétallique pour des pressions de l’ordre de 7 Mbar et des températures de 15,000 degrésont été obtenus
This manuscript presents three experiments conducted as part of a nuclear fusion byinertial confinement. The first experiment is the study of the fast electron beam propagationin a pre-compressed plasma in the fast ignition scheme. Two other experiments about theshock wave generation in plasmas were conducted in the ignition shock pattern.The first experiment was devoted to the study of the fast electron beam transport in a compressed target. The implosion of the target with a cylindrical geometry was carriedout with the GEKKO XII laser facility (ILE Osaka, Japan). The fast electron beam wasgenerated by the LFEX laser ( 1019W/cm2) and its propagation through the compressedcylinder was observed with several X-ray diagnostics. This experiment showed the guidingeffect of the electron beam resulting from self-generated magnetic fields. Furthermore, theresults of this experiment were in good agreement with numerical simulations. This studywas the subject of the publication Approach to the study of fast electron transport incylindrically imploded targets, Laser and Particle Beams, 33,525-534,(2015). Two other experiments were performed to study the propagation of strong shockscreated by lasers in a plasma. These were carried out with different laser systems. In the firstexperiment with the Gekko XII laser, we observed the creation and the propagation of twosuccessive shock waves in an ablation plasma in CH and Be. The objective to characterizethe amplification of a transmitted shock by the collision of two counter propagatingshocks has been partially realized. The comparison of the experimental results with thehydrodynamic simulations enabled us to confirm an amplification of the shock by a factor2 in pressure in the condition of this experiment. The shot with a Be target allowed todevelop and to validate the diagnostic method of X-ray radiography for shock propagation.The second experiment was performed with laser PHELIX GSI (Darmstadt, Germany).The purpose of this experiment was to study the generation of strong shocks. They wereapplied to study the equation of state of carbone in WDM state for the planetology. Thecondition of pressure and density for the carbon were obtained by deducting the pressureand the velocity of the shock wave chronometric diagnostics employed in this experiment.In this experiment, diamond was at the metallic liquid phase with the pressure of 7 Mbarand the temperature of 15,000 degrees

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Peynaud, Emilie. "Rayonnement sonore dans un écoulement subsonique complexe en régime harmonique : analyse et simulation numérique du couplage entre les phénomènes acoustiques et hydrodynamiques." Thesis, Toulouse, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAT0019/document.

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Abstract:

La thèse porte sur la simulation, en régime fréquentiel, du rayonnement acoustique en écoulement subsonique quelconque et dans un domaine infini. L'approche choisie s'appuie sur la résolution d'un système équivalent aux équations d'Euler linéarisées : le modèle de Galbrun. Ce modèle repose sur une représentation mixte Lagrange-Euler et aboutit à une équation dont l'unique inconnue est la perturbation du déplacement Lagrangien. Une des difficultés de l'approche de Galbrun est qu'une discrétisation directe de cette équation par une méthode d'éléments finis standard n'est pas stable. Un moyen de contourner cet obstacle est d'écrire une équation augmentée en ajoutant une nouvelle inconnue, le rotationnel du déplacement, appelée par abus vorticité. Cette approche conduit à un système qui couple une équation de type équation des ondes avec une équation de transport en régime fréquentiel. Et elle permet l'utilisation de couches parfaitement adaptées (PML) pour borner le domaine de calcul. La première partie du manuscrit est dédiée à l’étude de l’équation de transport harmonique et de sa résolution numérique, en particulier par un schéma de type Galerkin discontinu. Un des points délicats est lié au caractère oscillant des solutions de l'équation. Une fois cette étape franchie, la résolution du problème de propagation acoustique a été abordée. Une approximation basée sur l'utilisation d'éléments finis mixtes continus-discontinus avec couches parfaitement adaptées (PML) a été étudiée. En particulier, les caractères bien posés des problèmes continu et discret ainsi que la convergence du schéma numérique ont été démontrés sous certaines conditions sur l'écoulement porteur. Enfin, une mise en œuvre a été effectuée. Les résultats montrent la validité de cette approche mais aussi sa pertinence dans le cas d'écoulements complexes, voire d'écoulements dits instables
This thesis deals with the numerical simulation of time harmonic acoustic propagation in an arbitrary mean flow in an unbounded domain. Our approach is based on an equation equivalent to the linearized Euler equations called the Galbrun equation. It is derived from a mixed Eulerian-Lagrangian formulation and results in a single equation whose only unknown is the perturbation of the Lagrangian displacement. A direct solution using finite elements is unstable but this difficulty can be overcome by using an augmented equation which is constructed by adding a new unknown, the vorticity, defined as the curl of the displacement. This leads to a set of equations coupling a wave like equation with a time harmonic transport equation which allows the use of perfectly matched layers (PML) at artificial boundaries to bound the computational domain. The first part of the thesis is a study of the time harmonic transport equation and its approximation by means of a discontinuous Galerkin scheme, the difficulties coming from the oscillating behaviour of its solutions. Once these difficulties have been overcome, it is possible to deal with the resolution of the acoustic propagation problem. The approximation method is based on a mixed continuous-Galerkin and discontinuous-Galerkin finite element scheme. The well-posedness of both the continuous and discrete problems is established and the convergence of the approximation under some mean flow conditions is proved. Finally a numerical implementation is achieved and numerical results are given which confirm the validity of the method and also show that it is relevant in complex cases, even for unstable flows

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Godey, Cyril. "Bifurcations locales et instabilités dans des modèles issus de l'optique et de la mécanique des fluides." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD008/document.

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Abstract:

Cette thèse présente quelques contributions à l'étude qualitative de solutions d'équations aux dérivées partielles non linéaires dans des modèles issus de l'optique et de la mécanique des fluides. Nous nous intéressons plus précisément à l'existence de solutions et à leur stabilité temporelle. Le Chapitre 1 est consacré à l'équation de Lugiato-Lefever, qui est une variante de l'équation de Schrödinger non linéaire et qui a été dérivée dans plusieurs contextes en optique. En utilisant des outils de la théorie des bifurcations et des formes normales, nous procédons à une étude systématique des solutions stationnaires de cette équation, et prouvons l'existence de solutions périodiques et localisées. Dans le Chapitre 2, nous présentons un critère simple d'instabilité linéaire pour des ondes non linéaires. Nous appliquons ce résultat aux équations de Lugiato-Lefever, de Kadomtsev-Petviashvili-I et de Davey-Stewartson. Ces deux dernières équations sont des équations modèles dérivées en mécanique des fluides. Dans le Chapitre 3, nous montrons un critère d'instabilité linéaire pour des solutions périodiques de petite amplitude, par rapport à certaines perturbations quasipériodiques. Ce résultat est ensuite appliqué à l'équation de Lugiato-Lefever
In this thesis we present several contributions to qualitative study of solutions of nonlinear partial differential equations in optics and fluid mechanics models. More precisely, we focus on the existence of solutions and their stability properties. In Chapter 1, we study the Lugiato-lefever equation, which is a variant of the nonlinear Schrödinger equation arising in sereval contexts in nonlinear optics. Using tools from bifurcation and normal forms theory, we perfom a systematic analysis of stationary solutions of this equation and prove the existence of periodic and localized solutions. In Chapter 2, we present a simple criterion for linear instability of nonlinear waves. We then apply this result to the Lugiato-Lefever equation, to the Kadomtsev-Petviashvili-I equation and the Davey-Stewartson equations. These last two equations are model equations arising in fluid mechanics. In Chapter 3, we prove a criterion for linear instability of periodic solutions with small amplitude, with respect to certain quasiperiodic perturbations. This result is then applied to the Lugiato-Lefever equation

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Surville, Clément. "Morphologie et évolution des tourbillons de Rossby bidimensionnels dans les disques protoplanétaires." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4784/document.

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Abstract:

Le rôle des tourbillons anticycloniques dans l'évolution des disques protoplanétaires et, en particulier, dans les mécanismes de formation des planétésimaux, est au coeur des défis actuels de l'astrophysique moderne. C'est pourquoi une étude approfondie de leur structure et de leur dynamique est primordiale.Grâce à un outil numérique spécifiquement développé pour l'étude des disques, nous avons revisité l'Instabilité en Ondes de Rossby dans le régime non linéaire, et découvert l'existence d'une cascade des modes de perturbation qui permet de mieux comprendre la formation des tourbillons par cette instabilité.Leur structure à été décrite par un modèle gaussien innovant, remarquablement en accord avec les résultats numériques. Grâce à un échantillon de près de 300 tourbillons, nous avons borné le domaine des dimensions radiales, azimutales et de la vorticité. Deux familles de tourbillons possibles ont été distinguées : (i) les tourbillons incompressibles, stables et quasi-stationnaires; (ii) les tourbillons compressibles, très mobiles et associés à l'émission d'ondes de densité. Leur persistance sur plus de 1000 rotations confirme l'observabilité de tous ces tourbillons. Enfin, nous avons caractérisé leur migration vers l'étoile en fonction de leur géométrie, du gradient de pression et de l'échelle de hauteur du disque. Pour la première fois, une expression analytique permet d'estimer le taux de migration en fonction de ces paramètres; l'échelle de temps pour tomber sur étoile peut aller de 10^6 à 100 rotations. Suivant un modèle de viscosité alpha, la perte de moment cinétique pourrait être suffisante pour maintenir un taux d'accrétion significatif dans la zone morte
The role of anticyclonic vortices in the protoplanetary disk evolution and in how do planetesimals form are among the most important chalenges of the modern astrophysics. That is why an exhaustive study of the structure and the evolution of these vortices is necessary.Thanks to a numerical code specificly designed for the study of these disks, we have revisited the Rossby Wave Instability in the nonlinear regime, and have discovered that a cascade of the perturbation modes can explain the formation of the vortices created by this instability.We have described the structure of these Rossby vortices with a new gaussian vortex model, which accurately fits the numerical results. A sample of 300 different vortices led us to define the bondaries of the radial and azimuthal extent as well as the vorticity of the vortices. We have distinguished two main families : (i) the incompressible family, which is stable and quasi stationnary ; (ii) the compressible family, moving and exciting density waves. We found them surviving more than 1000 orbits, a clear confirmation of their observability.Finaly, we have caracterized the inward migration of the vortices as a fonction of their shape, their vorticity, but also of the pressure gradient and the scale height of the disk. For the first time, we exhibit a equation relating the migration rate to these parameters. The time scale of the migration ranges from 10^6 to just 100 rotations of the disk. Extremely steep pressure gradients are needed to reverse the migration to an outward regime. Following the alpha viscosity approch, the loss of kinetic momentum due to this migration would be sufficient to sustain the accretion in the dead zone

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El, Khouri Laurence. "Hydrodynamique des fluides supercritiques et gravité." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066427.

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Bouton, Eric. "Cinétique chimique et hydrodynamique de la détonation dans des compositions explosives condensées homogènes ou hétérogènes." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2285.

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Abstract:

Nous avons etudie la cinetique chimique de substances explosives condensees homogenes ou heterogenes en regime de detonation. L'explosif homogene etait le nitromethane (nm) pur ou sensibilise chimiquement par 0. 1 % en masse de diethylenetriamine, et l'explosif heterogene etait compose de nm et de 1% en masse de microbilles de verre creuses (mbv) de diametre 47 ou 102 m ou un melange des deux. Experimentalement, pour des confinements en acier ou en polychlorure de vinyl, nous avons etudie l'influence de ces additifs sur la celerite et le diametre critique de propagation de la detonation autonome en cartouche cylindrique. L'effet sensibilisant de ces additifs et l'existence d'une correlation lineaire diametre critique-inverse de la surface specifique initiale des mbv ont ete confirmes. Numeriquement, nous avons developpe un code de calcul de diametre critique base sur la description d'un ecoulement stationnaire quasi-monodimensionnel de fluide reactif parfait. La decomposition chimique de l'explosif homogene est decrite par une explosion thermique adiabatique, celle de l'explosif heterogene par une combustion surfacique. Dans ce cas, le delai d'induction du nm autour des mbv est evalue a l'aide d'un modele microscopique de formation de points chauds par implosion viscoplastique des mbv. Un accord semi-quantitatif entre les resultats numeriques et experimentaux a alors ete mis en evidence. Nous avons ainsi restitue la correlation lineaire diametre critique-inverse de la surface specifique initiale des mbv. Nous avons aussi montre que cette correlation n'est plus satisfaite, quand le delai d'induction du nm augmente et devient comparable au temps de propagation des front de flamme entre les mbv. Ce resultat constitue la premiere modelisation numerique de l'effet d'inversion de sensibilite au choc.

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Maisondieu, Christophe. "L'Absorption dynamique des ondes de gravite en régime instationnaire." Nantes, 1993. http://www.theses.fr/1993NANT2025.

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Abstract:

On considère un bassin de houle bidimensionnel dans lequel on étudie le problème de l'absorption dynamique des ondes de gravite par la translation d'une de ses parois verticales en réponse aux efforts hydrodynamiques qu'elle subit. On se place dans le cadre de la théorie linéaire des écoulements a surface libre des fluides parfaits pesants et on introduit les conditions aux limites classiques sur le contour du domaine fluide. En imposant une condition dite d'absorption optimale aux potentiels réfléchis et de radiation, on obtient une relation fréquentielle d'absorption totale en boucle ouverte caractérisée par une fonction de transfert complexe entre efforts hydrodynamiques et vitesse de l'absorbeur. Le passage au domaine temporel par transformation de fourrier inverse fait apparaitre une réponse impulsionnelle non causale rendant le système irréalisable. Plusieurs approximations causales du système sont alors étudiées. On détermine dans un premier temps une relation asymptotique basses fréquences du type Sommerfeld-Orlansky pour des grandeurs locales. On détermine ensuite une relation correspondant a un modèle de type feedback/feedforward conduisant au prix d'une hypothèse simplificatrice a une relation causale approchée purement instationnaire. L’efficacité de ce modèle n'étant que légèrement supérieure a celle du mode asymptotique, on montre qu'il est possible de l'améliorer de manière considérable en rajoutant une relation de dépendance vis-à-vis de la fréquence de l'onde incidente. Toutes les relations de transfert apparaissant dans ces lois de contrôle de l'absorbeur ont été identifiées par une méthode de lissage par exponentielles avant d'être testées numériquement de manière à éviter les calculs d'intégrales de convolution. On présente ensuite une décomposition de la relation d'absorption visant à obtenir de manière plus générale une boucle de contrôle de type feedback/feedforward ne faisant intervenir que des systèmes à réponse impulsionnelle causale. On présente enfin un modèle expérimental de bassin de houle bidimensionnel muni d'un tel système d'absorption par batteur piston.

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Moisy, Frederic. "Instabilités, ondes, et turbulence en rotation." Habilitation à diriger des recherches, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00519073.

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Abstract:

Ce mémoire présente une synthèse de mes travaux de recherche effectués depuis mon recrutement au laboratoire FAST en septembre 2000. Mes travaux sont essentiellement organisés autour de 4 axes~: les instabilités dans les écoulements de von Kármán, les ondes d'inertie, la turbulence en rotation, et les ondes de surface. Ces 4 axes de recherche ont entre eux un certain nombre de connections, comme l'influence de la rotation sur la nature d'un écoulement laminaire ou turbulent, ou encore les systèmes d'ondes dispersives en interaction, qu'il s'agisse des ondes capillaires ou des ondes d'inertie en référentiel tournant. D'un point de vue expérimental, ces axes de recherche ont également en commun l'utilisation de méthodes de mesure optiques, qu'il s'agisse de la Vélocimétrie par Images de Particules (PIV), méthode aujourd'hui standard en mécanique des fluides, ou encore du ``Synthetic Schlieren'', que nous avons étendu au cas des ondes de surface.

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Batson, William. "Faraday waves in small cylinders and the sidewall non-ideality." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10022/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l’instabilité de Faraday qui résulte de l’oscillation verticale d’une couche de liquide. L’objectif est d’apporter une vérification expérimentale précise des résultats issus d’une analyse de stabilité linéaire. À basse fréquence, la longueur d'onde caractéristique de cette instabilité est de l'ordre des dimensions de la cellule expérimentale. Théoriquement les longueurs d'onde associées aux modes disponibles sont discrétisées selon le confinement latéral. Mathématiquement, la condition qui facilite les calculs est une condition limite pariétale sans contrainte, ce qui est irréaliste en raison des couches limites visqueuses et de l’hystérésis capillaire au point de contact du fluide avec les parois. Ici, nous présentons l'étude expérimentale d'un système de basse fréquence conçu pour se rapprocher d’une condition pariétale sans contrainte, par un choix judicieux de liquides. Le système a permis d’obtenir expérimentalement des seuils d’apparition de l’instabilité très proches des prédictions théoriques basées sur une analyse de stabilité linéaire. Les différences observées sont associées au ménisque formé par le liquide sur la paroi ainsi qu’au film liquide se formant à la paroi lors de l'excitation des ondes. Les écarts avec la théorie dû à ces imperfections semblent être fonction de la structure du mode et la périodicité des ondes. De plus, les ondes générées par le ménisque conduisent à des seuils inférieurs aux prévisions. Ceci indique une résonance mixte entre l'instabilité paramétrique et les oscillations forcées du ménisque où chaque contribution peut être contrôlée par un forçage caractérisé par deux fréquences
This work is an inquiry into the current understanding of experimental single-mode Faraday waves, from the perspective of linear stability theory. At low frequency, the characteristic wavelength is of the order of the cell dimensions, and theoretically the wavelengths associated with the modes available for excitation are discretized by the sidewall boundary condition. Mathematically, the condition which eases manipulation is a stress-free sidewall condition, which is unrealistic due to viscous boundary layers and capillary hysteresis. We report the experimental investigation of a low frequency system designed to approximate this condition, by careful choice of the fluid liquids and thereby increasing the relative importance of the interior damping. The design has permitted close connection between the experimental thresholds and the predictions, contrasting the traditional approach of phenomenologically measuring the mode dissipation and treatment as a single degree of freedom system. Non-ideal behavior of the sidewall persists, evident by the contact meniscus and the sidewall film which is formed during wave excitation. The presence of these non-idealities is translated to trends in the deviation between the observed and predicted thresholds, depending upon the mode structure and wave periodicity. The presence of harmonically excited waves from the meniscus seems to result in observation of amplitudes consistently lower than the predictions, indicating a mixed resonance between the parametric instability and the forced meniscus oscillations. Furthermore, it is seen this interaction can be adjusted by excitation with two commensurate parametric frequencies

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Sherif, Khaled. "Simulation hydrodynamique bidimensionnelle des transistors à effet de champ à gaz bidimensionnel d'électrons : contribution à l'optimisation des composants pour ondes millimétriques." Lille 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LIL10166.

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Abstract:

Ce travail est relatif a des developpements originaux d'une methode de simulation numerique bidimensionnelle de transistors a effet de champ a gaz bidimensionnel d'electrons (hemt). L'objectif poursuivi est, grace a l'utilisation de ce modele, d'ameliorer la comprehension du fonctionnement physique de ces composants et de faciliter leur optimisation en vue d'une utilisation comme elements de puissance microondes. En effet, vu le grand nombre de parametres a considerer, seule une simulation physique precise permet d'apporter des elements decisifs pour cette optimisation. Le modele est base sur la resolution numerique bidimensionnelle des equations generales dites hydrodynamiques dans les semiconducteurs. L'auteur y introduit la prise en compte de nouveaux effets tels que ceux lies a la quantification, l'ionisation par choc et l'avalanche. Ce modele a ete utilise d'une part pour une comparaison des performances et des caracteristiques des hemt conventionnels et des hemt pseudomorphiques (couches actives en gainas). Pour ces derniers, l'influence d'un grand nombre de parametres technologiques a ete etudiee (longueur de grille, configuration de la zone creusee, etc). L'auteur a montre qu'il existait des oscillations parasites dans les structures planaires qui peuvent apporter des limitations importantes aux performances de ces composants et, pour la premiere fois pour ce type de modele, a mis en evidence clairement les phenomenes de claquage lies aux effets d'ionisation par choc et d'avalanche.

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Desroziers, Sylvain. "Sur la propagation des ondes lasers avec couplage à l' hydrodynamique pour l' interaction laser-plasma." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066021.

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Jarsale, Geoffrey. "Etude expérimentale de l'interaction d'une détonation gazeuse avec un spray d'eau." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0021/document.

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Abstract:

Ce projet de thèse expérimentale vise à étudier l'interaction d'une détonation se propageant dans une atmosphère gazeuse réactive ensemencée d'un spray d'eau, au sein d'un tube vertical de 4 m de haut ayant une section carré de 52 mm de côté. Le dispositif permet de mesurer les célérités de propagation de la détonation et les niveaux de pression associée, ainsi que d'analyser la structure cellulaire. La caractérisation du spray d'eau par la méthode PDI a permis d'évaluer le diamètre moyen des gouttelettes à 10 μm. Les densités apparentes de spray peuvent atteindre 200 à 250 g/m³.La première étude a consisté à faire varier la dilution Z en argon de 3 à 28, ainsi que la quantité X d'eau injectée (YH2O pouvant atteindre 15%), dans des mélanges de types C2H4-O2-Zar-XH2O(l). Cette étude a permis de faire varier les longueurs caractéristiques de la détonation par rapport à celles du spray. Deux comportements très différents ont été mis en évidence, suivant la taille plus petite (premier comportement) ou plus grande (deuxième comportement) de la longueur d’induction chimique par rapport à celle de l’atomisation secondaire des gouttelettes, dans les conditions de détonation. Ainsi dans le cas idéal où l’épaisseur hydrodynamique – distance moyenne entre le choc et la surface sonique – englobe l’ensemble des interactions diphasiques, la célérité de détonation sera celle de Chapman-Jouguet diphasique, inférieure au cas purement gazeux. De plus dans le cas du premier comportement, la vapeur issue de la phase dispersée ne participera pas l'agrandissement de la structure cellulaire, a contrario du second.Afin de préciser le mécanisme responsable du deuxième comportement, la seconde étude s'est quant à elle attachée à l'analyse de l'influence du spray par rapport à la régularité de la structure cellulaire de la détonation. Deux mélanges sont ainsi considérés, générant une détonation à structure régulière (C2H4-O2-28Ar-XH2O(l)) ou irrégulière (C2H4-O2-11.286N2-XH2O(l)). Cette étude a confirmé que dans cette configuration, la vapeur d’eau issue de la phase dispersée liquide participe alors à l'agrandissement de la structure cellulaire. Elle a également permis de montrer la plus grande résilience des détonations irrégulières par rapport aux détonations régulières vis-à-vis des pertes pariétales. Il a également été constaté que la perte de régularité de la structure cellulaire liée à l'ajout d'eau est associée à l'augmentation de l'énergie d'activation réduite Ea/RTvn et du facteur de stabilité, expliquant par ailleurs l'apparition d'une sous-structure cellulaire, semblable à celle observée dans les détonations initialement irrégulières. La vapeur d’eau ainsi produite par l’évaporation du spray agit alors comme un diluant inerte en aval du choc incident
The interaction between a gaseous detonation and a water spray was experimentally studied in a 4 m high vertical detonation tube with a 52 mm by 52 mm square section. Detonation pressure signals, average velocity and cellular patterns were recorded.The spray, produced by an ultrasonic generator and injected at the bottom of the tube, was characterized by the Phase Doppler Interferometry (PDI) method. The spray analysis revealed an average droplet diameter of10 μm with Liquid Water Content (LWC) up to 200-250 g/m3. The first study compared the detonation and spray lengths in stoichiometric CzH4-02-Ar-H20(l) mixtures for argon dilution ranging from 3 to 28 and water mass fraction up to Y ttzo 15%. Two distinct behaviors were revealed, driven by the length of the induction zone compared to the secondary breakup length of the spray droplets. It is found that in the ideal case where the hydrodynamic thickness (representing the average length between the shock and the sonic surface) encompass the endothermic multiphase processes, the experimental detonation velocity is equivalent to the Ideal Chapman Jouguet multiphase velocity, which is lower than the ideal detonation velocity in a dry mixture. Moreover, when the induction length is shorter than the secondary breakup length, the water vapor produced by the droplets breakup is not involved in the cellular structure enlargement.The second study highlighted the influence of the water spray on the cellular structure regularity, by using mixtures of CzH.-02-28Ar-H20(l) and C2H.-02-N2-H20(l) with various equivalence ratio. The experiments show that irregular detonations are more resilient compared to regular ones. Moreover the loss of the detonation regularity generated by the water spray addition and the increase in both the reduced activation energy Ea/RTvn and the stability factor are responsible for the sub-structure generation, similar as the one observed in initially irregular detonation. Furthermore, ZND computations indicated that water mainly 5played a thermal role by diluting the reactive gaseous mixture and seemed to have a limited impact on the kinetic nrocesses

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Gostiaux, Louis Dauxois Thierry. "Étude expérimentale des ondes de gravité internes en présence de topographie. Émission, propagation, réflexion." [S.l.] : [s.n.], 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00123539.

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Liu, Ya Nan. "Effect of variable bathymetry on the linear anf slow-drift wave responses of floating bodies." Aix-Marseille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX11006.

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Abstract:

Le problème considéré dans ce mémoire a trait au comportement sur houle irrégulière des structures flottantes opérant en relativement faible profondeur d’eau. Une situation de référence est un terminal méthanier, où les navires viennent se charger ou décharger de GNL (Gaz Naturel Liquéfié). La consommation mondiale de gaz étant en augmentation constante, et les pays producteurs éloignés des pays consommateurs, le transport de GNL par navires méthaniers est en forte croissance. De plus en plus fréquemment, faute d’espace et pour des raisons de sécurité, les terminaux ne sont plus en zone portuaire mais déportés au large, en mer ouverte, dans des profondeurs d’eau de 15 à 30 mètres. Les systèmes d’amarrage des navires doivent suffisamment restreindre leur mouvement pour permettre leur (dé)chargement, même pour des états de mer de quelques mètres de hauteur significative. Typiquement les périodes propres des mouvements horizontaux des méthaniers amarrés se situent entre 30 et 100 secondes : ceci signifie que non seulement leur réponse linéaire à la houle mais aussi leur réponse dite de ”deuxième ordre à basse fréquence” doit être correctement prédite dans le dimensionnement du système d’amarrage (aussi ères, ducs d’Albe, etc. ). L’industrie pétrolière offshore a maintenant acquis un grand savoir-faire dans le dimensionnement des systèmes d’ancrage en grande profondeur, pour ses unités de forage et de production. Il est rapidement apparu que les outils numériques développés pour ces applications n’étaient pas transposables au cas des terminaux méthaniers en zone côtière. En particulier des écarts importants ont été observés entre les prédictions des modèles numériques et les mesures faites en bassin d’essais, sur le comportement basse fréquence (aux fréquences propres du mouvement horizontal) du navire amarré. La raison la plus souvent invoquée de ces écarts est associée à la bathymétrie : la houle incidente évolue depuis le large sur des fonds variables, en profondeur d´ecroissante. Les variations bathymétriques sont le plus souvent lentes, avec des pentes de l’ordre du pour mille ou du pour cent, si bien qu’en première approximation les modèles classiques dits de faible pente prédisent correctement l’évolution de la houle ; mais cela n’est pas vrai de son contenu basse fréquence qui, localement, n’est pas le même que celui prédit par les théories de référence qui supposent une profondeur constante depuis l’infini. Il y a aussi des situations où le fond marin ne peut pas être considéré de faible pente, par exemple consécutivement à des opérations de dragage. Un cas de référence est le départ, depuis la côte, d’un pipeline o`u il s’avère souvent nécessaire de draguer un chenal pour que la barge de pose puisse opérer. Typiquement le chenal va avoir une profondeur de 10 à 15 mètres avec des fonds environnants beaucoup plus faibles. Là aussi des outils fiables sont necessaires pour prédire la réponse à la houle de la barge, dimensionner son ancrage, et vérifier que les contraintes dans le pipe sont admissibles. Le travail de thèse effectué ambitionne de faire avancer la connaissance sur ces problèmes de tenue à la houle de structures ancrées en bathymétrie variable, et de contribuer à l’amélioration des outils de dimensionnement.

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Biasiori-Poulanges, Luc. "Fragmentation aérodynamique d’une goutte liquide induite par une onde de choc plane High-magnification shadowgraphy for the study of dropbreakup in a high-speed gas flow On the formation and recurrent shedding of ligaments in droplet aerobreakup Data on eosin y solutions for laser-induced fluorescence in water flows Multimodal imaging for intra-droplet gas-cavity observation during droplet fragmentation." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2021. http://www.theses.fr/2021ESMA0002.

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Abstract:

Ce travail de thèse propose une description originale de la fragmentation aérodynamique d’une goutte d’eau, induite par une onde de choc plane, pour des régimes à la frontière entre les modes gouvernés par l’instabilité de Rayleigh-Taylor et ceux dominés par l’instabilité de Kelvin-Helmholtz. Un banc expérimental composé d’un tube à choc couplé à des diagnostics d’imagerie rapide est exploité pour caractériser les processus de fragmentation. Les résultats expérimentaux sont complétés par des simulations numériques réalisées à partir du code multiphasique compressible open-source ECOGEN. L’effet de l’onde de choc sur la goutte est évalué grâce à une modélisation théorique basée sur l’acoustique géométrique permettant de décrire la dynamique spatio-temporelle des réflexions d’onde à l’intérieur de la goutte et de prédire le lieu des points de plus haute densité d’énergie. Le champ de pression est résolu à partir de simulations numériques qui indiquent que la tension de rupture de l’eau est atteinte pour une onde de choc évoluant à un nombre de Mach de 1.7. Dès lors, un processus de cavitation dont les conséquences sur la dynamique de la fragmentation pourraient être significatives, est possible. Concernant la dynamique interfaciale, les expériences comme les simulations révèlent le développement d’une perturbation azimutale transverse à l’origine d’une structure ligamentaire périodique. Une analyse de Fourier des résultats numériques 3-D suggère que l’initiation de cette déstabilisation est indépendante des effets capillaires, à l’inverse de sa croissance. La dynamique ligamentaire apparaît être un processus cyclique dont la fréquence est celle du lâché de vortex dans le sillage del a goutte. Ce schéma récurrent cesse après quatre cycles. Il s’en suit alors la perte de l’intégrité structurelle du corps résiduel de la goutte des suites du développement d’une cavité gazeuse, dans le liquide, qui agit comme une région de fragilité et donc, facilite la fragmentation
This thesis proposed a groundbreaking description of the shock-induced aerodynamic fragmentation of a water droplet at the transition of the Rayleigh-Taylor Piercing and the Shear-Induced Entrainment regimes. An experimental facility consisting of a shock tube and high-speed imaging diagnostics is used to investigate the fragmentation processes. Experimental results are supported with numerical simulations performed with the open-source code ECOGEN dedicated to multiphase compressible flows. The shock wave effect on the droplet is assessed by a theoretical modelling based on geometrical acoustics which allows for the description of the wave spatio-temporal dynamics and enables to predict the time-dependent location of the highest energy density. Pressure fields are determined using numerical simulations. It appears that the water tensile rupture is reached for a shock wave Mach number of 1.7 from which bubble cloud cavitation may occur by causing signification changes in the fragmentation dynamics. As regards to the interfacial dynamics, both experiments and numerical simulations show the development of a transverse azimutal modulation resulting in the periodic ligament structure at the droplet surface. Contrary to the modulation growth, its initiation seems to be independent of the capillary effects as revealed by a Fourier analysis of the 3-D numerical results. The ligament dynamics is a cyclic process driven by the vortex shedding process in the wake of the droplet. Four cycles have been observed before the residual droplet core breaks up owing to the growth of an air cavity inside the droplet that acts as weak spot, and thus facilitating the droplet split-off

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Guazzelli, Elisabeth. "Deux etudes experimentales du desordre en hydrodynamique physique." Aix-Marseille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986AIX11017.

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Abstract:

Description spatiale des structures convectives dans l'instabilite de cisaillement elliptique d'un nematique. Analyse geometrique du desordre par analogie avec la cristallographie bidimensionnelle: etude des defauts dans la structure en rouleaux et de la desorganisation de la structure bidimentionnelle; etude de la propagation des ondes de gravite en eau peu profonde sur des fonds variables

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Nouguier, Frédéric. "Diffraction électromagnétique par la surface océanique : influence des nonlinéarités et de l’écume." Aix-Marseille 3, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX30020.

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Abstract:

La première partie de ce document présente un modèle basé sur la résolution des équations Lagrangiennes du mouvement nommé “Choppy Wave Model”. Il permet de tenir compte des nonlinéarités hydrodynamiques de la surface et d’établir une description complète des grandeurs statistiques. Les résultats obtenus soulignent leur caractère non Gaussien et l’importance du spectre déshabillé. Des échantillons de surfaces nonlinéaires illustrent la modulation des petites vagues par les grandes. L’étude menée en seconde partie quantifie l’impact des nonlinéarités hydrodynamiques sur le phénomène de diffraction et permet de s’affranchir des erreurs dues à l’hypothèse Gaussienne dans l’estimation de paramètres météo-océaniques. Une nouvelle méthode de calcul de l’intégrale de Kirchhoff basée sur des convolutions radiales rapides est aussi introduite. Enfin, l’impact de l’écume en micro-ondes est détaillé et les principaux résultats montrent son importance à forts vents et notamment en polarisation HH
The first part of this document introduces a simple model based on the resolution of the Lagrangian equations of motion termed “Choppy Wave Model”. It takes into account the hydrodynamic nonlinearities of the surface and makes possible to establish its complete statistical properties. The obtained results emphasize the nongaussian aspect of the ocean surface and the importance of the undressed spectrum. Some samples of nonlinear seas illustrate the hydrodynamic modulation of short waves by the long ones. In the second part, the impact of sea surface nonlinearities on the scattering process is quantified. The obtained results correct the bias due to the Gaussian assumption in meteooceanic parameters estimation. A new calculation method for the Kirchhoff integral based on fast radial convolutions is also introduced. Finally, the foam impact on the scattering process in micro-waves is estimated and is shown to become significant at strong winds and mainly in HH polarization

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Marinchio, Hugues. "Nanotransistors à ondes de plasma : applications à la génération et à la détection de radiations térahertz." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20023.

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Abstract:

Ce travail propose une approche théorique originale, basée sur un modèle hydrodynamique pseudo-2D, de l'excitation des oscillations de plasma térahertz dans un nanotransistor. Une étude systématique des transistors sous excitation optique, térahertz ou mixte est réalisée par le bias de simulations numériques et de calculs analytiques. Ces résultats sont confrontés avantageusement aux manipulations de photomélange résonant actuellement en cours. Le modèle théorique a permis ainsi d'accéder à une compréhension et une description fines du phénomène d'excitation des ondes de plasma, de mettre en évidence des effets physiques nouveaux, de donner des pistes technologiques pour l'étude, la conception et l'optimisation futures de détecteurs et d'émetteurs THz, et de montrer la possibilité d'une nouvelle application des transistors à ondes de plasma photoexcitées : la détection hétérodyne de radiations térahertz
This work proposes an original theoretical approach based on a pseudo-2D hydrodynamic model for describing plasma wave mecanisms in nanotransistorse. A systematic study is carried out by means of numerical simulations and analytical calculations. The results show a good agreement with photomixing experiments performed in parallel. The new model allowed us to achieve a detailed comprehension and description of the phenomena, to point out new effects and to provide clues for further conceptions and study of THz devices. Finally, we have proposed a new application for photoexcited plasma wave transistors : the heterodyne detection of terahertz radiations

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Chraïbi, Hamza. "Simulation de l'opto-hydrodynamique des interfaces liquides." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13423.

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Abstract:

Ce travail a pour objectif l'étude du couplage entre la propagation d'une onde optique et l'hydrodynamique d'une interface liquide-liquide, donnant naissance à une discipline nouvelle : l'opto-hydrodynamique. Les applications envisageables dans ce domaine sont nombreuses comme, par exemple, la mesure optique des propriétés physiques des fluides ou encore la manipulation sans contact d'objets à l'échelle micrométrique. Notre étude vise à comprendre les effets en surface et en volume d'une onde lumineuse intense sur un système à deux liquides immiscibles. Les simulations numériques, basées sur une méthode intégrale et d'éléments de frontière (BIEM), consistent à résoudre les équations de Stokes et de conservation de la masse en axisymétrique avec une condition de saut de contraintes à l'interface traduisant l'équilibre entre forces visqueuses, capillaires, gravitationnelles et pression de radiation optique. Le code de calcul est validé à l'aide de comparaison avec des résultats expérimentaux ou avec des prédictions issues de modèles analytiques en régime de faible déformation pour l'équilibre ainsi que pour la dynamique de l'interface lorsque celle-ci est de grande extension par rapport à la taille du faisceau. Une analyse est menée sur l'effet du sens de propagation du faisceau laser sur la déformation de l'interface. Une comparaison avec des données expérimentales est également menée. Les effets en volume de l'onde optique sont étudiés mettant en évidence l'existence d'écoulements permanents au sein des phases qui interagissent avec la forme de l'interface. On étudie pour finir l'effet de taille et de volume finis avec en particulier les effets de la pression de radiation optique sur la déformation d'une goutte liquide dans les deux cas d'étirement et de compression de la goutte.

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Euvé, Léo-Paul. "Interactions ondes-courant-obstacle : application à la physique des trous noirs." Thesis, Poitiers, 2017. http://www.theses.fr/2017POIT2280/document.

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Abstract:

Le projet de recherche consiste à observer en laboratoire la radiation de Hawking, cette prédiction stupéfiante de l'astrophysicien anglais Stephen Hawking faite en 1974 : les trous noirs ne sont pas noirs. Autrement dit, ils n'absorbent pas tout ce qui est à leur portée mais émettent un rayonnement. En plus des complications du fait que ces objets célestes sont à des milliers d'années-lumière, ce rayonnement est tellement faible que cela reviendrait à essayer d'entendre un murmure dans un concert de rock. Mais William Unruh, en 1981, a proposé une solution : utiliser des systèmes hydrodynamiques qui présentent les mêmes équations mathématiques qu'en astrophysique. Plus précisément, dans notre cas, nous utilisons la correspondance entre la propagation des ondes lumineuses au voisinage d'un trou noir et celles des ondes de surface dans un contre-courant rendu inhomogène par la présence d'un obstacle immergé. Pour cela, une compréhension approfondie de la mécanique des ondes de surface est nécessaire (bathymétrie variable, vorticité, non-linéarités…). Du côté technique, une méthode de mesure de surface libre a été développée et optimisée
The aim of the PhD is the observation the Hawking radiation in the laboratory, this astounding prediction of the English astrophysicist Stephen Hawking made in 1974: black holes are not black. In other words, they do not absorb anything within reach but emit a radiation. In addition to the complications of the fact that these celestial objects are thousands of light years away, this radiation is so weak that it would be like trying to hear a whisper in a rock concert. But William Unruh, in 1981, proposed a solution: to use hydrodynamic systems which have the same mathematical equations as in astrophysics. More precisely, in our case, we use the correspondence between the propagation of light in the vicinity of a black hole and surface waves propagation on a inhomogeneous countercurrent (due to the presence of a submerged obstacle). For this, a thorough understanding of the surface waves physics is necessary (variable bathymetry, vorticity, non-linearities ...). On the technical side, a free surface measurement method has been developed and optimized

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Taileb, Saïd. "Vers des simulations numériques prédictives des détonations gazeuses : influence de la cinétique chimique, de l’equation d’etat et des effets tridimensionnels Influence of the chemical modeling on the quenching limits of gaseous detonation waves confined by an inert layer Computation of the mean hydrodynamic structure of gaseous detonations with losses Numerical study of 3D gaseous detonations in a square channel." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2020. http://www.theses.fr/2020ESMA0012.

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Abstract:

La présente étude s’inscrit dans le cadre général des simulations numériques des détonations dans des conditions non-idéales. Les configurations abordées correspondent à des écoulements rencontrés dans les accidents industriels ainsi que dans les moteurs à détonation rotative, dans lequel le combustible est injecté à des pressions élevées dans un milieu confiné par des gaz inertes. Les simulations conduites reposent sur un code de simulation numérique RESIDENT (REcycling mesh SImulation of DEtonations) développé à l’Institut Pprime. Il s’appuie sur des schémas numériques d’ordre élevé adaptés à la capture des chocs, avec un schéma d’interpolation MP d’ordre 9, un solveur HLLC-M et une intégration temporelle de Runge-Kutta d’ordre 3. Dans un premier temps, l’influence des équations d’état (EOS) sur la structure cellulaire de la détonation a été étudiée avec les deux EOS : gaz parfaits et Noble-Abel. Les résultats ont montré que l’interaction d’une ligne de glissement avec un ensemble de points triples est responsable de la création d’un nouveau point triple. L’augmentation du coefficient isentropique post-choc inhibe l’apparition de ces instabilités et régularise la structure cellulaire. Ce résultat tire son importance du fait que la structure cellulaire conditionne les règles empiriques de dimensionnement. Dans un second temps, l’influence de la modélisation de la cinétique chimique sur la structure de la détonation et ses limites d’extinction a été étudiée à l’aide de trois schémas cinétiques de complexité croissante : chimie à une étape globale, à trois étapes et chimie détaillée. Malgré les similitudes sur la dynamique du front et sur la structure cellulaire, les résultats présentent des différences significatives lorsque la détonation est soumise à des pertes latérales par un confinement par gaz inerte.Cette étude met en évidence l’impact du modèle cinétique sur la prédiction des limites d’extinction des détonations observées expérimentalement. Finalement, l’influence des effets tridimensionnels sur la dynamique de la détonation a été étudiée. Des comparaisons de simulations 2-D et 3-D ont été effectuées dans le cas d’une configuration d’une détonation marginale et d’une détonation semi-confinée. Malgré les différences dans la topologie de l’écoulement,des similitudes ont été observées dans la structure moyenne lorsque la détonation est idéale. L’analyse de l’énergie des fluctuations totale a révélé que les fluctuations d’entropie sont plus importantes que les fluctuations totales de pression. Dans le cas de la détonation semi-confinée, les effets 3-D se manifestent par un déficit de vitesse moindre qu’en 2-D lorsque la détonation se propage à la même hauteur réactive. Le déficit de vitesse est alors corrélé au rapport de l’épaisseur hydrodynamique avec le rayon de courbure, malgré une courbure moyenne plus importante du front en 3-D
This study is part of the general framework of numerical simulations of detonations under non-ideal conditions.The configurations discussed correspond to flows encountered in industrial hazards and rotating detonation engines.Simulations are based on an inhouse code RESIDENT (REcycling mesh SImulation of DEtonations) developed at the Pprime Institute. It is based on high-order shock capturing schemes, with a MP9 interpolation scheme, a HLLC-M solver and a 3rd Runge-Kutta time integration. At first, the influence of the equation of state (EOS) on the cellular detonation structure has been studied with two EOS : Perfect gas and Noble-Abel. The numerical results have shown that new triples points are generated from the interaction of a slip line with already existing triple points. The increase of the post-shock isentropic coeffient has inhibited the appearance of these instabilities and has regularized the cell structure. This results may be important as engineering correlations are based on the cell size and regularity. Secondly, the influence of chemical modelling on the structure of the detonation and its extinction limits were studied using three kinetic models of increasing complexity : single-step, three-step chain-branching and detailed chemistry. Despite the macroscopic features are similar, the outcome of the critical height of a detonation confined by an inert layer is significantly different, highlighting the impact of the kinetics in predicting the extinction limits observed in experiments. Finally, the influence of three-dimensional effects on the dynamics of detonation was studied. Comparisons of 2-D and 3-D simulations are carried out in the case of marginal and semi-confined detonations. Despite the differences observed in the flow topology, similarities were found in the mean structure when the detonation propagation is ideal. The analysis of the total fluctuation energy revealed that entropy fluctuations are more important than pressure fluctuations. In the case of semi-confined detonation, 3-D effects manifests a smaller velocity deficit than in 2-D when the detonation propagates at the same reactive height. The velocity deficitis correlated to the ratio of the hydrodynamic thickness to the radius of curvature, despite the higher average curvature of the 3-D front

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Damamme, Gilles. "Contribution à la théorie hydrodynamique de l'onde de détonation dans les explosifs condensés." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2034.

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Abstract:

Etude des proprietes hydrodynamiques des ondes de detonation utilisant trois niveaux successifs de modelisation. Dans l'hypothese d'une zone de reactions infiniment mince, on s'interesse a l'acceleration d'une onde de detonation convergente. Lorsque la zone de reaction est tres petite et que l'onde de detonation est stable et suivie d'une detente, on montre qu'elle est regie par une relation celerite-courbure. On propose un modele de zone de reactions ainsi qu'une modelisation de l'amorcage par choc de la detonation faisant intervenir des discontinuites partiellement reactives

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Chapalain, Georges. "Étude hydrodynamique et sédimentaire des environnements littoraux dominés par la houle." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1988. http://www.theses.fr/1988GRE10121.

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La propagation des houles longues est étudiée expérimentalement, théoriquement et numériquement. La validité du modèle harmonique quasi-résonnant de lau et barcilon (1972) est confirmée. Les processus hydro-sédimentaires se développant dans la couche limite turbulente de fond générée par la houle sont analysés à l'aide d'un modèle uni-dimensionnel avec fermeture turbulente au second ordre. Un modèle simplifie avec fermeture turbulente au premier ordre est envisagé dans la perspective d'une modélisation des interactions des trains de houle avec un fond sableux. La modélisation hydro-morphologique ainsi élaborée explique la formation des barres sableuses d'avant-cote. Elle est confrontée avec succès à des mesures effectuées dans le lac Huron et dans le golfe du Saint-Laurent. L'extension de la modélisation a des substrats de granulométrie étendue est réalisée en vue de la simulation du tri granulométrique observe sur les systèmes de barres littorales. Enfin, un essai d'intégration des pertes d'énergie par les déferlements multiples survenant sur les séquences de barres est entrepris.

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Desmars, Nicolas. "Reconstruction et prédiction en temps réel de champs de vagues par télédétection optique." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020ECDN0036.

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Abstract:

Les recherches présentées dans le cadre de cette thèse portent sur le traitement de mesures par télédétection optique de la surface océanique en vue de la prédiction de champs de vagues au voisinage d’une structure marine, information cruciale pour l’analyse et le contrôle d’une large gamme d’opérations en mer. Elles visent notamment à inclure, à moindre coût calcul, la modélisation de phénomènes nonlinéaires, conservant une représentation réaliste de la surface en cas d’état de mer sévère. Une approche Lagrangienne faiblement nonlinéaire (ICWM), dont les propriétéshydrodynamiques sont étudiées par intercomparaison avec des modèles de référence, est sélectionnée pour la description de la surface libre. Le problème de prédiction est formulé comme un problème inverse dont le but est de faire correspondre la solution décrite par le modèle de vagues à des observations, composées ici d’élévations de surface mesurées par un capteur lidar synthétique balayant la surface en incidence rasante. Les prédictions résultent de la propagation en temps/espace du modèle ainsi paramétré. L’applicabilité de la méthodologie est validée à l’aide d’observations de champs de vagues unidirectionnels et directionnels, acquises à des instants différents pour pallier à leur forte nonuniformité spatiale. La comparaison relative des performances de ICWM et de modèles d’ordre inférieur met en évidence les améliorations dues à la modélisation des non-linéarités, notamment celles issues de la correction de la relation dedispersion. Une démonstration de la pertinence de l’utilisation de ICWM est ensuite proposée au moyen d’une procédure entièrement validée expérimentalement en bassin de houle
Researches conducted in this thesis address the problem of deterministic prediction of ocean wave fields around a marine structure, a key parameter for the analysis and control of a vast range of offshore operations, on the basis ofdatasets acquired remotely by an optical sensor. Efforts focus on the inclusion, at low computational cost, of the modeling of nonlinear hydrodynamic phenomena, preserving the reliability the surface representation in case of severe sea state.A weakly nonlinear Lagrangian approach (ICWM), whose hydrodynamic properties are evaluated by inter-comparison with reference wave models, is selected for the description of the free surface. The prediction problem is then formulated as an inverse problem that aims at fitting the solution described by the wave model to observations, here composed of free surface elevation datasets generated by a synthetic, yet realistic, lidar sensor scanning the ocean surface at grazing angle. Predictions are then issued through the propagation in time and space of the parameterized wave model. The applicability of the methodology is validated using observations of both unidirectional and directional wave fields, obtained at differentinstants to compensate for their strong spatial non-uniformity. The relative performance comparison between ICWM and lower-order wave models highlights the improvements due to the modeling of wave nonlinearities, especially those pertaining to the correction of the dispersion relation. A demonstration of the usefulness of ICWM is then provided by meansof a procedure that is fully validated experimentally in a wave tank

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Pinçon, Charly. "Du transport de moment cinétique par les ondes internes de gravité à l'heure de la sismologie stellaire." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEO009/document.

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Abstract:

Les missions spatiales CoRoT (2006-2014) et Kepler (2009) ont procuré de nombreuses données sismiques pour des milliers d'étoiles de faible masse. L'analyse de ces données a rendu possible l'étude de l'intérieur de ces étoiles au cours de l'évolution et a apporté de fortes contraintes sur les processus physiques à l’œuvre sous leur surface. En particulier, ces observations ont montré que la rotation moyenne du cœur de ces étoiles augmente légèrement avec le temps sur la branche des sous-géantes avant de diminuer lors de l'ascension de la branche des géantes rouges. Ceci est désaccord avec les prédictions théoriques actuelles et souligne la nécessité d'inclure de nouveaux processus de transport de moment cinétique dans les modèles stellaires. Dans une première partie, j'ai donc étudié l'influence du transport de moment cinétique par les ondes internes de gravité sur l'évolution de la rotation dans les étoiles de faible masse. Ces ondes se propagent dans les zones radiatives stablement stratifiées et sont capables d'en modifier la vitesse de rotation moyenne. Or, l'efficacité du transport par les ondes dépend de leur amplitude et donc du mécanisme d'excitation. Alors que des modèles semi-analytiques permettaient déjà d'évaluer l'énergie transférée aux ondes par la pression turbulente dans la zone convective, une estimation théorique de l'excitation par la pénétration de panaches convectifs à l'interface avec la zone radiative restait manquante. J'ai donc proposé un modèle d'excitation pour estimer la part d'énergie cinétique des panaches transférées sous forme d'ondes à la base de la zone convective (Pinçon et al., 2016). Cela m'a d'abord permis d'établir que la pénétration convective génère des ondes plus efficacement que la pression turbulente, et ensuite que les ondes induites par la pénétration convective sont capables de s'opposer à l'accélération de la rotation due à la contraction des couches internes, depuis la séquence principale jusqu'au début de l'ascension de la branche des géantes rouges. En particulier, j'ai montré que les valeurs de la rotation observées dans l'intérieur des étoiles sous-géantes peuvent être interprétées comme le possible résultat d'un mécanisme de régulation contrôlé par ces ondes (Pinçon at al., 2017). Dans une seconde partie, je me suis intéressé à l'amélioration et à l'élaboration des diagnostiques sismiques par les modes mixtes, ces modes d'oscillation qui sont capables de sonder aussi bien l'enveloppe que les régions centrales des étoiles. Les diagnostiques sismiques font le lien entre les caractéristiques observées dans un spectre d'oscillation et les propriétés de la structure interne de l'étoile. Mon attention s'est premièrement focalisée sur la facteur de couplage des modes mixtes qui décrit le degré d'interaction entre les oscillations dans la cavité centrale et celles dans l'enveloppe de l'étoile. Ce paramètre n'a été, jusque là, que très peu étudié. Une première étude observationnelle sur un large échantillon d'étoiles par Mosser et al. (2017) a montré que ce facteur varie au cours de l'évolution et se comporte différemment selon le stade évolutif. J'ai contribué à l'interprétation des résultats en montrant via un modèle simplifié que ce facteur est sensible aux changements structuraux de l'étoile au cours de l'évolution. De plus, cette analyse a notamment démontré la nécessité de considérer l'hypothèse d'un fort couplage. J'ai donc entrepris une validation du formalisme proposé parallèlement à cette dernière étude par Takata (2016) en comparant ses prédictions avec celles obtenues numériquement pour des modèles d'étoiles évoluées. Enfin, en utilisant une modélisation simple, j'ai montré qu'une analyse précise du spectre des modes mixtes paramètre permettrait de plus d'obtenir de l'information sur le contraste de densité entre le coeur et l'enveloppe de l'étoile
The space-borne missions CoRoT (2006-2014) and Kepler (2009) provided a lot of seismic data for thousands of low-mass stars. Data analysis enabled us to study the interior of these stars during their evolution and brought stringent constraints on the physical processes at work under their surface.These observations notably revealed that the mean core rotation rate of stars weakly increases on the subgiant branch before dropping on the red giant branch while their central layers are contracting.for several subgiant and red giant stars in which mixed modes could be detected. Subsequently, several works demonstrated the inability of the current stellar evolution codes to reproduce these observations and stressed out the need for an additional transport process of angular momentum to counteract the acceleration of the central rotation driven by the core contraction during the post-main sequence evolution.Therefore, in a first part of my PhD thesis, I investigated the effect of the angular momentum transport by internal gravity waves on the rotation evolution of low-mass stars. These waves have buoyancy as restoring force and can propagate into stably stratified radiative zones, where they are able to interact with the medium and modify its mean rotation. The efficiency of the angular momentum transport by waves depends on their amplitude and so on their generation mechanism. While several works had already theoretically studied the wave excitation by turbulent pressure in the convective, an estimate of the wave generation by penetrative convection into the upper layers of the radiatve zone was still missing. I thus developed a semi-analytical excitation model to estimate the part of the plumes kinetic energy transferred into internal gravity waves at the base of the convective zone (Pinçon et al., 2016). I first found that penetrative convection generates waves more efficiently than turbulent pressure, and then that plume-induced waves are able to counteract the spin-up of the core driven by the gravitational contraction from the main-sequence to the beginning of the ascent of the red giant branch. Moreover, I showed that the radial-differential rotation observed in subgiant and early red giant stars can be explained by a regulation mechanism controlled by the influence of the plume-induced internal gravity waves (Pinçon et al., 2017).In a second part, I worked on the elaboration and the improvement of the seismic diagnoses by mixed modes that have the ability to probe both the envelope and the core of stars. Seismic diagnoses aim at making the link between the features observed in oscillation spectra and the physical quantities describing stars and their internal structures. In a first step, I focused on the coupling factor of mixed modes which expresses the level of interaction between the central and the outer resonant cavities and had still remained largely unexploited. The first large-scale analysis of this parameter by Mosser et al. (2017) showed that this factor vary during the evolution, with typical values depending on the evolutionary status.In this work, I contributed to the interpretation of the results via a simplified model in which the value of the coupling factor is directly sensitive to structural readjustments occurring during stellar evolution. This study notably revealed the necessity to consider the hypothesis of a strong coupling. In parallel to this work, a theoretical description of mixed modes under the assumption of strong coupling was proposed by Takata (2016). Therefore, I undertook a validation of this formalism by comparing its predictions with an oscillation code for appropriate evolved models. Finally, using a simplifying modeling, I showed that a precise analysis of the mixed modes spectrum can also bring information on the contrast of density between the core and the envelope

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Dissertations / Theses on the topic 'Ondes hydrodynamiques'

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