Dissertations / Theses: 'Particules (physique) – Dynamique'

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Masmoudi, Karim. "Etude des interactions hydrodynamiques particule-particules, particules-parois par interferometrie laser." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES041.

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Abstract:

Une technique d'interférométrie laser, couplée à deux moteurs à micro déplacements, permet de suivre la totalité du mouvement d'une sphère, de diamètre millimétrique, dans un milieu visqueux limite. La sensibilité sur le déplacement vertical mesurée par interférométrie laser est de 50 nm, celle sur le déplacement latéral suivi par les moteurs est de 20 m. La durée du suivi varie de quelques minutes a une douzaine d'heures suivant la forme de l'enceinte. Les interactions hydrodynamiques particule/parois sont étudiées lors du mouvement d'une sphère (de diamètre compris entre 2 et 8mm) sur l'axe d'une enceinte fermée. Différentes cellules sont utilisées : 2 cylindres de rayons 25mm et 40mm et de hauteur 40mm, 2 cônes de demi angles 31,6\ et 45\. Le nombre de Reynolds est inférieur a 0. 001. La solution numérique des équations de Stokes proposée est basée sur la méthode des moindres carrés développée par Bourot et Coutanceau. Les résultats numériques sont en accord avec les expériences, jusqu'a une distance aux parois fonction de la précision numérique. Quand la particule est proche de la paroi plane, la solution de Maude et Brenner est en bon accord avec les résultats expérimentaux. Au fond du cône, dans la zone de lubrification, les résultats expérimentaux sont comparés à la solution théorique de May, l'accord est excellent. L'étude expérimentale des interactions hydrodynamiques particule/particule montre l'importance des micro rugosités sur le mouvement d'une sphère en chute libre lors du contournement d'une sphère fixe de même rayon. Les trajectoires sont dans un plan vertical. Quand il y a contact, la rugosité modifie la lubrification et les trajectoires sont dissymétriques. Quand il n'y a pas contact, celles-ci sont symétriques. Les courbes expérimentales relatives au mouvement d'une sphère sur l'axe vertical de symétrie d'un amas de sphères fixes sont proches de celles calculées par la méthode des multipoles développée par Cichocki et al.

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Erignoux, Clément. "Limite hydrodynamique pour un dynamique sur réseau de particules actives." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX011/document.

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Abstract:

L'étude des dynamiques collectives, observables chez de nombreuses espèces animales, a motivé dans les dernières décennies un champ de recherche actif et transdisciplinaire. De tels comportements sont souvent modélisés par de la matière active, c'est-à-dire par des modèles dans lesquels chaque individu est caractérisé par une vitesse propre qui tend à s'aligner avec celle de ses voisins.Dans un modèle fondateur proposé par Vicsek et al., ainsi que dans de nombreux modèles de matière active liés à ce dernier, une transition de phase entre un comportement chaotique à forte température, et un comportement global et cohérent à faible température, a été observée. De nombreuses preuves numériques de telles transitions de phase ont été obtenues dans le cadre des dynamiques collectives. D'un point de vue mathématique, toutefois, ces systèmes actifs sont encore mal compris. Plusieurs résultats ont été obtenus récemment sous une approximation de champ moyen, mais il n'y a encore à ce jour que peu d'études mathématiques de modèles actifs faisant intervenir des interactions purement microscopiques.Dans ce manuscrit, nous décrivons un système de particules actives sur réseau interagissant localement pour aligner leurs vitesses. L'objet de cette thèse est l'obtention rigoureuse, à l'aide du formalisme des limites hydrodynamiques pour les gaz sur réseau, de la limite macroscopique de ce système hors-équilibre, qui pose de nombreuses difficultés techniques et théoriques
Collective dynamics can be observed among many animal species, and have given rise in the last decades to an active and interdisciplinary field of study. Such behaviors are usually modeled by active matter, in which each individual is self-driven and tends to align its velocity with that of its neighbors.In a classical model introduced by Vicsek & al., as well as in numerous related active matter models, a phase transition between chaotic behavior at high temperature and global order at low temperature can be observed. Even though ample evidence of these phase transitions has been obtained for collective dynamics, from a mathematical standpoint, such active systems are not fully understood yet. Some progress has been achieved in the recent years under an assumption of mean-field interactions, however to this day, few rigorous results have been obtained for models involving purely local interactions.In this manuscript, we describe a lattice active particle system interacting locally to align their velocities. This thesis aims at rigorously obtaining, using the formalism developed for hydrodynamic limits of lattice gases, the scaling limit of this out-of-equilibrium system, for which numerous technical and theoretical difficulties arise

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Mangin-Brinet, Mariane. "Description relativiste des systèmes composites simples par la dynamique du front de lumière." Paris 7, 2001. http://www.theses.fr/2001PA077098.

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Aguilar, Corona Alicia. "Agitation des particules dans un lit fluidisé liquide : étude expérimentale." Toulouse, INPT, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00001206/.

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Abstract:

Dans ce travail, les trajectoires 3-D de particules marquées dans un lit fluidisé liquide ont été mesurées par vidéo dans un milieu d’indices optiques ajustés, dans une plage étendue de concentration. Les paramètres de l’écoulement étudié correspondent à des nombres de Reynolds particulaire élevés (O(10)
Besides its interest as an industrial application in various processes, liquid fluidization builds up an interesting test case regarding the validation of two-phase flow modelling. The lack of reliable and detailed experimental data about particle agitation in this type of flow is one important motivation to this study. In this work, the random motion of mono-dispersed particles in a liquid fluidized bed has been measured and processed from video recordings, using a refractive index matching method. 3-D trajectories of coloured particles have been collected in a wide range of solid fraction, and statistical quantities have been derived in the range of high particle Reynolds number (O(10)

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Cardot, Jérôme. "Adhésion et détachement de particules en contact avec une surface sous écoulement d'air : application aux milieux fibreux." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT024H.

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Abstract:

Le colmatage et le nettoyage de milieux fibreux sont cruciaux dans de nombreuses applications industrielles et domestiques telles que la filtration ou le nettoyage de revêtements de sols textiles par écoulement d'air. L'adhésion et le détachement de particules micrométriques isolées en contact avec un substrat plan sont étudiés à l'aide d'une cellule à écoulement d'air cisaillé. La caractérisation de l'écoulement laminaire isotherme compressible dans la cellule permet d'analyser l'effet de la taille des particules, du taux d'humidité de l'air, de la nature et de la charge de la surface sur les efforts aérodynamiques requis pour détacher les particules. Les résultats montrent que sur un substrat isolant chargé, sur lequel les particules adhèrent sous l'action de forces électrostatiques, l'augmentation du taux d'humidité (jusqu'à une valeur critique) favorise le détachement des particules. En revanche, au-delà de ce taux d'humidité critique, l'apparition d'une force capillaire rend difficile leur détachement. Sur un substrat non chargé, l'augmentation du taux d'humidité défavorise leur détachement. Sur un substrat conducteur, l'exposition à un champ électrique des particules adhérentes génère une force de répulsion électrostatique qui facilite leur détachement. Les résultats sont interprétés en terme de force globale d'adhésion au moyen d'un bilan des efforts exercés sur une particule isolée en contact avec un substrat plan. L'application visée, le nettoyage des revêtements de sols textiles par aspiration, est explorée. Deux types de particules minérales salissantes sont caractérisés expérimentalement : des grosses particules bloquées mécaniquement et des petites particules fortement adhérées sur les fibres. L'écoulement qui s'établit au sein du milieu fibreux au passage du suceur est déterminé numériquement et la contrainte de cisaillement pariétale sur les fibres est comparée aux valeurs requises pour le détachement des particules obtenues expérimentalement.

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Lyu, Jinming. "Modélisation numérique de la dynamique de particules molles en microcanaux." Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDM0002.

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Abstract:

Une vésicule est un système modèle utilisé pour comprendre le comportement dynamique en écoulement d’une particule molle fermée telle qu’un globule rouge. La membrane bicouche lipidique inextensible d’une vésicule admet une résistance d’élasticité en flexion. Lorsque dégonflée, c’est-à-dire pour un grand rapport surface sur volume, une vésicule présente des changements de formes remarquables. Des progrès significatifs ont été réalisés au cours des dernières décennies dans la compréhension de leur dynamique en milieu infini. Ce manuscrit s’intéresse à la transition de formes et à la migration latérale d’une vésicule dans des écoulements confinés. L’approche est numérique, basée sur une méthode aux éléments finis de frontière (BEM) isogéométrique. Partant d’une version existante pour les écoulements de Stokes non confiné, un code original est développé pour prendre en compte les parois de microcanaux de section transversale arbitraire. L’essentiel des études porte sur la dynamique d’une vésicule transportée par un écoulement de Poiseuille dans une conduite de section circulaire. Tout d’abord, nous examinons les formes typiques des vésicules, les différents modes de migration latérale et la structure de l’écoulement des lipides dans la membrane, en fonction des trois paramètres sans dimension caractéristiques : le volume réduit, le confinement et le nombre capillaire (de flexion). Les transitions de forme et le diagramme de phase de formes stables pour plusieurs volumes réduits sont obtenus dans l’espace (confinement, nombre capillaire). Ils montrent une extension de l’ensemble des morphologies de la vésicule. L’interaction complexe entre la paroi du tube, les contraintes hydrodynamiques et l’élasticité de flexion de la membrane conduit à une dynamique bien plus riche. Nous étudions ensuite, via une version axisymétrique du modèle, le comportement de la vésicule lorsque des conditions de confinement deviennent sévères et imposent des formes de vésicule axisymétriques. Un accent particulier est mis sur la prédiction de la mobilité de la vésicule et de la perte de charge additionnelle induite par la présence de la vésicule. Cette dernière est importante pour comprendre la rhéologie d’une suspension diluée. De plus, sur la base des résultats numériques du comportement proche du confinement maximal, nous établissons plusieurs lois d’échelle portant sur la vitesse de la vésicule et sa longueur, ainsi que sur l’épaisseur du film de lubrification. Enfin, nous présentons un modèle hybride BEM–coarse-graining permettant d’adjoindre un cytosquelette à une vésicule pour étendre nos études au cas des globules rouges. La modélisation coarse-graining du cytosquelette repose sur un réseau de ressorts identifié à l’ensemble des arêtes du maillage d’éléments finis de la membrane de la vésicule. Les résultats numériques montrent que ce modèle à deux composants vésicule–cytosquelette est capable d’extraire les propriétés mécaniques des globules rouges et de prédire sa dynamique dans les écoulements de fluide
Vesicles are a model system for understanding the dynamical behavior of a closed soft particle such as red blood cells (RBCs) in flows. The inextensible lipid bilayer membrane of a vesicle admits resistance to the bending elasticity, and its large surface-area-to-volume ratio allows the vesicle to exhibit remarkable shape changes in the dynamics even in a simple flow. Significant progress has been made over the past decades in understanding vesicle dynamics in unbounded Stokes flows. This manuscript deals with the numerical investigation of shape transition and lateral migration of 3D vesicles in wall-bounded Stokes flows by means of an isogeometric finite-element method (FEM) and boundary-element method (BEM). Starting from a previously reported isogeometric FEM-BEM simulations of the dynamics of soft particles (drops, capsule, and vesicle) in Stokes flows in free space, the original code is developed to account for microchannel walls of arbitrary cross-section. The present work focuses on the dynamics of a vesicle that is transported through a circular tube in a pressure-driven flow. First, we investigate typical vesicle shapes, different lateral migration modes, and flow structure onto vesicle membrane versus three independent dimensionless parameters, namely, the reduced volume, the confinement, and the (bending) capillary number. Shape transitions and the phase diagram of stable shapes for several reduced volumes are obtained in the (confinement, capillary number) space, showing an extension of the set of vesicle morphologies and rich vesicle dynamics owing to the intricate interplay among the tube wall, hydrodynamic stresses, and membrane bending. Secondly, we study, via an axisymmetric BEM, the hydrodynamics under high confinements in which the shape of the vesicle is expected to maintain axisymmetry. A particular emphasis is given to the prediction of the vesicle mobility and the extra pressure drop caused due to the presence of the vesicle, the latter having implications in the rheology of a dilute suspension. In addition, based on the numerical results of limiting behavior of quantities of interest near maximal confinement, we give various scaling laws to infer, for example, the vesicle velocity, its length, and the thickness of lubrication film. Finally, we present a coupled, hybrid continuum–coarse-grained model for the study of RBCs in fluid flows. This model is based on a combination of the vesicle model with a network of springs with fixed connectivity, representing the cytoskeleton. Numerical results show that this two-component vesicle–cytoskeleton model isable to extract the mechanical properties of RBCs and predict its dynamics in fluid flows

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Varotsou, Athina. "Utilisation de modèles physiques pour comprendre la dynamique des ceintures de radiation d'électrons de la Terre." Toulouse, ENSAE, 2005. http://www.theses.fr/2005ESAE0032.

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Abstract:

Depuis la découverte des ceintures de radiation terrestres par James Van Allen, à la ﬁn des années 50, l'intérêt d’explorer cette région qui entoure la Terre et de comprendre la physique impliquée n’a pas cesser de s’exprimer. Cet environnement étant très radioactif, il constitue un danger important pour les satellites en vol et les humains dans l’espace. Pour avancer dans cette direction, le Département d'Environnement Spatial à l'ONERA, centre de Toulouse, a entrepris dans les années 90 le développement d’un modèle physique de ceintures de radiation terrestres, le modèle Salammbô. Depuis sa conception, le modèle Salammbô n’a pas cessé d’évoluer, grâce à la réalisation de plusieurs thèses et de recherches continues. Dans le cadre de cette thèse, le but était d’étudier la dynamique qui caractérise la ceinture externe d’électrons. Très tôt dans l’histoire de la recherche sur les ceintures de radiation, le processus de diffusion radiale a été identiﬁé comme le processus clé de la dynamique observée. A l’heure actuelle, l'accélération locale des électrons par les interactions résonantes avec des ondes de type « whistlers » constitue le candidat le plus probable pour expliquer l'augmentation importante des flux d’électrons de haute énergie, observée suite à un orage magnétique. Les travaux de cette thèse se sont focalisés sur l'étude de l'effet combiné de la diffusion radiale et de ces interactions ondes-électrons en dehors de la plasmasphère. Les résultats de cette étude montrent que les ondes chorus (ondes type « whistlers ») accélèrent fortement les électrons à des énergies relativistes en dehors de la plasmasphère. Quand le processus de diffusion radiale et l'accélération locale des électrons par les ondes sont pris en compte dans les simulations, les deux processus sont en compétition et le résultat ﬁnal dépend de la puissance relative des deux.

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Steinmann, Thomas. "Métrologie optique en dynamique des fluides appliquées à l'écologie physique des insectes." Thesis, Tours, 2017. http://www.theses.fr/2017TOUR4050/document.

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Abstract:

La capacité à percevoir des courants dans un fluide s'est développée chez de nombreuses espèces animales, dans des contextes écologiques très variés qui couvrent aussi bien les interactions proies-prédateurs, la sélection sexuelle ou l'orientation dans un environnement. Parmi ces espèces animales, les grillons détectent les courants d'air générés notamment lors de l'attaque de leurs prédateurs à l'aide de deux organes appelés "cerques", situés à l'arrière de leur abdomen et recouverts de poils mécano-sensoriels. Ces senseurs sont considérés comme les détecteurs les plus sensibles du monde animal. Il leur suffit de capter l'énergie d'un dixième d'un photon pour déclencher un potentiel d'action au niveau du neurone sensoriel. Ce manuscrit présente à la fois le développement des outils de mesures sans contact adaptés à ces questions d'écologie sensorielle ainsi que les méthodes numériques simulant les processus physiques à l'oeuvre. L'étude du fonctionnement des senseurs a nécessité l'adaptation des méthodes de mesures non intrusives de très grande précision tel que la Vélocimétrie par Imagerie de Particules (PIV). La couche limite oscillante dans laquelle évoluent les poils a été visualisée et a servi à déterminer la réponse de poils modélisés par des systèmes oscillatoires du second ordre. Le couplage visqueux entre poils a été lui aussi caractérisé en adaptant la PIV à des mesures à très petites échelles sur des poils biomimétiques micro-electro-mécanique (MEMS). Les mesures des perturbations générées lors des attaques d'araignées, principales prédatrices des grillons, nous ont aidé à valider des modélisations numériques, réalisées à l'aide des techniques de dynamique des fluides computationnelles (CFD) par résolution des équations de Navier Stokes via la méthode des éléments finis (FEM). La mise au point et l'utilisation de techniques de métrologie optique en dynamique des fluides semi-visqueux et l'analyse des données nous permettent de revisiter la sensibilité extrême du système sensoriel du grillon et de placer ces mesures dans un contexte plus large, d'écologie sensorielle. En particulier, nous montrons que ces soies sont placées en groupe compact et exercent entre elles un fort couplage aérodynamique visqueux, qui réduit fortement leur sensibilité "de groupe". Ce fort couplage interroge l'intérêt d'avoir des récepteurs aussi performants individuellement, s'ils perdent leur sensibilité lorsqu'ils fonctionnent en réseau. Finalement, les réactions des poils à des mouvements de fluides générés par un piston mimant les attaques réelles d'araignées ont pu être déterminées à l'aide d'une caméra rapide, puis simulées et validées après avoir développé un modèle mécanique du poil répondant à des stimuli transitoires
Flow sensing is used by a vast number of animals in various ecological contexts, from preypredator interactions to mate selection, and orientation to flow itself. Among these animals, crickets use hundreds of filiform hairs on two cerci as an early warning system to detect remote potential predators. Over the years, the cricket hairs have been described as the most sensitive sensor in the animal kingdom. The energy necessary for the emission of an action potential by its sensory neuron was estimated to be a tenth of the energy of a photon. This PhD thesis aims to describe recent technological advances in the measurement and model of flows around biological and artificial flow sensors in the context of organismal sensory ecology. The study and understanding of the performance of sensory systems requires a high spatial precision of non-intrusive measurement methods. Thus, non-contacting measurement methods such as and Particle Image Velocimetry (PIV), originally developed by aerodynamics and fluid mechanics engineers, have been used to measure flows of biological relevance. The viscous oscillatory boundary layer surrounding filiform hairs has been visualized and used as input to model the mechanical response of these hairs, described as second order mechanical systems. The viscous hydrodynamic coupling occurring within hair canopy was also characterized using PIV measurements on biomimetic micro-electro-mechanical systems (MEMS) hairs, mimicking biological ones. Using PIV, we have also measured the air flow upstream of hunting spiders. We prove that this flow is highly conspicuous aerodynamically, due to substantial air displacement detectable up to several centimeters in front of the running predator. This disturbance of upstream air flows were also assessed by computational fluid dynamics (CFD) with the finite elements method (FEM). The development of non-intrusive measurement and CFD methods and their application to the analysis of the biological flow involved in cricket sensory ecology allowed us to revisit the extreme sensitivity of cricket filiform hairs. We predicted strong hydrodynamic coupling within natural hair canopies and we addressed why hairs are packed together at such high densities, particularly given the exquisite sensitivity of a single hair. We also proposed a new model of hair deflection during the arrival of a predator, by taking into account both the initial and long-term aspects of the flow pattern produced by a lunging predator. We conclude that the length heterogeneity of the hair canopy mirrors the flow complexity of an entire attack, from launch to grasp

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Bonnet, Florian. "Effective theories and neutrino physics." Paris 11, 2009. http://www.theses.fr/2009PA112068.

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Machicoane, Nathanaël. "Particules matérielles en écoulement turbulent. Transport, dynamique aux temps longs et transfert thermique." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01070651.

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Abstract:

Nous nous intéressons au transport turbulent de particules de taille grande devant l'échelle de Kolmogorov. Cette situation se retrouve à la fois dans les écoulements naturels (comme le transport de sédiments) et dans les écoulements industriels (solutés solides dans un mélangeur par exemple). Pour aborder ce problème, nous étudions la dynamique de particules de taille proche de l'échelle intégrale, de densité égale ou légèrement diﬀérente de celle du ﬂuide, dans un écoulement turbulent de von Kármán contra-rotatif, à l'aide d'un montage de suivi lagrangien rapide. L'étude de la dynamique rapide des particules montre une diminution forte des ﬂuctuations selon la taille, mais aussi l'apparition d'un phénomène nouveau : à partir d'une certaine taille, les particules n'explorent plus l'écoulement de façon homogène. Cette exploration préférentielle est liée à la structure moyenne de l'écoulement de von Kármán, qui crée une force de piégeage. Cette force devient alors supérieure aux ﬂuctuations des particules quand leur taille dépasse une taille critique. Une étude dans le régime laminaire, où l'écoulement moyen domine largement les ﬂuctuations, a en eﬀet mis en évidence un piégeage fortement accru. Les particules orbitent alors pendant des temps très longs autour des attracteurs stables des particules ﬂuides de l'écoulement laminaire. Même en régime pleinement turbulent, le déplacement des particules entre ces zones s'eﬀectue sur des durées longues, décorrélées des temps de la dynamique turbulente. Nous avons adapté les outils d'analyse pour caractériser cette dynamique et l'avons comparée à celle de particules isodenses dans un écoulement de von Kármán qui possède deux états asymétriques. Nous avons également élaboré un modèle qui reproduit ces caractéristiques dans les cas symétrique et asymétrique. Ces questions sont intimement liées au transfert de masse ou de chaleur entre une particule et l'écoulement. Nous avons donc aussi étudié la fusion de grosses billes de glace en turbulence développée, analysant l'inﬂuence de la taille des billes et de la vitesse de glissement sur le transfert thermique, à l'aide d'un montage d'ombroscopie afocale. Nous avons notamment montré que les grosses billes de glace fondent dans un régime ultime de convection forcée lorsqu'elles sont librement advectées par l'écoulement.

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Jasiak, Rafal. "Ultrafast electron dynamics and decoherence in metallic nanostructures." Strasbourg, 2011. http://www.theses.fr/2011STRA6040.

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Abstract:

La dynamique électronique ultrarapide dans des films métalliques minces a été étudiée numériquement en utilisant à la fois un modèle semi-classique (de Vlasov-Poisson) et un modèle quantique basé sur l'équation de Wigner. Pour de grandes énergies d'excitation, la dynamique quantique et la dynamique classique sont pratiquement identiques. En revanche, pour des plus basses énergies les cas classique et quantique divergent à partir d'un certain seuil, qui est de l’ordre de l'énergie du plasmon. Cet effet marque une transition classique – quantique, qui pourrait être observée dans les expériences de type pompe-sonde sur des films métalliques minces. A des échelles de temps plus longues, les électrons interagissent de façon incohérente avec les ions du réseau. Un temps de relaxation classique et un temps de décohérence quantique ont été mis en évidence à l’issue des résultats des simulations. Ces échelles de temps sont en bon accord avec les estimations phénoménologiques basées sur le modèle à deux températures, et reproduisent correctement les principales caractéristiques observées lors d'expériences sur des petits agrégats de sodium
The ultrafast electron dynamics in thin metal films was studied numerically using both a semiclassical model (Vlasov-Poisson) and a fully quantum approach based on the Wigner equation. For large excitation energies, the quantum and classical dynamics are virtually identical, whereas they diverge below a certain threshold, roughly equal to the plasmon energy. This is a clear signature of a quantum-mechanical effect, which should be observable in standard pump-probe experiments on thin metal films. For longer timescales, the electron dynamics becomes dissipative, as the electrons exchange energy incoherently with the ion lattice. A classical relaxation time and a quantum decoherence time were shown to emerge naturally from the simulations. These time scales are in good agreement with phenomenological estimates based on the two-temperature model, and correctly reproduce the main features observed in experiments on small sodium clusters

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Gabbaï, Philippe. "Instabilités, auto-organisation et transport dans la turbulence d'ondes de dérive dissipatives." Aix-Marseille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997AIX11039.

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Abstract:

Dans cette these, nous nous interessons principalement a l'auto-organisation de la turbulence et a son implication dans le transport de particules. Le cadre d'etude choisi est la turbulence generee par les ondes de derive dissipatives, qui est un probleme generique en turbulence plasma. Nous analysons le modele a deux champs qui decrit l'evolution des fluctuations de densite et du potentiel electrostatique dans un plasma inhomogene magnetise, introduit par a. Hasegawa et m. Wakatani (hw). Ce modele est considere comme un paradigme pour le transport en turbulence 2d genere par les ondes de derives. L'utilisation d'outils statistiques adaptes a l'analyse spatio-temporelle de la turbulence (decomposition biorthogonale) nous permet de developper une methodologie pour extraire et caracteriser les structures coherentes associees au regime de turbulence developpee. Cette methode appliquee aux donnees de simulations du modele hw a permis de reveler l'existence de structures fortement correlees spatialement, dont la duree de vie est nettement superieure au temps de decorrelation et robuste par rapport aux perturbations exterieures. Le role joue par ces structures coherentes dans le transport de particules a aussi ete clarifie. L'analyse statistique du flux de particules a montre que ce flux est essentiellement associe aux fluctuations advectees par les vortex de grandes echelles. Cette technique a ete appliquee aux donnees d'un modele de turbulence du plasma de bord de tokamak, induite par l'instabilite d'interchange. En marge de cette activite, nous nous interessons a la generalisation des equations du systeme hw aux plasmas poussiereux. Enfin, nous nous penchons sur le probleme de l'advection de particules dans le regime de transition a la turbulence. Un modele analogue au modele de lorentz est deduit pour le systeme hw. Ce modele permet d'etudier le lien entre les differents regimes du potentiel et le transport de particules advectees par celui-ci.

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Lominé, Franck. "Ecoulements de particules dans un milieu poreux." Phd thesis, Université Rennes 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00198209.

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Abstract:

Cette thèse a pour objet l'étude expérimentale et numérique de l'écoulement de particules dans un empilement de sphères plus grosses.
Un dispositif expérimental a été mis au point pour étudier la dispersion latérale et le temps moyen de séjour d'un paquet de particules dans un milieu poreux. Nous avons en particulier déterminé la dépendance du temps moyen de transit en fonction du nombre de particules en écoulement, de la taille des particules et de la hauteur du milieu poreux. Nous avons également caractérisé la dépendance du coefficient de dispersion latéral vis-à-vis du nombre de particules transitant dans la structure poreuse.
Dans un deuxième temps, nous avons développé des modèles de simulations numériques basés sur les méthodes "Event-Driven" et "dynamique moléculaire de sphères molles". Ceux-ci nous ont permis de compléter l'étude expérimentale en analysant l'influence de divers paramètres supplémentaires. L'accès à l'intérieur du milieu poreux a permis une analyse plus fine de la dispersion des particules.
Enfin, nous avons abordé la possibilité d'utiliser le phénomène de percolation spontanée pour réaliser un mélangeur. Grâce à l'outil numérique, nous avons réalisé et caractérisé des mélanges de particules de tailles différentes. Nous avons alors montré que ce procédé s'avère être un moyen simple et efficace pour obtenir des mélanges homogènes de particules.

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St-Onge, Patrick. "Calibration du multidétecteur HERACLES et simulations de collisions d'ions lourds à l'aide d'un modèle de dynamique moléculaire antisymmétrisée." Thesis, Université Laval, 2014. http://www.theses.ulaval.ca/2014/30797/30797.pdf.

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Abstract:

Le multidétecteur HERACLES a été utilisé pour étudier les réactions 25Na;25Mg +12 C à 9.23 MeV par nucléon à l’accélérateur ISAC-2 de TRIUMF. Les données brutes recueillies par HERACLES doivent être traitées pour en tirer des résultats physiques. Nous avons conçu un programme d’analyse codé en C++ pour traiter ces données. Le développement d’algorithmes d’identification a permis d’accélérer l’identification des particules dans les spectres des nombreux détecteurs d’HERACLES. Les résultats de l’identification montrent une identification en charge des particules pour les détecteurs des 4 premiers anneaux couvrant des angles de 4.8° à 24° par rapport au faisceau. Les particules légères sont identifiées en masse jusqu’à l’hélium dans les 2 autres anneaux couvrant les angles de 24° à 46°. L’étalonnage en énergie des détecteurs est déterminé à l’aide de la formule de Parlog. Nous avons réalisé une simulation hybride AMD et GEMINI et nous avons comparé les résultats aux données expérimentales pour les systèmes 25Na;25Mg +12 C à 9.23 MeV par nucléon.

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Goldstein, Gérald. "Description de la dissociation de noyaux à halo par l'approximation eikonale dynamique." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2007. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210667.

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Abstract:

Depuis leur découverte au milieu des années quatre-vingt, les noyaux à halo n'ont cessé d'intriguer et de fasciner. Cette découverte a été rendue possible par le développement de faisceaux d'ions radioactifs au cours des années septante. Cette performance a ouvert le champ de l'exploration des propriétés des noyaux atomiques aux frontières de la stabilité.

Les noyaux à halo présentent une taille beaucoup plus grande que prévue par l'hypothèse communément adoptée du noyau sphérique et seraient constitués d'un coeur, qui a les propriétés d'un noyau normal, auquel un ou deux neutrons qui forment le halo seraient faiblement liés. Cette propriété bouleverse complètement l'image traditionnelle du noyau atomique, celle d'un mélange quasiment homogène de protons et de neutrons.

Les noyaux à halo ont tendance à facilement se dissocier lorsqu'ils entrent en collision avec un noyau cible. Leurs réactions de dissociation constituent donc un formidable outil expérimental pour étudier leurs propriétés. Cependant l'analyse de telles réactions nécessite une description précise du processus de collision. A cette fin, nous avons développé un nouveau modèle de réaction: l'approximation eikonale dynamique. Il s'agit d'une méthode purement quantique qui combine les avantages des approximations eikonale traditionnelle et semi-classique. Elle prend en compte aussi bien les effets dynamiques du mouvement interne du projectile que les interférences quantiques entre les trajectoires. Elle conduit à la résolution d'une équation de Schrödinger approchée similaire à celle de l'approximation semi-classique avec trajectoires rectilignes.

Nous appliquons l'approximation eikonale dynamique à l'étude de réactions impliquant trois noyaux à halo différents :le $^{11}$Be, le $^{19}$C et le $^{8}$B. Pour les trois systèmes étudiés, nous confrontons nos résultats théoriques avec les données expérimentales disponibles. Nous constatons un très bon accord tant sur l'allure que sur l'ordre de grandeur des différentes sections efficaces. Ceci est valable aussi bien pour les collisions sur cible lourde que sur cible légère. Les motifs d'interférence présents dans les distributions angulaires sont également bien reproduits par notre modèle, y compris pour la diffusion élastique.

Nous analysons la section efficace de dissociation expérimentale du $^{19}$C dans le but de déterminer la présence d'une résonance dans le spectre continu de ce noyau. Nous constatons que plusieurs options restent plausibles et que d'autres mesures sont nécessaires (sur cible légère, par exemple) pour confirmer nos hypothèses.

La dissociation coulombienne du $^{8}$B fait l'objet de nombreuses études expérimentales dans le but d'obtenir des informations sur la réaction inverse qu'est la capture radiative $^{7}$Be(p,$gamma$)$^{8}$B. En analysant cinq expériences pour lesquelles différentes observables ont été mesurées, nous examinons la validité des hypothèses qui permettent de faire un lien direct entre dissociation et capture radiative. Nous observons que l'extraction d'informations sur la capture radiative à partir de données de dissociation semble plus compliqué qu'initiallement prévu. Cependant les différentes mesures permettent de valider un modèle de structure du $^{8}$B qui peut servir au calcul de la section efficace de capture radiative.

L'approximation eikonale dynamique constitue donc un outil performant qui permet d'analyser toutes les observables liées à la dissociation élastique d'un noyau à halo sur une cible lourde ou légère à des énergies incidentes de quelques dizaines de MeV par nucléon.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
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Peaucelle, Christophe. "La problématique de l'évolution des moments d'une densité de particules soumises à des forces non linéaires." Phd thesis, Grenoble INPG, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00001153.

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Abstract:

L'utilisation des accélérateurs linéaires de forte puissance dans différents projets (production de neutrons par spallation, réacteurs hybrides) nous a amené à se pencher sur les problèmes de la dynamique de faisceaux de haute intensité. Dans le cas de faisceaux intenses, les particules sont soumises à des forces non linéaires, principalement dues à l'effet de charge d'espace. Afin de disposer d'outils à la fois moins lourds et plus réalistes que les méthodes classiques de simulation (interaction particule-particule, modèle coeur-particule), la description de l'évolution d'une distribution de particules à partir de ses paramètres statistiques, ses moments, a donc été envisagée. Nous présentons donc dans une première partie une analyse détaillée de la problématique, menée dans un cadre simplifié mais non limitatif : tout d'abord, nous développons un formalisme original basé sur les propriétés fines des polygones orthogonaux permettant l'étude des moments d'une densité en une dimension. De cette analyse, nous voyons que l'on peut extraire, d'un nombre fini de moments, un certain nombre d'informations concernant la densité. En particulier, il en découle la notion fondamentale d'enveloppe convexe définissant le domaine d'existence de cette densité. Ceci permet de mieux comprendre la signification des moments. La généralisation de cette description en deux dimensions permet d'estimer avec une bonne précision où sont localisées les particules dans cet espace des phases. Enfin, nous abordons les difficultés rencontrées au cours de cette étude, fixant ainsi les limites de cette méthode. La deuxième partie de cette thèse, plus expérimentale, présente les mesures de faisceaulogie effectuées sur l'accélérateur GENEPI (GEnérateur de NEutrons Pulsé Intense) dans le cadre de l'étude des systèmes hybrides. Elles permettent, entre autres, la calibration du faisceau et la validation des codes de calculs nécessaires à la conception de la machine.

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Arcen, Boris. "Etude par simulation numérique directe du comportement et de la dispersion de particules solides en écoulement non homogène isotherme ou anisotherme." Nancy 1, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2006_0163_ARCEN.pdf.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce mémoire concerne l'étude du mouvement d'inclusions solides en suspension dans un écoulement turbulent de canal isotherme et anisotherme par simulation numérique directe. Grâce à cet outil de simulation, nous avons pu analyser l'influence de l'inertie et du croisement de trajectoires sur les caractéristiques dynamiques et thermiques de la phase dispersée ainsi que sur celles du fluide vu au sein d'une turbulence non homogène. Cela pourra notamment faciliter le développement futur des modélisations euléro-lagrangienne et euléro-eulérienne dans ce type de turbulence. Nous avons essayé d'examiner au mieux la conséquence de ces effets sur les statistiques de la phase dispersée telles que la concentration, la moyenne et l'écart type de la vitesse, les covariances fluide-particules, les corrélations triples de la vitesse des particules. Parallèlement à cela, les caractéristiques du fluide vu par les particules ont été étudiées, nous nous sommes intéressés à la vitesse de dérive, aux tensions de Reynolds du fluide vu, et la décorrélation temporelle des fluctuations de la vitesse du fluide vu. En ce qui concerne la partie thermique, nous présentons les statistiques thermiques de la phase dispersée et du fluide vu par les particules au sein de l'écoulement anisotherme vertical descendant. Tous ces aspects sont développés en gardant à l'esprit le cadre général de cette étude, c'est-à-dire comprendre le comportement thermique de la phase dispersée et fournir des informations concernant des grandeurs importantes intervenant dans la modélisation de tels écoulements
This dissertation is devoted to the investigation of the motion of solid particles in an isothermal and non isothermal inhomogeneous turbulent gas flow using direct numerical simulation. By means of this numerical tool, it was possible to analyse the inertia and crossing trajectory effects on the thermal and dynamical characteristics of the dispersed phase as well as on those of the fluid seen. A better understanding of the influence of these two effects is an important issue in the development of Eulerian-Eulerian and Eulerian-Lagrangian models. The study was conducted by extracting dispersed phase statistics such as concentration, mean and root mean square of the particle velocity, fluid-particle covariances, and triple particle velocity correlations. The characteristics of the fluid seen which were examined are the drift velocity, the Reynolds stresses, and the decorrelation time scales of the fluctuating velocity of the fluid seen. Concerning non isothermal flows, we present the thermal statistics of the dispersed phase as well as those of the fluid seen obtained in a downward channel flow. These aspects are investigated keeping in mind the objective of the present study, i. E. Understand the thermal behaviour of the dispersed phase and provide information about crucial parameters which appear in the modelling of such flows

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Marín, Aguilar Susana. "Local structure and dynamics of dense colloidal systems : from patchy particles to hard spheres." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASP052.

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Abstract:

Le rôle de la structure dans la dynamique colloïdale vitreuse est encore un sujet de débat. Cependant, il existe des preuves d'un lien direct entre les changements de la dynamique et les propriétés structurelles du système. Nous explorons l'interaction de la structure et de la dynamique locales en utilisant des particules à patchs. Pour ce faire, nous utilisons des simulations de dynamique moléculaire. Nous montrons qu'en renforçant la géométrie icosaédrique, le dynamique du système présente un ralentissement extrême. Grâce à ces résultats, nous fournissons une voie pour contrôler la dynamique vitreuse par l'utilisation de particules à patchs. De plus, il est intéressant de savoir si nous pouvons extraire des informations sur la dynamique en utilisant uniquement des informations structurelles. Afin d'explorer ce point, nous simulons une grande variété de mélanges de sphères dures. Nous montrons que la dynamique globale de ces systèmes peut être prédite avec précision en introduisant un nouveau paramètre d'ordre appelé tétraédralité de la structure locale qui compte le nombre de tétraèdres auxquels chaque particule participe. Les prédictions de ce paramètre d'ordre restent valables pour dans une grande variété de densités, ce qui prouve son universalité dans cette famille de précurseurs de verre. De plus, il est également capable de saisir les changements sur la dynamique locale, car les régions à forte tétraédralité sont fortement corrélées avec les régions à dynamique lente. Enfin, nous explorons l'utilisation de techniques d'apprentissage machine non supervisé pour classer les particules ayant des environnements structurels différents
The role played by the structure in determining the dynamics of glassy colloidal systems is still a subject of debate. However, there is compelling evidence of a direct link between changes in the local structure and the dynamical slowdown in glassy systems. Here, we explore the interplay between local structure and dynamics by using patchy particles as glass formers. This is done by making use of molecular dynamics simulations. We show that reinforcing icosahedral geometry causes, the system to exhibit an extreme slowdown in its dynamics. With these results, we provide a route for controlling glassy dynamics through the use of patchy particles. Additionally, an interesting point is whether we can extract information about dynamics from only structural information. In order to explore this point, we simulate a wide variety of hard-sphere mixtures. We show that global dynamics of these systems can be precisely predicted by quantifying the tetrahedrality of the local structure: an order parameter that consists of counting the number of tetrahedra each particle participates in. The predictions of this order parameter maintain their accuracy over a wide variety of densities proving its universality in this family of glass formers. Moreover, it is also capable of capturing the changes in the local dynamics, as regions with high tetrahedrality are strongly correlated with regions with slow dynamics. Finally, we demonstrate that unsupervised machine learning techniques can be used to classify particles with different structural environments, which are strongly correlated to local dynamics

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Bauge, Eric. "Collisions d'ions lourds aux énergies intermédiaires : étude de la dynamique d'émission des particules chargées et caractérisation des émetteurs." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10086.

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Abstract:

Lors des collisions d'ions lourds aux energies intermediaires, une large gamme de processus de reaction est mise en jeu ; depuis des processus suffisamment lents pour qu'un equilibre soit atteint a chaque emission de particule, jusqu'a des processus directs, pour lesquels les diffusions nulceon-nucleon et le remplissage de l'espace de phase sont les effets dominants. Pour investiguer cette transition, nous avons etudie, a l'aide de mesures realisees dans le multidetecteur amphora et de simulations, a la fois la dynamique de desexcitation du systeme par emission de particules legeres, et les caracteristiques de l'emetteur de ces particules, ceci pour les systemes 7, 17, 27 et 34 amev, 40ar+al, 40ar+cu et 40ar+ag. Tout d'abord nous evaluons, pour ces systemes, le transfert d'impulsion lineaire des collisions les plus centrales en mesurant la vitesse des residus. Ensuite, en mesurant la fonction de correlation en angle azimutal de paires de particules legeres et en les comparant aux predictions d'un modele statistique nous evaluons le moment angulaire moyen de l'emetteur. Pour etudier la dynamique d'emission, nous comparons les resultats de simulations basees sur un modele de trajectoires classiques avec les fonctions de correlation experimentales en angle azimutal ou en impulsion relative. Enfin, nous examinons les predictions d'un modele buu avance pour le systeme 34amev 40ar+al

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Jana, Arindam. "Collage et adhérence de particules dans le domaine de la sous-monocouche." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0074/document.

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Abstract:

Au cours d’un traitement de surface de type dépôt assisté par plasma, les caractéristiques et propriétés de l’interface entre le dépôt et le substrat sont déterminées par la première couche atomique du dépôt, voire les premiers atomes qui commencent à recouvrir la surface du substrat. Aussi, la parfaite connaissance du comportement des particules incidentes et du réarrangement des atomes suite à l’impact d’une particule du plasma est-elle un élément essentiel à la description du comportement de la surface en cours de traitement et donc de ses propriétés ultérieures. Au cours de cette thèse, nous avons entrepris d’étudier, par une approche combinant expériences et simulation numérique par dynamique moléculaire, l’interaction d’espèces (C, Ti, W) avec une surface de silicium en fonction de paramètres tels que l’énergie, la fluence ou encore l’incidence des particules arrivant sur la surface. Une part importante de ce travail a consisté à adapter les codes de dynamique moléculaire (utilisation des champs de force réactifs) aux systèmes étudiés. La partie expérimentale a nécessité la mise en place de procédures spécifiques pour l’utilisation de l’équipement Storing Matter. Les résultats montrent que, quelles que soient l’espèce incidente, parmi celles étudiées, le coefficient de collage (SC) est dans la gamme [0.7 – 1] ; dans le cas de W, quasiment tous les atomes incidents restent sur la surface (SC~~1). Outre la détermination du coefficient de collage, pour différentes conditions initiales des espèces incidentes (énergie, incidence, fluence) les modifications apportées à la surface ont également été déterminées en termes d’implantation et de trajectoire dans le matériau des espèces incidentes, et de pulvérisation de la surface du substrat
During plasma assisted deposition, properties of the coating substrate interface depend on the first atomic layer of the deposit, or the atoms that first start to cover the surface. Therefore the good knowledge of the sticking coefficient and the reorganization of the surface following particle impact is an essential issue to achieve the description of the behavior of the processed surface and, therefore, its expected properties. Consequently, we investigated the interaction between incoming particles (C, Ti, W) and a silicon surface by using an approach combining molecular dynamic simulations and experiments. Various initial conditions were studied, energy, fluence and incidence angle of the incoming particles. An important part of this work has consisted in adapting the molecular dynamic codes (using reactive force fields) to the investigated systems. Meanwhile, experimental procedure specifically devoted to the use of the Storing Matter facility was also developed. Results show that the sticking coefficient (SC) value is in the range [0.7 – 1] irrespectively of the incoming species; in the case of W, almost all atoms stick on the surface (SC~~1). Besides the determination of sticking coefficient, the surface modification resulting from the particles impingement were determined for various initial conditions (energy, fluence, angle) in terms of implantation and displacement of the incoming species, and surface sputtering as well

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Bonilla, Céline. "Application de modèles statique et dynamique aux barrières de potentiel et aux collisions nucléon-noyau : étude de l'émission de particules légères, de la fission, des noyaux déformés et superlourds." Nantes, 2004. http://www.theses.fr/2004NANT2023.

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Abstract:

La conception de réacteurs hybrides permettant d'incinérer les déchets nucléaires a renouvelé l'intérêt porté aux réactions de spallation et à la fission des actinides. Au cours de cette thèse, les mécanismes des réactions de spallation ont été étudiés à l'aide d'un modèle dynamique microscopique. L'évolution du système y est régie par un champ moyen et un terme de collisions. Le traitement numérique s'appuie sur la théorie mathématique des ondelettes. Les sections efficaces d'émission de particules légères sont confrontées aux données expérimentales. Les mécanismes de ces réactions sont ensuite approfondis. Pour décrire les barrières de potentiels, un modèle de goutte liquide avec corrections de couches est utilisé. Différentes problématiques sont abordées : barrière à double et triple bosse des actinides, barrière pour la formation de noyaux superlourds, poches de potentiel abritant des états rotationnels très déformés, durées de vie associées à l'émission de particules légères.

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Desreumaux, Nicolas. "Emulsions microfluidiques et rouleurs colloïdaux : effets collectifs en matière molle forcée hors-équilibre." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066071/document.

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Abstract:

Emulsions, suspensions colloïdales, solutions polymères, suspensions bactériennes, ... Les propriétés dynamiques de ces systèmes dispersés reposent sur l'interaction entre la structure microscopique de la phase dispersée et l'écoulement de la phase continue.Le travail présenté dans cette thèse porte sur la dynamique collective de telles suspensions forcées hors-équilibre. Le forçage peut avoir lieu à l'échelle macroscopique (advection, force uniforme, ...) ou à l'échelle microscopique (auto-propulsion).Le dénominateur commun à toutes mes études est de chercher à comprendre la dynamique grande échelle des suspensions sur la base des symétries des interactions, principalement hydrodynamiques, entre les particules.Notre approche est expérimentale et repose sur l'utilisation d'outils microfluidiques pour réaliser des expériences modèles quantitatives.Dans la première partie du manuscrit, j'étudie la dynamique de suspensions de particules passives rigidement confinées au sein d'un film fluide. En particulier, je présente nos résultats expérimentaux et théoriques sur la propagation d'ondes de densité linéaires au sein de telles suspensions. Dans la seconde partie du manuscrit, je m'intéresse à la dynamique d'assemblées bidimensionnelles de particules auto-propulsées en mouvement dans un fluide globalement au repos. Je présente notre système expérimental, basé sur un mode de propulsion original des particules, et qui permet d'étudier et de comprendre l'émergence du mouvement collectif sur la base des interactions de paires. J'étudie ensuite la propagation des excitations non linéaires de ces assemblées de particules dans des milieux hétérogènes
Emulsions, colloidal suspensions, polymer solutions, bacterial suspensions, ... The dynamical properties of these disperse systems rely on the interplay between the microscopic structure of the dispersed phase, and the flow of the continuous phase.This thesis is devoted to the collective dynamics of suspensions driven out-of-equilibrium. The driving can take place either at the macroscopic scale (advection, uniform strength, ...) or at the microscopic scale (self-propulsion).Our goal is to understand the large scale dynamics of the suspensions on the basis of the symmetries of the interactions between the particles.Our approach is experimental. It relies on microfluidic tools to perform quantitative model experiments. In the first part of the manuscript, I focus on the dynamics of suspensions of passive particles in rigidly confined thin liquid films. In particular, I present experimental and theoretical results on the propagation of linear density waves in advected emulsions. In the second part of the manuscript, I study the collective dynamics of bidimensional assemblies of self-propelled particles embedded in a fluid at rest at infinity. I present our experimental setup based on a new propulsion mechanism for the particles. It enables us to study and understand the emergence of collective motion on the basis of the interactions between the individuals. Finally, I investigate the propagation of non-linear excitations of these assemblies of self-propelled particles in heterogeneous media

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Breuillard, Hugo. "Détermination des distributions d’ondes de type choeur dans la magnétosphère interne de la Terre et leurs conséquences sur la dynamique de la ceinture de radiation externe." Thesis, Orléans, 2012. http://www.theses.fr/2012ORLE2081/document.

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Abstract:

Les ondes de type choeur sont parmi les ondes électromagnétiques les plus intenses observées dans la magnétosphère interne de la Terre, et jouent un rôle crucial dans la dynamique des ceintures de radiation terrestres qui est un enjeu majeur de la météorologie de l’espace. Elles sont en effet responsables de l’accélération et la perte des électrons énergétiques qui peuplent notamment la ceinture externe. Or, les satellites ne peuvent couvrir entièrement la magnétosphère interne, et les données de ces ondes sont pauvres dans certaines régions. Le but de cette thèse est donc de pouvoir compléter les données satellites par le biais des simulations numériques, en déterminant les distributions statistiques des ondes de type choeur dans la magnétosphère interne. Pour cela, un code dit de traçage de rayons a été développé, incluant un modèle réaliste de magnétosphère interne. La propagation des ondes choeur par le biais de ce code est d’abord décrite dans ce travail, mettant notamment l’accent sur l’importance de l’angle azimutal des ondes. Puis, en utilisant la base de données de trajectoires réalisée pour des paramètres typiques des choeurs sources, la reconstruction des distributions statistiques mesurées par Cluster est présentée. Il est ainsi démontré l’invalidité, aux moyennes et hautes latitudes, de l’approximation quasi-longitudinale utilisée dans de nombreux calculs de la dynamique des ceintures de radiation. En se basant sur ces distributions réalistes d’angles normaux, mais aussi d’amplitude des ondes, il est ensuite démontré l’importante différence obtenue sur les pertes d’électrons énergétiques. Par la suite, la précision de nos simulations numériques pour l’étude des ondes choeurs réfléchies dans la magnétosphère est mise en évidence, ainsi que leur importance étant donné le peu d’observations. Nos simulations indiquent notamment que les tons descendants d’ondes choeur peuvent provenir de la réflexion magnétosphérique de tons montants
Chorus type whistler waves are one of the most intense electromagnetic waves observed in the Earth’s inner magnetosphere, and play a crucial role in the dynamics of radiation belts which is a critical issue in space weather. They are indeed responsible for acceleration and loss of the energetic electron population that shape the outer belt. As spacecraft trajectories cannot entirely cover the inner magnetosphere, satellite measurements are poor in some regions. The aim of this thesis is thus to be able to complete observational data making use of numerical simulations, by determining the statistical distributions of chorus waves in the inner magnetosphere. In order to achieve this aim, a ray tracing code has been developed, including a realistic model of the inner magnetosphere. First, wave propagation by means of this program is described in this work, emphasizing notably the significance of wave azimuthal angle. Then, making use of the trajectory database computed for typical source chorus parameters, the reconstruction of statistical distributions recorded on Cluster spacecraft is presented. It is thereby demonstrated that quasi-longitudinal approximation, used in numerous simulations of radiation belts dynamics, is no longer valid at medium and high latitudes. Taking these realistic distributions as a basis, it is then demonstrated the major discrepancy obtained for energetic electrons losses. Subsequently, the accuracy of our numerical simulations for the study of magnetospherically reflected chorus waves is highlighted, as well as their importance due to the lack of observational data. Our simulations notably indicate that falling tone chorus emissions can originate from the magnetospheric reflection of rising tone elements

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Idouakass, Malik. "Linear and nonlinear study of the precessional fishbone instability." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4756/document.

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Abstract:

L'interaction onde-particule dans les plasma est un sujet de recherche important, pour la compréhension des phénomènes physiques fondamentaux comme pour l'opération de réacteurs à fusion tels que les tokamaks. Cette intéraction peut être responsable de l'existence de modes instables, comme l'instabilité "fishbone" dans les plasmas de tokamak. Celle-ci est causée par l'interaction résonante entre un mode vivant dans la plasma et une population de particules supra-thermiques. Cette instabilité cause l'éjection d'une partie de ces particules énergétiques. Elle est par ailleurs caractérisée par une diminution de sa fréquence durant son évolution. Dans cette thèse, un modèle pour l'instabilité "fishbone", décrivant le plasma thérmique avec un traitement fluide et les particlules énergétiques avec un traitement cinétique, est développé. Ce modèle est simplifié de manière à permettre la compréhension des mécanismes les plus basiques qui causent la destabilisation du mode, sa diminution en fréquence durant son évolution ainsi que l'éjection de particules qu'il engendre. La théorie linéaire de ce modèle est faite, montrant les conditions qui permettent l'existence de l'instabilité, et permettant la caractérisation de son comportement linéaire. Les résultats analytiques sont ensuite comparés aux résultats linéaires numériques, obtenus grâce à un code développé durant cette thèse et basé sur les hypothèses du modèle, et ils sont en accord. Enfin, ce code est utilisé pour explorer le comportement non linéaire des particules énergétiques. Le mécanisme principalement responsable du changement de fréquence du mode ainsi que de l'éjection des particules est identifié et étudié en detail
The wave-particle interaction in plasmas is an important research subject, for fundamental physical understanding as well as for the operation of fusion devices such as tokamaks. This interaction can cause the existence of unstable modes, such as the fishbone instability that is observed in tokamak plasmas. It results from the resonant interaction between an electro-magnetic wave living in the plasma and a population of supra-thermal particles. This mode causes the ejection of a portion of these energetic particles, and is thus detrimental to the confinment of energy in a tokamak, and it is characterized by a frequency down-chirping, i.e. a decrease of frequency of the mode during its evolution. In this thesis, a model for the fishbone instability is developed, that describes the thermal plasma with fluid equations and the supra-thermal particles with the kinetic Vlasov equation. This model is highly simplified in order to understand the basic mechanisms leading to destabilization, frequency chirping, and particle ejection. The linear theory of this model is then done, showing the conditions that lead to the existence of an instability, and that allow the characterization of its linear behavior. The linear analytic results are then compared to numerical linear results obtained with a code, based on the assumptions of the model, that was developed during this PhD and the results are found to be in good agreement. Finally, the code is used to explore the nonlinear behavior of energetic particles in the later phase of the fishbone instability. The main mechanism responsible for the frequency chirping and energetic particle ejection is identified and studied in detail

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Roussignol, Philippe. "Nonlinéarités optiques de microcristaux de semiconducteur CdSSe en matrice de verre : dynamique des porteurs photoexcités et confinement quantique." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112212.

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Abstract:

Cette thèse présente une étude des propriétés optiques non linéaires de petites particules de semiconducteur CdSSe en matrice de verre. Une brève approche théorique montre comment rendre compte de leurs propriétés linéaires et non linéaires. Les plus grosses particules (rayons de l'ordre de dix nanomètres) sont décrites à l'aide de modèles caractéristiques du semiconducteur massif. Dans les plus petites particules le confinement du mouvement des porteurs dans les trois dimensions doit être explicitement pris en compte. Il fait apparaître dans le spectre d'absorption du verre des structures caractéristiques des transitions électroniques entre niveaux de la boite quantique que constitue la petite particule. Sont ensuite présentées les techniques expérimentales, conjugaison de phase et absorption non linéaire, utilisées dans cette étude. Pour les particules peu confinées, le mécanisme principal de la non linéarité (remplissage de bande) est mis en évidence, la dynamique des porteurs photoexcités étant similaire à celle du semiconducteur massif. L'interface verre-semiconducteur intervient par l'intermédiaire de sites pouvant piéger les porteurs ; elle autorise ainsi l'apparition d'un phénomène photochimique nouveau rendant la non linéarité plus rapide. Une particule confinée, au voisinage de sa première transition électronique permise se comporte comme un système à deux niveaux ; la nature particulière que prend le couplage électron-phonon dans une petite particule de semiconducteur est mise en évidence ainsi que le comportement résonant de la non linéarité au voisinage de cette transition.

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Rjimati, El Arbi. "Microfiltration tangentielle de suspensions particulaires : modélisation." Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20029.

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Abstract:

La caracterisation physique, par microscopie electronique, des membranes minerales microporeuses permet de calculer une permeabilite theorique du milieu filtrant et de mettre en evidence, le cas echeant, une structure composite. La comparaison des valeurs theoriques aux valeurs experimentales, mesurees par permeametrie a l'eau, permet de quantifier cet effet composite ainsi que les interactions possibles entre le permeat et la surface membranaire. La filtration d'une suspension de microparticules de bentonite provoque la mise en place quasi-instantanee d'un depot particulaire tres fin mais homogene sur la surface membranaire. Ce depot joue le role de membrane dynamique, sa resistance a l'ecoulement est preponderante devant celle de la membrane originale. Si la valeur de cette resistance depend peu de la permeabilite de la membrane choisie ou des conditions de circulation du retentat, elle est une fonction croissante de la pression operatoire choisie et de la concentration particulaire de la suspension a filtrer. Une representation parametrique de la variation de la resistance du depot en fonction des parametres operatoires testes est proposee. Enfin, si dans les conditions testees, l'application d'un champ electrique a peu d'effet sur les flux de permeat obtenus, une circulation de grosses particules (promoteurs de turbulence) dans le retentat permet une intensification importante du processus, le flux de filtrat obtenu est multiplie par un facteur 6

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Breuillard, Hugo. "Détermination des distributions d'ondes de type choeur dans la magnétosphère interne de la Terre et leurs conséquences sur la dynamique de la ceinture de radiation externe." Phd thesis, Université d'Orléans, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00843653.

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Abstract:

Les ondes de type choeur sont parmi les ondes électromagnétiques les plus intenses observées dans la magnétosphère interne de la Terre, et jouent un rôle crucial dans la dynamique des ceintures de radiation terrestres qui est un enjeu majeur de la météorologie de l'espace. Elles sont en effet responsables de l'accélération et la perte des électrons énergétiques qui peuplent notamment la ceinture externe. Or, les satellites ne peuvent couvrir entièrement la magnétosphère interne, et les données de ces ondes sont pauvres dans certaines régions. Le but de cette thèse est donc de pouvoir compléter les données satellites par le biais des simulations numériques, en déterminant les distributions statistiques des ondes de type choeur dans la magnétosphère interne. Pour cela, un code dit de traçage de rayons a été développé, incluant un modèle réaliste de magnétosphère interne. La propagation des ondes choeur par le biais de ce code est d'abord décrite dans ce travail, mettant notamment l'accent sur l'importance de l'angle azimutal des ondes. Puis, en utilisant la base de données de trajectoires réalisée pour des paramètres typiques des choeurs sources, la reconstruction des distributions statistiques mesurées par Cluster est présentée. Il est ainsi démontré l'invalidité, aux moyennes et hautes latitudes, de l'approximation quasi-longitudinale utilisée dans de nombreux calculs de la dynamique des ceintures de radiation. En se basant sur ces distributions réalistes d'angles normaux, mais aussi d'amplitude des ondes, il est ensuite démontré l'importante différence obtenue sur les pertes d'électrons énergétiques. Par la suite, la précision de nos simulations numériques pour l'étude des ondes choeurs réfléchies dans la magnétosphère est mise en évidence, ainsi que leur importance étant donné le peu d'observations. Nos simulations indiquent notamment que les tons descendants d'ondes choeur peuvent provenir de la réflexion magnétosphérique de tons montants.

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He, Jun. "Modélisation des écoulements gaz-solides en régime dilué : influence des collisions entre particules et de l'anisotropie de leur mouvement fluctuant." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD698.

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Le but de cette thèse est d'étudier l'influence des collisions entre particules et de l'anisotropie de leur mouvement fluctuant sur la modélisation des écoulements gaz-solides en régime dilué. L'application d'un opérateur de moyenne pondéré par la fonction caractéristique de phase aux équations locales instantanées permet d'obtenir les équations moyennes de bilan de masse et de quantité de mouvement écrites séparément sur chaque phase. La fermeture de ce système d'équations passe par le calcul des corrélations des fluctuations de vitesse des particules ou contraintes cinétiques. L'approche retenue qui s'appuie sur des résultats de la théorie cinétique des gaz raréfiés consiste à résoudre directement des équations de transport sur les moments d'ordre deux et permet ainsi de prendre en compte, la dispersion turbulente, les collisions particule-particule et particule-paroi. Cette approche a été appliquée à trois configurations d'écoulement pour analyser l'influence des différents mécanismes et les prédictions ont été confrontées avec des résultats de mesure tirés de la littérature.

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Blanquier, Éric. "Le modèle de Polyakov, Nambu et Jona-Lasinio et ses applications pour décrire les particules sub-nucléaires." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2119/.

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Abstract:

Pour étudier la physique nucléaire des hautes énergies et les phénomènes associés, comme la transition de phase quark-gluon-plasma/matière hadronique, le modèle de Nambu et Jona Lasinio (NJL) constitue une alternative intéressante à la Chromodynamique Quantique, non solvable aux énergies considérées. En effet, le modèle NJL permet de décrire la physique des quarks à températures et densités finies. D'autre part, afin de tenter de corriger une limitation de ce modèle, l'absence de confinement, il a été proposé un couplage des quarks/antiquarks à une boucle de Polyakov, formant le modèle PNJL. L'objectif de cette thèse est de voir les possibilités offertes par les modèles NJL et PNJL, afin de décrire les particules sub-nucléaires pertinentes (quarks, mésons diquarks et baryons), d'étudier leurs interactions et de mener une étude dynamique avec ces particules. Après un rappel des outils pertinents, nous avons modélisé les quarks effectifs u, d, s, et les mésons. Ensuite, nous avons décrit les baryons comme des états liés quarks-diquarks. Une part du travail a concerné le calcul des sections efficaces liées aux réactions possibles avec ces particules. Nous avons incorporé ces travaux dans un code de calcul pour étudier le refroidissement d'un plasma de quarks/antiquarks et son hadronisation. Dans cette étude, chaque particule évolue dans un système où la température et les densités sont des paramètres locaux. Les interactions entre particules sont de deux types : interactions par collisions et interactions à distance, notamment entre quarks. Finalement, nous avons étudié les propriétés de notre approche : qualités, limitations et évolutions possibles
To study the high energy nuclear physics and the associated phenomenon, as the QGP/hadronic matter phase transition, the Nambu and Jona-Lasinio model (NJL) appears as an interesting alternative of the Quantum Chromodynamics, not solvable at the considered energies. Indeed, the NJL model allows describing the quarks physics, at finite temperatures and densities. Furthermore, in order to try to correct a limitation of the NJL model, i. E. The absence of confinement, it was proposed a coupling of the quarks/antiquarks to a Polyakov loop, forming the PNJL model. The objective of this thesis is to see the possibilities offered by the NJL and PNJL models, to describe relevant sub-nuclear particles (quarks, mesons, diquarks and baryons), to study their interactions, and to proceed to a dynamical study involving these particles. After a recall of the useful tools, we modeled the u, d, s effective quarks and the mesons. Then, we described the baryons as quarks-diquarks bound states. A part of the work concerned the calculations of the cross-sections associated to the possible reactions implying these particles. Then, we incorporated these works in a computer code, in order to study the cooling of a quarks/antiquarks plasma and its hadronization. In this study, each particle evolves in a system in which the temperature and the densities are local parameters. We have two types of interactions: one due to the collisions, and a remote interaction, notably between quarks. Finally, we studied the properties of our approach: qualities, limitations, and possible evolutions

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Louvet, Nicolas. "Étude multi-échelles du transport de particules dans les mousses liquides." Phd thesis, Université Paris-Est, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00541198.

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Abstract:

Nous étudions expérimentalement différentes configurations du transport de particules solide dans le réseau de canaux fluides (bords de Plateau) d'une mousse liquide. Dans un premier temps, la perméabilité de la mousse est mesurée à l'échelle d'un canal fluide puis de l'ensemble du réseau de canaux pour deux solutions moussantes conférant des mobilités interfaciales significativement différentes. Un modèle d'écoulement, basé sur une description fine de la géométrie des canaux de la mousse ainsi que sur un nombre de Boussinesq constant pour une solution donnée, permet de rendre compte de tous les résultats expérimentaux sur une large gamme de fraction volumique de liquide. Dans un second temps nous mesurons, à l'échelle d'un canal fluide, la vitesse d'une particule convectée par le liquide pour différents rapports d'aspect particule / canal. Pour des petits rapports d'aspects, nous mesurons des vitesses de particules anormalement faibles. Ces mesures nous permettent de mettre en évidence des contre-écoulement à la jonction du bord de Plateau et des films. Pour expliquer cet effet, nous proposons un modèle de recirculation du tensioactif faisant intervenir l'élasticité de Gibbs. Nous abordons ensuite le cas d'une particule piégée dans le réseau de canaux de la mousse. Nous abordons ensuite le cas d'une particule piégée dans le réseau de canaux de la mousse. Nous montrons que le seuil de rétention de la particule est déterminé par l'équilibre des forces hydrodynamique et capillaire. Finalement, le cas du colmatage d'un nœud de mousse est abordé

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Saint-Cyr, Baptiste. "Modélisation des matériaux granulaires cohésifs à particules non convexes : Application à la compaction des poudres d'UO2." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00660146.

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Abstract:

On s'intéresse à la modélisation des matériaux granulaires composé d'agrégats non convexes et cohésifs en vue d'application à la rhéologie des poudres d'UO2 . L'inﬂuence du degré de non-convexité des particules est analysé en termes de grandeurs macroscopiques (frottement interne et cohésion de Coulomb) et de paramètres micro-mécaniques tels que l'anisotropie de la texture et la transmission des efforts. Il apparaît en particulier que la compacité évolue d'une manière complexe avec la non-convexité et que la résistance au cisaillement augmente mais sature sous l'effet d'imbrication entre agrégats. Des modèles simples sont introduits pour décrire ces comportements en termes de paramètres micro-mécaniques. De même, des études systématiques par cisaillement, compaction uniaxiale et compression simple montrent que la cohésion interne augmente avec la non-convexité mais est fortement contrôlée par les conditions aux limites et l'apparition de bandes de cisaillement ou de concentrations de contraintes.

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Signoles, Adrien. "Manipulations cohérentes d'états de Rydberg elliptiques par dynamique Zénon quantique." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066614/document.

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Abstract:

Dans ce mémoire, nous décrivons la réalisation d'un nouveau montage expérimental permettant de manipuler, à l'aide d'un champ radiofréquence de polarisation bien définie, l'état interne d'un atome de Rydberg à l'intérieur de la multiplicité Stark. Nous avons utilisé ce dispositif pour transférer, avec une efficacité proche de 1, les atomes depuis un niveau de faible moment angulaire, accessible par excitation optique depuis le fondamental, vers le niveau de Rydberg circulaire, de moment angulaire maximal. Nous avons ensuite cherché à induire des dynamiques quantiques nouvelles de l'état de l'atome et mis en évidence la dynamique Zénon quantique dans un système de grande dimension. En appliquant un champ micro-onde bien choisi, on peut restreindre l'évolution atomique induite par le champ radiofréquence à un sous-ensemble des niveaux Stark de la multiplicité. Cette dynamique confinée est très différente d'une dynamique classique, le système évoluant périodiquement vers un état " chat de Schrödinger ". Nous avons expérimentalement observé cette évolution dans l'espace des phases et mesuré la fonction de Wigner de l'atome au moment de l'apparition du chat, démontrant pour la première fois les aspects non-classiques de la dynamique Zénon quantique dans un espace de Hilbert non-trivial
In this manuscript, we describe the realization of a new experimental setupto manipulate with a well-polarized radiofrequency electric field the internal state of aRydberg atom inside the Stark manifold. We used this setup to transfer with a nearly 1efficiency the atoms from a optically-accessible low-m state to the high angular momentumcircular Rydberg state. We then tried to induce new quantum dynamics of the atomicstate and we showed the quantum Zeno dynamics in a large Hilbert space. By applying awell-choose microwave field, one can restrict the atomic evolution induced by the radiofrequencyfield to a subspace of the Stark manifold. This confined dynamics is very differentfrom a classical dynamics. The system periodically evolves to a « Schrödinger cat state ».We experimentally observed this evolution in the phase space and mesured the atomicWigner function at the cat state . This is the first demonstration of the non-classicalaspect of the quantum Zeno dynamics in a non-trivial Hilbert space

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Hudan, S. "Etude expérimentale et théorique de la production de fragments dans les collisions Xe+Sn de 25 à 150 A.MeV." Phd thesis, Université de Caen, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00701431.

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Abstract:

Afin de comprendre la production de fragments qui se déroule dans les collisions d'ions lourds aux énergies intermédiaires, nous avons fait une étude à la fois expérimentale et théorique du phénomène de multifragmentation. Les données recueillies avec le multidétecteur INDRA sur une large gamme en énergie incidente pour le système Xe+Sn ont permis de faire une étude des collisions centrales et de montrer que le maxim̀um de production de fragments se situe autour de 65 MeV/n d'énergie incidente. Un examen plus approfondi des collisions centrales entre 32 et 50 MeV/n d'énergie de bombardement, fondé sur les fonctions de corrélation fragment/particule, a aidé à déterminer les caractéristiques des fragments primaires produits au cours de la collision. Il a été montré que les énergies d'excitation de ces fragments saturent vers une valeur de 3 MeV/n à partir de 39 MeV/n d'énergie de faisceau, et que les particules évaporées représentent moins de 40% (23% à 50 MeV/n) de toutes les particules légères chargées, ce qui montre l'importance de la dynamique de la collision. Afin de mieux comprendre ces grandeurs, d'étudier le rôle de la dynamique et l'évolution en temps de la collision, des calculs avec le modèle de dynamique moléculaire antisymétrisée AMD ont été effectués. Les simulations donnent une bonne image des données expérimentales, notamment des collisions les plus centrales à 50 et 100 MeV/n d'énergie incidente pour le système Xe+Sn. Pour cela des développements du modèle ont été nécessaires afin de bien prendre en compte la diffusion des nucléons dans le milieu. Les calculs ont permis de situer le temps de formation des fragments entre 100 et 200 fm/c dans le cas des collisions centrales à 50 MeV/n d'énergie incidente, et de monter un effet de transparence, qui existe même dans les collisions les plus centrale. Les comparaisons avec les données expérimentales montrent que cet effet est légèrement surestimé dans les calculs.

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Sopik, Julien. "Dynamique de marcheurs aléatoires en interaction : applications aux particules browniennes autogravitantes, à la condensation de Bose-Einstein, à la turbulence en déclin et aux marcheurs aléatoires en présence de pièges." Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30126.

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Abstract:

Cette thèse est dédiée à l'étude des propriétés dynamiques de quelques systèmes de marcheurs aléatoires en interaction. Dans la première partie de ce manuscrit, nous étudions un modèle de particules browniennes autogravitantes. Dans ce modèle, les particules évoluent à température constante ce qui correspond à une description canonique de systèmes autogravitants. Lorsque la température est supérieure à une certaine température critique, il existe des états d'équilibre métastables. Par contre, en dessous de cette température critique, le système s'effondre pour former un pic de Dirac. Il a été montré que le modèle de particules browniennes autogravitantes partage de nombreuses analogies avec la chimiotaxie des populations biologiques. Dans ce travail de thèse, on s'intéresse à la généralisation de ces résultats au cas multi-espèce, dans lequel les particules peuvent avoir des masses différentes. Par ailleurs, on étudie les transitions de phase entre états gazeux et états condensés pour un modèle de particules browniennes autogravitantes (ou de son analogue biologique) autour d'un corps central. De plus, on montre que le modèle de particules browniennes autogravitantes présente des analogies avec la condensation de Bose-Einstein pour des bosons libres fortement couplés à un bain thermique. Ce modèle correspond à une description canonique (température fixée) de la condensation de Bose-Einstein. Le couplage entre un bain thermique et un système de bosons libres introduit une interaction effective entre les bosons. Celle-ci les force à se condenser dans leur état fondamental lorsque la température du bain est inférieure ou égale à une certaine température critique. On étudie alors les solutions de l'équation de Fokker-Planck bosonique associée à ce problème qui conduisent à la formation d'un pic de Dirac, modélisant le condensat. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressons à la turbulence bidimensionnelle en déclin. La turbulence bidimensionnelle possède l'étonnante propriété de générer un ensemble de structures cohérentes, les tourbillons (ou vortex). Si le système turbulent est laissé libre (sans forçage externe), le fluide turbulent décline par l'effet des processus de mélange des tourbillons de même signe. .
This thesis is dedicated to the study of the dynamical properties of various systems of interacting random walkers. In the first part of this manuscript, we study a model of self-gravitating Brownian particles. In this model, the particles evolve at fixed temperature. This corresponds to a canonical description of self-gravitating systems. When the temperature is above a certain critical temperature, metastable equilibrium states exist. By contrast, below this critical temperature, the system collapses and forms a Dirac peak. It has been shown that the model of self-gravitating Brownian particles shares numerous analogies with the chemotaxis of biological populations. In this thesis, we generalize these results to the multi-component case, in which the particles can have different masses. In addition, we study the phase transitions between gaseous states and condensed states for a model of self-gravitating Brownian particles (or its biological analog) around a central body. Moreover, we show that the model of self-gravitating Brownian particles exhibits many analogies with the Bose-Einstein condensation of free bosons strongly coupled with a thermal bath. This model corresponds to a canonical description (fixed temperature) of the Bose-Einstein condensation. The coupling between a thermal bath and a system of free bosons induces a effective interaction between the bosons. This one forces them to condensate in their fundamental state when the temperature is less than a certain critical temperature. We then study the solutions of the bosonic Fokker-Planck equation of this problem which leads to the formation of a Dirac peak, modeling the condensate. In the second part of this thesis, we study the freely decaying two-dimensional turbulence. Two-dimensional turbulence has the striking property to generate a set of coherent structures called vortices. If the turbulent system evolves freely (without any external forcing), the turbulent fluid decays due to the merging processes of like-sign vortices. Some studies have shown that two-body merging processes are dominant for large vortex densities whereas there are inefficient at very low density: in this case, the evolution is dominated by three-body processes. .

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Nicquevert, Bertrand. "Manager l'interface. Approche par la complexité du processus collaboratif de conception, d'intégration et de réalisation : modèle transactionnel de l'acteur d'interface et dynamique des espaces d'échanges." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00789791.

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Abstract:

Dans de grands projets tels qu'accélérateurs ou détecteurs de particules, les interfaces et les frontières se révèlent à la fois critiques et sous-estimées. Le manageur technique, acteur parmi les autres, se trouve placé à des nœuds de réseau où il doit mettre en œuvre des espaces d'échanges afin de susciter des conduites collaboratives. À partir d'études de cas issus du terrain du CERN, la thèse adopte trois principes issus de la littérature de la complexité, les principes dialogique,hologrammique et d'auto-éco-organisation. Elle propose une construction méthodologique matricielleoriginale menant à l'élaboration d'un modèle transactionnel de l'acteur d'interface.L'espace d'échanges collaboratif devient le lieu où se déploie la dynamique de transformation del'acteur d'interface en acteur-frontière. Les objets intermédiaires élaborés lors du processus deconception / intégration y sont simultanément transformés en objets frontières, qui sont mobiliséspour la réalisation du produit dans le cadre récursivement déterminé du projet. L'intérêt d'uneapproche globale et couplée de cette dynamique des espaces d'échanges conduit à proposer un"hypercompas" afin d'orienter "l'agir ↔ penser" du manageur technique.

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Feliachi, Ouassim. "From Particles to Fluids : A Large Deviation Theory Approach to Kinetic and Hydrodynamical Limits." Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2023. http://www.theses.fr/2023ORLE1063.

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Abstract:

Comprendre comment décrire un système avec des équations macroscopiques, qui sont généralement déterministes, en partant d'une description microscopique, qui peut être stochastique, est le problème fondamental de la physique statistique. Souvent, cette tâche implique au moins deux limites : une limite "grand N" et une limite "d'équilibre local". La première permet de décrire un système de N particules par une fonction de distribution dans l'espace des phases, tandis que la seconde reflète la séparation des échelles de temps entre l'approche rapide de l'équilibre local et l'évolution lente des modes hydrodynamiques. En supposant ces deux limites, on obtient une description macroscopique déterministe. Pour des raisons à la fois théoriques et de modélisation (N est grand mais pas infini, la séparation des échelles de temps n'est pas parfaite), il est parfois important de comprendre les fluctuations autour de cette description macroscopique. L'hydrodynamique fluctuante fournit un cadre pour décrire l'évolution des champs macroscopiques tout en prenant en compte les fluctuations induites par le nombre de particules finies dans la limite hydrodynamique. Cette thèse traite de la dérivation de l'hydrodynamique fluctuante à partir de la description microscopique de la dynamique des particules. La dérivation de l'hydrodynamique fluctuante se fait en deux étapes. Premièrement, la limite "grand N" doit être affinée pour prendre en compte les fluctuations au-delà du comportement moyen du système. Pour ce faire, nous utilisons la théorie des grandes déviations pour établir des principes de grandes déviations qui décrivent la probabilité de tout chemin d'évolution pour le système de particule au-delà du chemin le plus probable décrit par l'équation cinétique. Ensuite, nous dérivons la l'hydrodynamique fluctuante en étudiant la limite hydrodynamique du principe de grande déviation cinétique, ou l'équation cinétique fluctuante associée. Ce manuscrit contient l'explication de ce programme et son application à divers systèmes physiques allant du gaz dilué aux particules actives
The central problem of statistical physics is to understand how to describe a system with macroscopic equations, which are usually deterministic, starting from a microscopic description, which may be stochastic. This task requires taking at least two limits: a “large N ” limit and a “local equilibrium” limit. The former allows a system of N particles to be described by a phase-space distribution function, while the latter reflects the separation of time scales between the fast approach to local equilibrium and the slow evolution of hydrodynamic modes. When these two limits are taken, a deterministic macroscopic description is obtained. For both theoretical and modeling reasons (N is large but not infinite, the time-scale separation is not perfect), it is sometimes important to understand the fluctuations around this macroscopic description. Fluctuating hydrodynamics provides a framework for describing the evolution of macroscopic, coarse-grained fields while taking into account finite- particle-number induced fluctuations in the hydrodynamic limit. This thesis discusses the derivation of fluctuating hydrodynamics from the microscopic description of particle dynamics. The derivation of the fluctuating hydrodynamics is twofold. First, the “large N” limit must be refined to account for fluctuations beyond the average behavior of the system. This is done by using large deviation theory to establish kinetic large deviation principles that describe the probability of any evolution path for the empirical measure beyond the most probable path described by the kinetic equation. Then, the fluctuating hydrodynamics is derived by studying the hydrodynamical limit of the kinetic large deviation principle, or the associated fluctuating kinetic equation. This dissertation discusses this program and its application to several physical systems ranging from the dilute gas to active particles

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Blondel, Oriane. "DYNAMIQUES DE PARTICULES SUR RESEAUX AVEC CONTRAINTES CINETIQUES." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00913896.

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Abstract:

Dans cette thèse, je m'intéresse à des modèles stochastiques de particules sur réseaux qui suivent une dynamique de Glauber avec contraintes cinétiques (KCSM), et particulièrement aux modèles Est et FA-1f. Ces modèles sont apparus en physique pour l'étude des systèmes vitreux. Dans ce document se trouve d'abord un résumé en français de son contenu. Puis viennent trois chapitres présentant le cadre dans lequel mes travaux s'inscrivent et montrant à la fois leurs contributions et à quelles notions et techniques ils font appel. Je centre ma présentation des KCSM sur les objets et résultats qui ont joué un rôle direct dans mes recherches. Mes articles sont regroupés en annexe avec éventuellement quelques extensions retranchées pour la publication. Le premier chapitre est une introduction aux KCSM. Le deuxième chapitre présente des résultats hors équilibre pour les KCSM. J'expose d'abord des résultats de relaxation locale ; pour le modèle FA-1f il s'agit d'un travail commun avec N. Cancrini, F. Martinelli, C. Roberto et C. Toninelli. J'étudie ensuite la progression d'un front dans le modèle Est, et montre un théorème de forme ainsi qu'un résultat d'ergodicité pour le processus vu du front. Ce résultat repose sur la quantification de la relaxation locale du processus vu du front plutôt que sur des arguments classiques de sous-additivité. Le dernier chapitre explore des questions liées à la dynamique des KCSM à basse température (soit à haute densité). Je rappelle des résultats asymptotiques sur le trou spectral des modèles Est et FA-1f et propose quelques heuristiques et conjectures. Je m'intéresse ensuite au comportement à basse température du coefficient de diffusion d'un traceur dans un KCSM, dans l'optique de donner des réponses rigoureuses à des questions posées dans la littérature physique.

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Laborde, Maxime. "Systèmes de particules en interaction, approche par flot de gradient dans l'espace de Wasserstein." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLED014/document.

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Abstract:

Depuis l’article fondateur de Jordan, Kinderlehrer et Otto en 1998, il est bien connu qu’une large classe d’équations paraboliques peuvent être vues comme des flots de gradient dans l’espace de Wasserstein. Le but de cette thèse est d’étendre cette théorie à certaines équations et systèmes qui n’ont pas exactement une structure de flot de gradient. Les interactions étudiées sont de différentes natures. Le premier chapitre traite des systèmes avec des interactions non locales dans la dérive. Nous étudions ensuite des systèmes de diffusions croisées s’appliquant aux modèles de congestion pour plusieurs populations. Un autre modèle étudié est celui où le couplage se trouve dans le terme de réaction comme les systèmes proie-prédateur avec diffusion ou encore les modèles de croissance tumorale. Nous étudierons enfin des systèmes de type nouveau où l’interaction est donnée par un problème de transport multi-marges. Une grande partie de ces problèmes est illustrée de simulations numériques
Since 1998 and the seminal work of Jordan, Kinderlehrer and Otto, it is well known that a large class of parabolic equations can be seen as gradient flows in the Wasserstein space. This thesis is devoted to extensions of this theory to equations and systems which do not have exactly a gradient flow structure. We study different kind of couplings. First, we treat the case of nonlocal interactions in the drift. Then, we study cross diffusion systems which model congestion for several species. We are also interested in reaction-diffusion systems as diffusive prey-predator systems or tumor growth models. Finally, we introduce a new class of systems where the interaction is given by a multi-marginal transport problem. In many cases, we give numerical simulations to illustrate our theorical results

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Cambon, Benjamin. "Chaos hamiltonien dans les plasmas de fusion." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4035/document.

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Abstract:

Notre travail se portera sur l’étude de la trajectoire exacte d’une particule chargée dans un champ magnétique de type tokamak. Nous considérerons des particules tests plongées dans un champ magnétique indépendant du temps. Par définition, elles n’interagissent pas entre-elles et n’ont aucun effet sur le champ magnétique. Le but de notre étude sera alors de mettre en évidence des différences de comportement majeures entre d’une part les trajectoires des particules et d’autre part les lignes de champ magnétique. Nous commencerons dans une première partie par expliciter nos motivations. Les techniques employées aujourd’hui pour simuler la dynamique d’un plasma de fusion reposent sur des modèles magnétohydrodynamiques ou gyrocinétiques dont les hypothèses sont parfois contestables. Nous exposerons ensuite l’approche hamiltonienne choisie pour simuler la trajectoire exacte d’une particule et introduirons les différents outils dont nous aurons besoin. Dans la seconde partie, nous présenterons brièvement l’outil numérique développé qu mettra en évidence des différences de comportements importantes entre ligne de champ et trajectoire de particule. Dans un premier temps, nous exhiberons du chaos de trajectoire en présence de ligne de champ intégrable en ajoutant au champ magnétique idéal une perturbation. Un même résultat sera démontré dans le cas d’un champ magnétique idéal axisymétrique. Ce résultat entrainera des questions importantes autour de l’invariance du moment magnétique μ. Enfin, la dernière partie de ce manuscrit portera sur le comportement des particules tests en présence d’un champ magnétique potentiellement chaotique
We will work on the study of the exact trajectory of a charged particle within a magnetic field of the tokamak type. We will consider test particles immerged into a timeindependent magnetic field. They don’t interact with each other and have no effect on the magnetic field. The objective of our study will be to prove major behaviour differences between the particles’ trajectories and the magnetic field lines. We will start in part one by making our motivations explicit and especially see that the technics used nowadays to simulate the dynamic of fusion plasma are based on magnetohydrodynamic or gyrokinetic models which hypotheses are sometimes debatable. We will then present the Hamiltonian approach chosen to simulate the exact trajectory of a particle, and will introduce the various tools we will later need, including the characterizationof chaotic phenomena. we will briefly the developed digital tool which will highlight behaviour differences between field line and particle trajectory. Initially, we will exhibit trajectory chaos in the presence of integrable field lines by adding a perturbation to the ideal magnetic field. In a second phase, we will show that a similar result can be proven in the case of an asymmetrical ideal magnetic field. This result will lead to substantial questions regarding the invariance of the μ. The last part of this manuscript will finally focus on the behaviour of the test particles in the presence of a potentially chaotic magnetic field

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Despres, Julien. "Correlation spreading in quantum lattice models with variable-range interactions." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLO018.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la propagation hors équilibre de corrélations dans des modèles quantiques sur réseau. L'objectif principal a été de comprendre comment se propage l'information dans un système quantique corrélé et d'expliquer notamment des résultats a priori contradictoires dans la littérature. Pour ce faire, nous avons employé une approche combinant des études analytiques et numériques. En ce qui concerne l'approche analytique, celle-ci est basée sur une théorie de quasiparticules et a permis de dévoiler une expression générique des fonctions de corrélation pour des systèmes quantiques de particules ou de spins interagissant à courte ou longue portée sur un réseau hypercubique. En utilisant la méthode de phase stationnaire, nous avons montré que la région causale de ces corrélations présente une structure double universelle. Cette dernière est composéenon seulement d'une borne mais également d'extrema locaux dans son voisinage définissant la partie externe et interne des corrélations résolues en temps et distance respectivement. Dans le cas d'interactions de courte portée, nous avons prouvé que les deux structures se propagent ballistiquement avec des vitesses généralement différentes et reliées à la vitesse de groupe et de phase du spectre d'excitation du Hamiltonien après quench. Pour des interactions de longue portée de type loi de puissance, les lois d'échelle peuvent être sensiblement modifiées dues à une possible divergence de la vitesse de groupe. Pour ce cas spécifique correspondant au régime dit quasi-local, une double structure aux lois d'échelle algébriques a été présentée.Bien que la borne des corrélations se propage toujours moins rapidement que ballistiquement, les extrema locaux se propagent plus rapidement que ballistiquement et ballistiquement pour des systèmes quantiques non gappés et gappés respectivement. Cependant pour le régime local caractérisé par une valeur maximale bien définie de la vitesse de groupe et impliquant une décroissance rapide des interactions de longue portée, nous avons retrouvé un comportement similaire au cas d'interactions de courte portée pour la propagation des corrélations. Afin de vérifier nos prédictions théoriques, des simulations numériques basées sur des techniques de réseaux de tenseurs ont été effectuées pour différents systèmes quantiques à savoir le modèle de Bose-Hubbard ainsi que les modèles de spins XY et d'Ising transverse
In this thesis, we have investigated the spreading of quantum correlations in isolated lattice models with short- or long-range interactions driven far from equilibrium via sudden global quenches. A main motivation for this research topic was to shed new light on the conflicting results in the literature concerning the scaling law of the correlation edge, its lack of universality and the incompleteness of the existing physical pictures to fully characterize the propagation of quantum correlations. To do so, we have presented a general theoretical approach relying on a quasiparticle theory. The latter has permitted to unveil a generic expression for the equal-time connected correlation functions valid both for short-range and long-range interacting particle and spin lattice models on a hypercubic lattice. Relying on stationary phase arguments, we have shown that its causality cone displays a universal twofold structure consisting of a correlation edge and a series of local extrema defining the outer and inner structure of the space-time correlations. For short-range interactions, the motion of each structure is ballistic and the associated spreading velocities are related to the group and phase velocites of the quasiparticle dispersion relation of the post-quench Hamiltonian. For long-range interactions of the form 1/|R|^α, the correlation spreading is substantially different due to a possible divergence of group velocity when tuning the power-law exponent α. For a divergent group velocity, extit{ie.} the quasi-local regime, we have presented evidence of a universal algebraic structure for the causality cone. While, the correlation edge motion has been found to be always slower than ballistic, the local extrema propagate faster than ballistically and ballistically for gapless and gapped quantum systems respectively. For the local regime implying a well-defined group velocity, we have recovered similar scaling laws and spreading velocities than the short-range case for the causality cone of correlations. The previous theoretical predictions have been verified numerically using tensor network techniques within the case study of the short-range Bose-Hubbard chain and the long-range s=1/2 XY and transverse Ising chains

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Dimitriou, Konstantinos. "Etude des collisions d'ions et d'électrons avec atomes et molécules par la méthode des trajectoires classiques." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112333.

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Abstract:

L'évaluation des sections efficaces des processus observés lors des collisions entre électrons, atomes, ions et molécules simples est le but de ce travail. La méthode Monte Carlo de trajectoires classiques (CTMC) qui a été souvent utilisée pour le calcul de telles sections efficaces est ici étendue pour traiter des collisions à quatre et cinq corps et appliquée à l'étude des collisions H-H, H+ -H2+, He++ -H2+, H+ -H2. Pour élargir le champ d'application, des calculs quantiques du type de combinaison linéaire des fonctions d'ondes atomiques (LCAO) et une évaluation des sections efficaces d'ionisation e - gaz rares ont été aussi effectués. Les sections efficaces d'ionisation et de transfert de charge(s) obtenues par ce travail ont été comparées avec celles venant des calculs disponibles dans la littérature et aussi de l'expérience. On a ainsi vérifié qu'on peut obtenir par la méthode CTMC des résultats fiables dans un grand domaine d'énergies de collision. Pendant ce travail, une étude détaillée des catégories de trajectoires qui constituent la solution du problème dynamique à peu de corps a été nécessaire
Cross section evaluation for the reactions observed in collisions between electrons, ions and simple molecules is the aim of this work. The classical trajectory Monte Carlo method (CTMC) which had been frequently used for calculating such cross sections is here extented in order to treat four-and five-body collisions and applied to the study of H-H, H+ -H2+, He++ -H2+, H+ -H2 collisions. In order to extend the apllication field, quantum calculations of the type of linear combinasion of atomic orbitals (LCAO) and an evaluation of e - rare gas ionization cross sections have been also carried out. The ionization and charge transfer cross sections obtained by this work have been compared with those coming from calculations avaible in the literature, but also with the experiemntal results. It has been so verified that using the CTMC method we can obtain reliable results in a wide domain of collision energies. During this work, a detailed study of the categories of trajectories which constitute the solution of the few-body dynamical systems has been necessary. .

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Dessup, Tommy. "Instabilités et dynamiques de particules en interaction dans un système quasi-unidimensionnel." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCC121/document.

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Abstract:

Dans cette thèse nous présentons une description théorique et numérique détaillée des instabilités et des dynamiques observées dans des systèmes quasi-unidimensionnels de particules en interaction répulsive soumises à un bain thermique. Lorsque le confinement transverse décroît, ces systèmes présentent une transition structurelle les faisant passer d'une configuration en ligne à une configuration en zigzag, homogène ou inhomogène. Nous avons mis en évidence et expliqué le changement de caractère de cette bifurcation qui passe de sur-critique à sous-critique. La description quantitative de configurations d'équilibre stables, appelées " bulles ", a été réalisée, celles-ci correspondent à une coexistence de domaines en ligne et en zigzag.La dynamique des " bulles " a été ensuite étudiée à l'aide d'un modèle de particule effective diffusant dans un potentiel périodique induit par le caractère discret du système. Lorsque plusieurs " bulles " coexistent, elles interagissent et se réorganisent pour former une configuration stable à une seule " bulle " selon des mécanismes de coalescence ou de collapse. Nous avons montré que la topologie de la configuration peut induire des effets de frustration conduisant à une interaction attractive ou répulsive selon les cas.Enfin, nous avons montré que les fluctuations transverses des particules divergent à l'approche des seuils de transition et expliqué ces comportements par l'apparition de modes mous dans le spectre de vibration. Cette description en modes propres nous a permis par ailleurs de comprendre l'augmentation observée de la diffusion d'une chaîne de particules dans un potentiel périodique asymétrique par rapport à une chaîne libre
In this thesis, we provide a detailed theoretical and numerical study of instabilities and dynamics in quasi-one-dimensional systems of repulsively interacting particles in a thermal bath.When the transverse confinement decreases, theses systems display a structural transition from a line to an homogeneous or inhomogeneous staggered row configuration. We have exhibited and explained the supercritical or subcritical character of the bifurcation according to the particles interaction and to the system geometry. The quantitative description of stable equilibrium configurations called "bubbles" has been done, their shapes consist in coexistence of line and zigzag phases.The "bubble" dynamics has been modelized by considering an effective particle that diffuses in a periodic potential induced by the discrete character of the system. When several "bubbles" coexist, they interact and evolve towards a single stable "bubble" through coalescence and collapse mechanisms. We have shown that the configuration topology has to be taken into account and exhibited frustration effects leading to either an attractive or repulsive interaction between "bubbles". Then we have shown the divergence of the mean squared transverse displacements of the particles near the transition thresholds and analytically explained these critical behaviors by the existence of a soft mode in the configuration vibrational spectrum. With this eigenmodes description, we have also interpreted a diffusion enhancement of a particle file moving on an asymmetrical periodic potential with respect to the free file diffusion

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Gomit, Guillaume. "Développement de techniques de mesure de surfaces libres par moyens optiques : Application à l'analyse de l'écoulement généré par un modèle de bateau en bassin des carènes." Phd thesis, Université de Poitiers, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01062934.

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Abstract:

Le développement de techniques de mesure optiques de surfaces libres permettant la mesure des ondes générées par un modèle de navire en bassin des carènes est proposé dans ce mémoire. Trois méthodes, toutes basées sur un système de prises de vues stéréoscopiques, sont présentées. La première repose sur l'emploi de procédures d'inter-corrélation des images des caméras composant le système de stéréovision. La seconde s'appuie sur la théorie de la réfraction de la lumière au travers de l'interface air/eau. La troisième méthode est basée sur l'identification des projections de faisceaux laser sur la surface libre vue par un système stéréoscopique. Ces méthodes sont appliquées à la mesure du champ de vague autour d'un modèle de navire tracté dans le bassin des carène de l'Institut Pprime et dans un bassin des carènes de grande taille (B600 de la DGA Techniques hydrodynamique) et permettent la reconstruction et l'analyse du sillage. Les principales caractéristiques des champs de vagues et leurs dépendances au nombre de Froude sont étudiées en détail. Afin de compléter l'étude de l'écoulement généré par le modèle de navire, des mesures de PIV stéréoscopique autour de la carène, des mesures spécifiques de la vague d'étrave et des simulations numériques sont réalisées. L'ensemble de ces données permettent l'analyse de champs de vitesse tridimensionnelle proche de la coque et l'identification des caractéristiques du champ de vague de l'étrave jusqu'au champ lointain.

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Labousse, Matthieu. "Etude d'une dynamique à mémoire de chemin : une expérimentation théorique." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066425/document.

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Abstract:

À l'échelle macroscopique, les ondes et les particules sont des objets distincts. La découverte d'objets appelés marcheurs, constitués d'une goutte rebondissant sur un bain liquide vibré verticalement, a montré qu'il n'en était rien. La goutte est autopropulsée, guidée sur la surface du liquide par l'onde qu'elle a elle-même créée lors des rebonds précédents. Ces objets possèdent une dynamique originale dominée par le concept de mémoire de chemin. La structure du champ d'onde qui guide la goutte dépend, en effet, de la position des rebonds passés disposés le long de la trajectoire. La profondeur de cette mémoire peut, de plus, être contrôlée expérimentalement en changeant l'accélération du bain. De nombreuses réalisations expérimentales ont mis en évidence les comportements dynamiques singuliers de ces systèmes couplés goutte/onde. Cette thèse répond à la nécessité d'une compréhension théorique des effets non locaux en temps introduit par la mémoire de chemin. Pour ce faire, nous étudierons l'évolution d'un marcheur numérique en potentiel harmonique bidimensionnel. Un ensemble relativement restreint de trajectoires stables est obtenu. Nous constaterons que ces dernières sont quantifiées en extension moyenne et en moment angulaire moyen. Nous analyserons comment s'imbriquent les différentes échelles de temps de la dynamique, permettant ainsi de dissocier les termes propulsifs à temps court de l'émergence de structures ondulatoires cohérentes à temps long. Nous verrons en quoi l'expression du caractère non-local d'un marcheur permet d'en révéler les symétries internes et d'assurer la convergence du système dynamique vers un jeu d'états propres de basse dimension
Waves and particles are distinct objects at a macroscopic scale. The existence of walkers, drops bouncing on a vertically vibrated fluid bath is a surprising case of dual objects at our scale. The drop is self-propelled, piloted by the standing surface waves generated by its previous rebounds. These objects exhibit a rich dynamics relying on the concept of path memory. Indeed, the wave field results from the position of the past impacts left all along the walker trajectory. The memory is tunable at will by simply changing the vertical acceleration of the bath. A series of experiments have revealed the surprising dynamical behaviors of this dual drop-wave entity. In this PhD, we give a theoretical understanding of the temporal non local structure of walkers. We explore the dynamics of numerical walkers in a two-dimensional harmonic potential. We observe that the system only reaches a relatively limited set of stable attractors, quantized in both extension and mean angular momentum, in excellent agreement with the experimental results. We investigate how the different time scales are intertwined, which decouples the short-time acting propulsion from the build-up of coherent wave structures at much longer time scales. We analyze the non-local mechanism revealing the internal symmetries of the walker which drives the convergence of the dynamics to a set of low-dimensional eigenstates

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Elmi, Robleh Hassan. "Modélisation numérique des écoulements pulmonaires." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00766647.

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Abstract:

L'étude engagée dans cette thèse consiste à mettre en place une modélisation numérique fiable et complète du transport et du dépôt des particules dans un écoulement pulmonaire en se basant sur l'utilisation du code de calcul commercial CFD-ACE. Ce code intègre un solveur fluide qui résout les équations de Navier-Stokes incompressibles dans une formulation volumes finis. Le logiciel CFD-GEOM a été utilisé pour créer les surfaces en 3D de la géométrie générique du modèle de Weibel et ainsi générer le maillage non-structuré tétraèdrique en volumes finis. Dans le cadre de ce travail, il est supposé que le flux d'air est laminaire, stationnaire (ou instationnaire uniquement dans les modèles bronchiques) et incompressible ; les particules de diamètre 5μm sont sphériques et sans interaction. Le pourcentage global et local du dépôt des particules dans les poumons peut s'exprimer comme une efficacité de dépôt et se définit par le rapport entre le nombre de particules déposées dans une région donnée et le nombre total de particules admises initialement à l'entrée de la conduite. L'efficacité de dépôt dépend fortement du nombre de Stokes d'entrée, des conditions d'admission en termes de profil de vitesse du fluide (nombre de Reynolds d'entrée), de la distribution et des caractéristiques des particules. Nous avons donc modélisé avec succès les écoulements ainsi que le transport et le dépôt de particules dans des configurations simples (modèles de Weibel) et des configurations réalistes (poumons de rat et du lapin) et ce que l'on en peut dire c'est que la simulation, bien que coûteuse (surtout pour le dépôt des particules), ne présente pas de difficultés insurmontables. Par contre l'obtention d'une géométrie réaliste et la génération du maillage associé reste une étape délicate.

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Piot, Philippe. "Diagnostics pour faisceaux d'électrons à forte brillance et leurs applications à la dynamique de faisceau dans un laser à électrons libres supraconducteur avec système de récupération d'énergie." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10135.

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Abstract:

Un laser a electrons libres infrarouge (irfel) utilisant un accelerateur supraconducteur avec systeme de recuperation d'energie a ete construit et recemment mis en route a thomas jefferson national accelerator facility. Le systeme se compose principalement d'un injecteur, dont la source d'electrons est basee sur l'effet photoelectrique. Cette source peut produire des paquets d'electron fortement charges (60 pc) ultra-court (1 ps), ayant une energie de l'ordre de 10 mev. Ces electrons sont ensuite injectes dans un accelerateur lineaire ou ils sont acceleres jusqu'a une energie pouvant atteindre 48 mev. Le systeme de production de lumiere se compose d'un onduleur plan dont l'emission spontanee est amplifiee grace a une cavite optique resonnante. Le present rapport decrit les diagnostics qui ont ete developpes afin de caracteriser les espaces de phase transversaux et longitudinal du faisceau d'electron de l'accelerateur. Nous decrivons aussi les applications de ces diagnostics a quelques problemes de dynamique de faisceau. Quand cela fut possible nous avons tente de comparer les resultats de nos mesures avec des simulations numeriques.

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Monti, Fabrice. "Microrhéologie de suspensions colloïdales non ergodiques : Relaxations locales, dynamiques lentes et vieillissement." Phd thesis, Paris 6, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00560061.

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Abstract:

Les suspensions concentrées et les verres colloïdaux forment une classe de matériaux intéressante d'un point de vue de la physique mais également des applications. Ces matériaux présentent des comportements rhéologiques remarquables comme la présence d'un seuil d'écoulement, des phénomènes de glissement ou encore des dynamiques de relaxation très lentes et du vieillissement. Les techniques rhéologiques classiques ne permettant pas à elles seules de remonter à l'origine microscopique de ces phénomènes, il est nécessaire de les associer à des techniques permettant de sonder la structure et la dynamique à des échelles très locales. Dans ce travail nous développons et mettons en œuvre une série d'outils complémentaires utilisant la diffusion multiple de la lumière ou la microscopie par fluorescence et nous les appliquons à l'étude de la dynamique de suspensions concentrées de microgels polyélectrolytes au voisinage de l'équilibre, en cours de vieillissement ou en écoulement. Les principaux résultats portent sur la mesure des propriétés viscoélastiques linéaires dans une fenêtre de fréquences comprises entre des temps browniens et plusieurs heures, sur le vieillissement physique, et sur le rôle des parois dans la structuration des écoulements.

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Plagne, Laurent. "Equation de Vlasov appliquée à la dynamique électronique des agrégats de sodium lors de collisions avec des ions." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10272.

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Abstract:

L'objet de ce travail est l'etude theorique de la reponse non-lineaire des electrons d'un agregat de sodium lors de collisions avec des ions. Dans ce but, nous utilisons une approximation semi-classique qui substitue a la fonction d'onde a n corps quantique representant les electrons de valence de l'agregat, une densite d'espace de phase. L'evolution de cette densite est regie par l'equation de vlasov qui est resolue numeriquement. Grace a la realisation d'un programme parallele de resolution de l'equation de vlasov, la dynamique semi-classique conserve le caractere fermionique de la distribution pour des durees superieures a 100 fs. Cette propriete de l'equation de vlasov est pour la premiere fois verifiee par l'experience numerique pour des systemes tridimensionnels de fermions en interaction coulombienne. L'etude des collisions peripheriques ion multicharge-agregat montre qu'il n'existe pas de difference significative entre les resultats quantiques (tdlda) et leurs correspondants semi-classiques (vlasov), relatifs a la charge et a l'energie d'excitation finale des agregats. L'approche semi-classique est donc un modele particulierement adapte pour traiter de gros systemes. L'analyse de l'energie d'excitation des agregats confirme que les collisions ion multi-charge-agregat constituent un outil unique pour produire des agregats fortement charges et faiblement excites. Cela rend possible la determination de leur charge critique. Une etude des collisions centrales montre que pour des vitesses inferieures a la vitesse de fermi, la perte d'energie cinetique des protons dans les agregats est identique a celle qu'ils subissent en traversant la matiere infinie. Pour des vitesses superieures, des effets de taille finie apparaissent. Dans ce cas, l'extension spatiale de la deformation de la densite, induite par le passage de l'ion, est comparable a la taille des agregats.

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Despeyroux, Antoine. "Interactions hydrodynamiques lors du transport de particules en fluide newtonien et non newtonien." Phd thesis, Paris, ENSAM, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00658705.

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Abstract:

Ce mémoire est consacré à l'étude des effets des interactions hydrodynamiques sur le mouvement et le transport des particules sphériques et cylindriques dans les fluides non newtoniens. Des résultats importants ont été obtenus pour expliquer la physique des suspensions en fluide non newtonien. Le modèle non newtonien choisi est celui d'Ostwald car il décrit bien les effets de rhéofluidification et de rhéoépaississement qui caractérisent la plupart des fluides non newtoniens. Le premier résultat a été de montrer comment l'indice de fluidité affecte le comportement des suspensions par le biais de la longueur d'écran hydrodynamique autour de chaque particule. Ceci nous a permis de donner les bonnes valeurs de la traînée subie par chaque particule en milieu infini, et de montrer l'apparition du paradoxe de Whitehead dans le cas de la sphère à partir de n=2 et de Stokes dans le cas du cylindre à partir de n=1. Lorsque n est voisin de ces valeurs critiques, la détermination des forces hydrodynamiques devient très sensible à l'inertie. Le deuxième résultat important pour l'industrie de l'injection des matériaux composites, a été de montrer par une méthode inverse que les interactions hydrodynamiques pouvaient induire un retard plus ou moins important par rapport au cas newtonien dans le transport de particules. Le troisième résultat important pour l'analyse des processus d'agrégation de particules sphériques ou cylindriques a été obtenu dans le cas d'une particule sphérique ou cylindrique en sédimentation vers un plan fixe. Un calcul asymptotique dans le cas non newtonien en régime de lubrification, comparé avec succès à celui obtenu numériquement par la méthode de maillage dynamique, nous a permis d'obtenir les lois d'évolution de la force subie par ces particules entrant en contact avec un plan. Ces derniers résultats trouvent une application dans l'utilisation des machines dynamiques à force de surface dans le cadre de la nanorhéologie.

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Toucas, Guillaume. "Mécanisme de brisure de symétrie chirale pour trois saveurs de quarks légers et extrapolation de résultats de chromodynamique quantique sur réseau." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00754994.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous nous intéressons à certains aspects concernant les phénomènes hadroniques à basse énergie sous 1 GeV, en dessous de laquelle la symétrie chirale de la Chromodynamique Quantique (QCD) est spontanément brisée. En dessous de cette échelle d'énergie, le spectre de QCD se réduit à un octet de mésons légers pseudo-scalaires (π, K and η). Mais à cause du confinement, QCD sous 1 GeV devient hautement non perturbative - il n'est donc plus possible de décrire à basse énergie la dynamique de ces mésons en termes de gluons et de quarks (ici seuls les quarks légers u, d et s sont concernés). Deux alternatives principales à cet obstacle majeur existent néanmoins: la QCD sur réseau ainsi que les Théories Effectives des Champs. La QCD sur réseau consiste à calculer de manière numériques les diverses observables hadroniques, alors que les théories effectives permettent de nouveau une approche analytique (et perturbative) adaptée à une échelle d'énergie donnée. Dans le cas de QCD à basse énergie, c'est la Théorie Chirale des Perturbations (ChiPT) qui joue le rôle de théorie effective. Cette théorie peut être construite à partir de deux saveurs de quarks légers (u et s) ou trois (u,d, et s). Il est alors possible d'utiliser certains résultats de calculs sur réseau (ainsi que certains résultats expérimentaux) afin d'extraire des valeurs numériques pour les divers paramètres libres que contient la théorie chirale. Il fut néanmoins observé que le développement en séries chirales de quelques observables hadroniques sont numériquement "malades" dans le cadre de la théorie à trois saveurs. En effet, des travaux antérieurs montrent qu'il pourrait exister une possible compétition numérique entre l'Ordre Dominant (LO) et l'Ordre Sous-Dominant (NLO): en place de la hiérarchie usuelle LO>>NLO, l'équivalence LO~NLO prévalerait. La partie principale de la thèse consiste ainsi à la description et l'utilisation d'une version alternative de ChiPT, nommée Théorie Chirale des Perturbations Ressommée (ReChiPT ). Quelques observables hadroniques de basse energie sont calculées puis étudiées dans ce cadre "ressommé", puis nous procédons à l'ajustement de certaines données de QCD sur réseau obtenues par des simulations à 2+1 quarks dynamiques sur ces observables exprimées en ReChiPT: les constantes de désintégrations et les masses de l'octet (π, K, η), ainsi que les facteurs de forme Kl3. Nous testons ensuite la validité de notre assertion concernant la possible compétition numérique observée dans les séries chirales. Enfin, dans la dernière partie, nous discutons plusieurs aspects analytiques et numériques concernant certaines quantités topologiques liées de manière intrinsèque à la très complexe structure du vide de QCD, dans le cadre de ChiPT (ressommé), et nous confrontons de nouveau cette étude à des données réseau 2+1.

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Dissertations / Theses on the topic 'Particules (physique) – Dynamique'

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