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Dissertations / Theses on the topic 'Particules (physique) – Modèles mathématiques'
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Lesur, Maxime. "The Berk-Breizman Model as a Paradigm for Energetic Particle-driven Alfvén Eigenmodes." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00563110.
Full textAbstract:
Le succès de la fusion nucléaire par confinement magnétique repose sur un confinement efficace des particules alpha, qui sont des ions hautement énergétiques produits par les réactions de fusion. De telles particules peuvent exciter des instabilités dans le domaine de fréquence des modes d'Alfvén (AEs) qui dégradent leur confinement et risquent d'endommager l'enceinte à vide de réacteurs futurs. Afin de développer des diagnostiques et moyens de contrôle, une meilleure compréhension des comportements linéaire et non-linéaire des interactions résonantes entre ondes plasma et particules énergétiques, qui constitue le but de cette thèse, est requise. Dans le cas d'une résonance unique et isolée, la description de la déstabilisation des AEs par des ions énergétiques est homothétique au problème de Berk-Breizman (BB), qui est une extension du problème classique de l'instabilité faisceau, incluant un amortissement externe vers un plasma thermique, et des collisions. Un code semi-Lagrangien, COBBLES, est développé pour résoudre le problème aux valeurs initiales de BB selon deux approches, perturbative (delta f) et auto-cohérente (full-f). Deux modèles de collisions sont considérés, à savoir un modèle de Krook, et un modèle qui inclue la friction dynamique et la diffusion dans l'espace des vitesses. Le comportement non-linéaire de ces instabilités dans des conditions correspondantes aux expériences est catégorisé en régimes stable, périodique, chaotique, et de balayage en fréquence (sifflet), selon le taux d'amortissement externe et la fréquence de collision. On montre que le régime chaotique déborde dans une région linéairement stable, et l'on propose un mécanisme qui résout le paradoxe que constitue l'existence de telles instabilités sous-critiques. On développe et valide des lois analytiques et semi-empiriques régissant les caractéristiques non-linéaires de sifflet, telles que la vitesse de balayage, la durée de vie, et l'asymétrie. Des simulations de longue durée démontrent l'existence d'un régime de sifflets quasi-périodiques. Bien que ce régime existe quel que soit l'un des deux modèles de collision, la friction et la diffusion sont essentielles pour reproduire l'alternance entre sifflets et périodes de repos, telle qu'observée expérimentalement. Grâce à ces découvertes, on développe une nouvelle méthode pour analyser des paramètres cinétiques fondamentaux du plasma, tels que le taux de croissance linéaire et le taux d'amortissement externe. Cette méthode, qui consiste à faire correspondre les simulations de COBBLES avec des expériences d'AEs qui présentent des sifflets quasi-périodiques, ne requiert aucun diagnostique interne. Cette approche est appliquée à des AEs induits par la toroidicité (TAEs) sur les machines JT-60 Upgrade et Mega-Amp Spherical Tokamak. On obtient des estimations de paramètres cinétiques locaux qui suggèrent l'existence de TAEs relativement loin de la stabilité marginale. Les résultats sont validés en recouvrant la croissance et décroissance de l'amplitude des perturbations mesurées, et en estimant les fréquences de collision à partir des données expérimentales d'équilibre.
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Lanchier, Nicolas. "Systèmes de particules multicolores." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES019.
Full textAbstract:
La plupart des modèles mathématiques introduits dans la littérature biologique décrivant des phénomènes spatiaux de populations en interaction consistent en des systèmes d'équations différentielles ordinaires obtenues sous des hypothèses de dispersion globale, excluant par conséquent toute structure spatiale. Les systèmes de particules, au contraire, sont des processus de Markov d'espace d'états FS où F est un ensemble fini de couleurs et S est une structure spatiale, typiquement Zd. Ils sont en ce sens parfaitement adaptés à l'étude des conséquences de l'inclusion d'une structure spatiale sous forme d'interactions locales. Nous étudions les propriétés mathématiques (mesures stationnaires, géométrie des configurations, transitions de phases) de différents systèmes de particules multicolores définis sur Zd. Chacun de ces systèmes est destiné à modéliser les interactions locales au sein d'une communauté de populations structurée spatialement. Plus précisément, les processus biologiques étudiés sont la succession écologique, l'allélopathie ou compétition entre une espèce inhibitrice et une espèce sensible, les interactions multispécifiques hôtes-symbiontes, et les migrations continues de gènes des cultures transgéniques par pollinisation en milieu hétérogène. Les techniques mathématiques sont purement probabilistes, incluant le couplage, la dualité, les arguments multi-échelle, la percolation orientée, les propriétés asymptôtiques des marches aléatoires, ou encore les estimations des grandes déviationsMost mathematical models in the biological literature that describe inherently spatial phenomena of interacting populations consist of systems of ordinary differential equations obtained under global dispersion assumptions, thus leaving out any spatial structure. Interacting particle systems are Markov processes with state space FS where F is a finite set of colors and where S is a spatial structure, typically Zd. They are ideally suited to study the consequences of the inclusion of a spatial structure in the form of local interactions. We investigate the mathematical properties (stationary distribution, geometry of the configurations, phase transitions) of various multicolour particle systems defined on Zd. Each of these systems is intended to model local interactions within a spatially structured community of populations. More precisely, the biological processes we investigate are ecological succession, allelopathy or competition between an inhibitory species and a susceptible species, multi-species host-symbiont interactions, and persistent gene flow from transgenic crops to wild relatives through pollination in a heterogeneous environment. The mathematical techniques are probabilistic, including coupling, duality, multiscales arguments, oriented percolation, asymptotic properties of random walks, and large deviations estimates
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Barraquand, Guillaume. "Quelques modèles intégrables dans la classe d'universalité KPZ." Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCC242.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude de quelques modèles aléatoires exactement solubles dans la classe d'universalité KPZ. Le premier chapitre dresse un panorama des méthodes récentes pour étudier ce type de systèmes. On présente aussi les différents travaux qui constituent cette thèse, sans rentrer dans les détails techniques, en insistant plutôt sur l'intérprétation des résultats et les méthodes générales. Ensuite viennent trois chapitres, correspondant à autant d'articles publiés ou soumis pour publication. Le premier chapitre est une étude asymptotique du système de particules en interaction q-TASEP, perturbé par des particules lentes. On montre que le système obéit au même type de théorème limite que le TASEP, et on observe une transition de phase appelée transition BBP. Le deuxième chapitre, basé sur des travaux en collaboration avec Ivan Corwin, introduit de nouveaux processus d'exclusion exactement solubles. Nous vérifions notamment les prédictions de la classe d'universalité KPZ, et nous nous intéressons aussi au comportement moins universel de la première particule. Le troisième chapitre correspond également à un travail en collaboration avec Ivan Corwin. Nous introduisons une marche aléatoire en environnment aléatoire, qui a la particularité d'être exactement soluble. Nous montrons que les corrections au second ordre au principe de grandes déviations vérifié par la marche sont distribuées selon la loi de Tracy-Widom. On donne une interprétation probabiliste de ce théorème limite, et on montre également que le résultat se propage à température nulleThis thesis is about exactly solvable stochastic models in the KPZ universality class. The first chapter provides an overview of the recent methods designed to study such systems. We also present the different works which constitute this thesis, leaving aside the technical details, but rather focusing on the interpretation of the results and the general methods that we use. The three next chapters each correspond to an article published or submitted for publication. The first chapter is an asymptotic study of the q-TASEP interacting particle system, when the system is perturbed by a few slower particles. We show that the system obeys to the same limit theorem as TASEP, and one observes the so-called BBP transition. The second chapter, based on a work in collaboration with Ivan Corwin, introduces new exactly solvable exclusion processes. We verify the predictions from KPZ scaling theory, and we also study the less universal behaviour of the first particle. The third chapter corresponds to a second work in collaboration with Ivan Corwin. We introduce a random walk in random environment, which turns out to be exactly solvable. We prove that the second order correction to the large deviation principle is Tracy-Widom distributed on a cube root scale. We give a probabilistic interpretation of this limit theorem, and show that the result also propagates at zero-temperature
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Jasiak, Rafal. "Ultrafast electron dynamics and decoherence in metallic nanostructures." Strasbourg, 2011. http://www.theses.fr/2011STRA6040.
Full textAbstract:
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 sodiumThe 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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Tine, Léon Matar. "Analyse mathématique et numérique de modèles de coagulation-fragmentation." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10147/document.
Full textAbstract:
Ce mémoire de thèse concerne l’analyse mathématique et numérique du comportement asymptotique de certains modèles de type coagulation-fragmentation intervenant en physique ou en biologie.Dans la première partie, on considère le système d’équations de Lifshitz-Slyozov qui modélise l’immersion d’une population de macro-particules en interaction avec un bain de monomères. Ce modèle développe en temps long un comportement dépendant d’une manière très particulière de l’état initial et ses spécificités techniques en font un véritable challenge pour la simulation numérique.On introduit un nouveau schéma numérique de type volumes finis basé sur une stratégie anti-dissipative ; ce schéma parvient à capturer les profils asymptotiques attendus par la théorie et dépasse en performances les méthodes utilisées jusqu’alors. L’investigation numérique est poursuivie en prenant en compte dans le modèle des phénomènes de coalescence entremacro-particules à travers l’opérateur de Smoluchowski. La question est de déterminer par l’expérimentation numérique comment ces phénomènes influencent le comportement asymptotique. On envisage aussi une extension du modèle classique de Lifshitz-Slyozov qui prend en compte des effets spatiaux via la diffusion des monomères. On établit l’existence et l’unicité des solutions du système couplé hyperbolique-parabolique correspondant. La seconde partie de ce mémoire aborde des modèles d’agrégation fragmentation issus de la biologie. On s’intéresse en effet à des équations décrivant les phénomènes de croissance et de division pour une population de cellules caractérisée par sa densité de répartition en taille. Le comportement asymptotique de cette densité de répartition est accessible à l’expérience et peut être établi théoriquement. L’enjeu biologique consiste, à partir de données mesurées de la densité cellulaire, à estimer le taux de division cellulaire qui, lui, n’est pas expérimentalement mesurable. Ainsi, retrouver ce taux de division cellulaire fait appel à l’étude d’un problème inverse que nous abordons théoriquement et numériquement par des techniques de régularisations par quasi-reversibilité et par filtrage.La troisième partie de ce travail de thèse est consacrée à des systèmes couplés décrivant des interactions fluide-particules, avec des termes de coagulation–fragmentation, de type Becker–Döring. On étudie les propriétés de stabilité du modèle et on présente des résultats d’asymptotiques correspondant à des régimes de forte frictionThis thesis concerns the mathematical and numerical analysis of the asymptotic behavior of some coagulation-fragmentation type models arising in physics or in biology.In the first part we consider the Lifshitz-Slyozov system that models the dumping of a population of macro-particles in interaction with a bath of monomers. This model develops in long time a behavior depending in a very particular way on the initial data abd its technical specificities make a real challenge for the numerical simulation. We introduce a new numerical finite volume type scheme based on an anti-dissipative strategy; this scheme succeeds in capturing the asymptotic profiles waited by the theory and exceeds in performances the methods used before. The numerical investigation ispursued by taking into account in the model the phenomena of coalescence between macro-particles through the Smoluchowski operator. The question is to find by numerical experiment how these phenomena influence the asymptotic behavior. We also consider an extension of the classical Lifshitz-Slyozov model which takes into account the spatial effects via the diffusion of monomers. We establish the existence and the uniqueness of the solutions of the corresponding hyperbolic-parabolic coupled system.The second part of this thesis deals with approaches coagulation-fragmentation models stemming from biology. Indeed, we are interest in equations describing the phenomena of growth and division for a celles population caracterised by its size density repartition. The asymptotic behavior of this size density repartition is accessible to the experiment and can be established in theory. The biological stake consists, from measured data of the cellular density, to estimate the cellular division rate which is not experimentally measurable. So, to find this cellular division rate requires the study of an inverse problem which we approach numerically and theoretically by techniques of regularizations by quasi-reversibility and by filtering.This third part of this thesis work is devoted to coupled systems describing fluid-particles interactions with coagulation-fragmentation terms of Becker-Döring type. We study the stability properties of the model and we present some asymptotic results corresponding to the regime with strong friction force
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Gueroult, Renaud. "Étude d'une source d'ions obtenue par extraction et accélération à partir d'une source plasma filaire." Phd thesis, Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. https://pastel.hal.science/docs/00/64/68/21/PDF/these.pdf.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail consiste dans un premier temps en la modélisation d'une source plasma filaire en régime continu basse pression, puis, dans un second temps, en la caractérisation des propriétés d'une source d'ions développée sur la base de la source plasma préalablement étudiée. Un code particulaire permettant de modéliser le fonctionnement de la source plasma est ainsi développé, puis validé par comparaison avec les résultats d'une étude expérimentale. A la lueur des résultats de simulation, une analyse de la décharge en termes d'écoulement ionique de Child-Langmuir collisionnel en géométrie cylindrique est proposée, permettant alors d'interpréter la transition de mode comme une réorganisation naturelle de la décharge lorsque le courant de décharge excède un courant limite fonction de la tension de décharge, de la pression et de l'espace inter-électrodes. L'analyse de la fonction de distribution en énergie des ions impactant la cathode met par ailleurs en évidence la possibilité d'extraire un faisceau d'ions de faible dispersion en énergie autour de la tension de décharge, et ce sous réserve d'opérer la décharge dans son mode haute pression. Un prototype de source d'ions permettant l'extraction et l'accélération d'ions à partir de la source filaire est alors proposé. L'étude expérimentale d'un tel dispositif confirme le fait que l'adjonction d'un processus d'accélération se traduit par un simple décalage de la fonction de distribution en vitesse des ions d'une valeur correspondant à la tension d'accélération, mais ne l'élargit pas. Il est ainsi possible de produire des faisceaux d'ions de diverses espèces ioniques, d'énergie modulable (0-5 keV) et de dispersion en énergie limitée (~ 10 eV). Les courants de faisceau mesurés sont de quelques dizaines de micro-ampères, et la divergence d'un tel faisceau est de l'ordre du degré. Une modélisation numérique de cette source d'ions est finalement entreprise afin d'identifier de possibles optimisations du concept proposéIn this study we first model a DC low pressure wire plasma source and then characterize the properties of an ion gun derived from the plasma source. In order to study the properties of the derived ion gun, we develop a particle-in-cell code fitted to the modelling of the wire plasma source operation, and validate it by confrontation with the results of an experimental study. In light of the simulation results, an analysis of the wire discharge in terms of a collisional Child-Langmuir ion flow in cylindrical geometry is proposed. We interpret the mode transition as a natural reorganisation of the discharge when the current is increased above a threshold value which is a function of the discharge voltage, the pressure and the inter-electrodes distance. In addition, the analysis of the energy distribution function of ions impacting the cathode demonstrates the ability to extract an ion beam of low energy spread around the discharge voltage assuming that the discharge is operated in its high pressure mode. An ion source prototype allowing the extraction and acceleration of ions from the wire source is then proposed. The experimental study of such a device confirms that, apart from a shift corresponding to the accelerating voltage, the acceleration scheme does not spread the ion velocity distribution function along the axis of the beam. It is therefore possible to produce tunable energy (0-5 keV) ion beams of various ionic species presenting limited energy dispersion (~ 10 eV). The typical beam currents are about a few tens of micro-amperes, and the divergence of such a beam is on the order of one degree. A numerical modelling of the ion source is eventually conducted in order to identify potential optimizations of the concept
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Papka, Paul. "Etude de la désexcitation par particules légères chargées du noyau 44Ti." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2003. http://www.theses.fr/2003STR13239.
Full text
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Crestetto, Anaïs. "Optimisation de méthodes numériques pour la physique des plasmas : application aux faisceaux de particules chargées." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00735569.
Full textAbstract:
Cette thèse propose différentes méthodes numériques permettant de simuler le comportement des plasmas ou des faisceaux de particules chargées à coût réduit. Le mouvement de particules chargées soumises à un champ électromagnétique est régi par l'équation de Vlasov. Celle-ci est couplée aux équations de Maxwell pour le champ électromagnétique ou à l'équation de Poisson dans un cas simplifié. Plusieurs types de modèles existent pour résoudre ce système. Dans les modèles cinétiques, les particules sont représentées par une fonction de distribution f(x,v,t) qui vérifie l'équation de Vlasov. Dans le cas général tridimensionnel (3D), le système fait apparaître 7 variables. Les calculs sur ordinateur deviennent rapidement très lourds. Les modèles fluides de plasma s'intéressent quant à eux à des quantités macroscopiques déduites de f par des intégrales en vitesse, telles que la densité, la vitesse moyenne et la température. Ces quantités ne dépendent que de la position x et du temps t. Le coût numérique est ainsi réduit, mais la précision s'en trouve altérée. Dans la première partie de cette thèse, une méthode multi-fluides est utilisée pour la résolution du système de Vlasov-Poisson 1D. Elle est basée sur la connaissance a priori de la forme prise par la fonction de distribution f. Deux possibilités sont étudiées : une somme de masse de Dirac et le modèle multi-water-bag. Ce type de méthodes est plutôt adapté aux systèmes restant proches de l'état d'équilibre. La deuxième partie propose de décomposer f en une partie d'équilibre et une perturbation. L'équilibre est résolu par une méthode fluide alors que la perturbation est résolue par une méthode cinétique. On construit notamment un schéma préservant l'asymptotique pour le système de Vlasov-Poisson-BGK, basé sur une telle décomposition. On étudie dans la troisième partie la méthode Particle-In-Cell (PIC) en géométrie 2D axisymétrique. Un travail basé sur l'analyse isogéométrique est présenté, ainsi qu'un code PIC - Galerkin Discontinu parallélisé sur carte graphique (GPU). Cette architecture permet de réduire de manière significative les temps de calculs.
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Dhen, Mikaël. "Muon to electron conversion, flavored leptogenesis and asymmetric dark matter in minimal extensions of the Standard Model." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2015. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/217745.
Full textAbstract:
Il est clair que le Modèle Standard des particules élémentaires n'est pas complet. Parmi tous les indices d'une physique au-delà du Modèle Standard, la masse des neutrinos, l'asymétrie matière-antimatière de notre Univers et la matière noire constituent les trois contextes généraux de cette thèse.Le fait que les neutrinos soient massifs constitue la plus claire évidence d'une physique au-delà du Modèle Standard. La masse des neutrinos peut trouver une explication notamment dans le cadre des modèles favoris dits "modèles Seesaw". Ces modèles, en plus de générer une petite masse pour les neutrinos, génèrent aussi des processus dans lesquels la saveur d'un lepton chargé est changée, comme la désintégration d'un muon en un électron et un photon, ou la conversion d'un muon en un électron au sein d'un atome sans émission de neutrino. Ces processus sont importants car les expériences futures devraient atteindre des sensibilités impressionnantes sur leurs taux, mais aussi parce que leur observation confirmerait l'existence d'une physique nouvelle et pourrait peut-être discriminé parmi les différents modèles. Il est donc important d'avoir une expression analytique fiable du taux de ces processus dans le cadre de ces modèles Seesaw favoris. Dans la première partie de cette thèse, nous calculons l'expression du taux de conversion d'un muon en un électron au sein d'un atome dans le cadre des modèles Seesaw de type 1, et analysons la phénoménologie s'y rapportant. Ces modèles Seesaw, en plus de générer une petite masse pour les neutrinos et des processus changeant la saveur leptonique, permettent aussi la création de l'asymétrie matière-antimatière dans l'Univers, à travers le mécanisme dit de "leptogenèse". Selon ce mécanisme, une asymétrie leptonique aurait d'abord été créée, avant d'être partiellement transférée en une asymétrie baryonique. Dans la seconde partie de cette thèse, nous calculons et analysons la leptogenèse dans le cadre des modèles Seesaw de type 2 avec, pour la première fois, la prise en compte des effets de saveurs.Finalement, la troisième et dernière partie de cette thèse se concentre sur la possibilité de générer non seulement la matière baryonique à partir d'une asymétrie, mais aussi la matière noire. A cette fin, nous considérons le modèle dit "doublet inerte'', car il contient une interaction qui pourrait à priori générer de la matière noire à partir d'une asymétrie. Nous adressons dès lors la question suivante et y répondons: est-il possible de générer toute la matière noire à partir d'une asymétrie de matière noire dans le contexte du modèle doublet inerte ?Option Physique du Doctorat en Sciences
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Poquet, Christophe. "MODÈLES STOCHASTIQUES INTERAGISSANTS : SYNCHRONISATION ET RÉDUCTION À UN SYSTÈME DE PHASES." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00966053.
Full textAbstract:
Le sujet de cette thèse est l'étude du rôle du bruit dans les systèmes interagissants, avec en vue des applications dans les systèmes biologiques. Cette étude est basée sur le modèle de Kuramoto, qui est un modèle d'oscillateurs uni-dimensionnels interagissants admettant une transition de phase de synchronisation, ainsi que sur certaines de ses généralisations. Une première partie (réalisée en collaboration avec G. Giacomin, K. Pakdaman et X. Pellegrin) est consacrée au modèle des "Active Rotators", une généralisation du modèle de Kuramoto, dans lequel chaque oscillateur a une dynamique propre, qui est peut être choisie excitable. Nous démontrons de manière rigoureuse que le système global peut avoir une dynamique très différente de celle d'un oscillateur isolé, en réduisant le problème à un problème de phase. On peut en particulier voir l'apparition de phénomènes périodiques. La deuxième partie (réalisée en collaboration avec G. Giacomin et E. Luçon) est consacrée à l'étude du modèle de Kuramoto bruité, dans la limite du faible désordre. Nous démontrons en particulier, dans le cas où le désordre n'est pas symétrique, l'existence d'une solution périodique et donnons un développement de sa vitesse. La troisième partie (réalisée en collaboration avec G. Giacomin et L. Bertini) est consacrée au comportement du modèle de Kuramoto en temps long (proportionnel au nombre d'oscillateurs): les oscillateurs conservent un profil synchronisé qui se déplace dans la limite d'une infinité d'oscillateurs suivant un mouvement Brownien. Enfin dans la dernière partie je me suis intéressé à la problématique de réduction de phase dans le cas du problème de sortie de potentiel, pour des modèle proches de la réversibilité.
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Rjimati, El Arbi. "Microfiltration tangentielle de suspensions particulaires : modélisation." Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20029.
Full textAbstract:
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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Träsch, Martin. "Caractérisation expérimentale et numérique du comportement hydrodynamique d’une hydrolienne à membrane ondulante." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I009/document.
Full textAbstract:
La thèse présentée dans ce document concerne la caractérisation du comportement d’une hydrolienne à membrane ondulante. Ce dispositif novateur utilise les instabilités de flottement d’une membrane semi-rigide précontrainte dans un écoulement pour capter l’énergie des courants marins. À partir d’une certaine vitesse critique de l’écoulement, une onde se propage le long de la structure, ce qui actionne des convertisseurs linéaires fixés sur celle-ci. Un modèle expérimental à échelle réduite 1/20eme est développé et testé en bassin d’essai. Le système de conversion est simulé par des amortisseurs hydrauliques. Les mesures de trajectoire et d’efforts permettent d’analyser la dynamique de la membrane pour un grand nombre de configurations et d’aboutir à une étude paramétrique. Des conditions réalistes d’écoulement sont étudiées, notamment l’influence de la direction du courant et celle de la houle sur le fonctionnement du système. La caractérisation du sillage est effectuée par mesures de vélocimétrie laser en 2D. Les effets d’échelle sont présentés à travers une comparaison des essais en bassin et en mer. Un modèle analytique et un modèle numérique sont développés et comparés avec les résultats d’expériences. Le modèle analytique linéaire est basé sur la théorie des poutres de Euler-Bernouilli et la théorie des profils minces de Lighthill. Il est résolu dans le domaine fréquentiel et donne de bons résultats en termes de fréquence d’ondulation et de vitesse critique. Le modèle numérique est fondé sur le couplage fort entre un code fluide basé sur la méthode vortex et un code structure utilisant les éléments finis en corotationnel. Ce modèle est validé sur un cas expérimentalThe thesis presented in this document deals with the characterization of the behavior of an undulating membrane tidal energy converter. This kind of device uses the flutter instabilities occurring between a semi-rigid pre-strained membrane and a fluid flow in order to convert the sea currents energy. Above a certain critical flow speed, the structure undulates, thus activating the linear converters fixed on it. In order to study this system, an experimental model is developed and tested in a flume tank. The power conversion system is simulated by hydraulic dampers. The membrane’s dynamics is analyzed in many configurations through trajectory and force measurements, and leads to a parametric study. More realistic flow conditions are also studied, such as the impact of current direction influence and the influence of surface waves on the behavior of the system. Wake characterization is carried out with two-dimensional PIV measurements. Scale effects and confinement are also studied through a comparison with a bigger scale prototype tested in tank and at sea.In addition to the experimental study, an analytical model and a numerical model are developed and compared with experiments. The linear analytical model is based on Euler-Bernouilli’s beam theory and on Lighthill’s slender body theory. It is solved in the frequency domain and gives good undulation frequency and critical speed results. The numerical model uses strong interactions between a fluid code using the vortex method and a structure code based on corotationnal finite elements. This model is validated on an experimental case
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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.
Full textAbstract:
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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Gueroult, Renaud. "Étude d'une source d'ions obtenue par extraction et accélération à partir d'une source plasma filaire." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00646821.
Full textAbstract:
L'objet de ce travail consiste dans un premier temps en la modélisation d'une source plasma filaire en régime continu basse pression, puis, dans un second temps, en la caractérisation des propriétés d'une source d'ions développée sur la base de la source plasma préalablement étudiée. Un code particulaire permettant de modéliser le fonctionnement de la source plasma est ainsi développé, puis validé par comparaison avec les résultats d'une étude expérimentale. A la lueur des résultats de simulation, une analyse de la décharge en termes d'écoulement ionique de Child-Langmuir collisionnel en géométrie cylindrique est proposée, permettant alors d'interpréter la transition de mode comme une réorganisation naturelle de la décharge lorsque le courant de décharge excède un courant limite fonction de la tension de décharge, de la pression et de l'espace inter-électrodes. L'analyse de la fonction de distribution en énergie des ions impactant la cathode met par ailleurs en évidence la possibilité d'extraire un faisceau d'ions de faible dispersion en énergie autour de la tension de décharge, et ce sous réserve d'opérer la décharge dans son mode haute pression. Un prototype de source d'ions permettant l'extraction et l'accélération d'ions à partir de la source filaire est alors proposé. L'étude expérimentale d'un tel dispositif confirme le fait que l'adjonction d'un processus d'accélération se traduit par un simple décalage de la fonction de distribution en vitesse des ions d'une valeur correspondant à la tension d'accélération, mais ne l'élargit pas. Il est ainsi possible de produire des faisceaux d'ions de diverses espèces ioniques, d'énergie modulable (0-5 keV) et de dispersion en énergie limitée (~ 10 eV). Les courants de faisceau mesurés sont de quelques dizaines de micro-ampères, et la divergence d'un tel faisceau est de l'ordre du degré. Une modélisation numérique de cette source d'ions est finalement entreprise afin d'identifier de possibles optimisations du concept proposé.
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Giorgi, Pierre-Antoine. "Analyse mathématique de modèles cinétiques en physique des plasmas." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0609.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l'étude de quelques modèles cinétiques utilisés en physique des plasmas.Le premier modèle considéré est un système de Vlasov-Poisson 1D à deux espèces de particules (ions et électrons), dans un domaine d'espace borné, x∈(0,1), avec condition de réflexion directe au bord. Dans le cas linéaire, des caractéristiques généralisées sont définies, en s'assurant qu'on atteint le temps s=0 en un nombre fini de rebonds, le cas problématique étant celui où le champ électrique est sortant du domaine. Puis, pour des données initiales paires en vitesse, une solution globale continue est construite à l'aide des caractéristiques généralisées et d'un argument de point fixe. L'unicité locale d'une solution continue est démontrée, dans un cadre où il ne peut arriver deux rebonds successifs sur le même bord. Le second modèle étudié a été obtenu comme limite d'un système de Vlasov-Poisson à une espèce de particules en régime de rayon de Larmor fini. Pour des solutions vérifiant une condition de décroissance, une estimation de stabilité au sens de Wasserstein est prouvée, et une nouvelle preuve de l'existence de telles solutions est donnée. Le champ d'advection est alors lipschitzien. Enfin, des simulations numériques pour un système de Vlasov-Poisson à une dimension d'espace et de vitesse soumis à une onde extérieure sont réalisées pour étudier la réponse électronique. Un phénomène de battement entre deux ondes, l'une à la fréquence extérieure, l'autre à la fréquence de Landau, est mis en évidenceThis thesis deals with the study of some kinetic models encountered in plasma physics.The first model considered is a 1D Vlasov-Poisson system representing the dynamics of two species of particles (ions and electrons) in a bounded set, x ∈ (0,1), with direct reflection boundary conditions. In the linear case, generalized characteristics are defined, ensuring the time s=0 to be reached after a finite number of bounces, the problematic case being when the electric field points outward of the boundary. Then, for initial conditions even in the velocity variable, a global continuous solution is built by means of generalized characteristics and a fixed point argument. Local uniqueness of a continuous solution is shown, in a frame where two successive bounces at the same boundary cannot occur. The second model was obtained as the limit of a Vlasov-Poisson system in the finite Larmor radius regime.For solutions satisfying a decay assumption, a Wasserstein stability estimate is proven, and a new proof of the existence of such solutions is given. The advection field is then Lipschitz continuous. Finally, numerical simulations are performed to investigate the kinetic response of electrons to an external drive. A beating between two waves, one at the external frequency, the other at the Landau frequency, is revealed
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Bracikowski, Nicolas. "Modélisation multi-physique par modèles à constantes localisées ; application à une machine synchrone à aimants permanents en vue de son dimensionnement." Phd thesis, Ecole Centrale de Lille, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00905641.
Full textAbstract:
Afin de définir une conception optimale d'un système électromécanique, celui-ci doit intégrer des contraintes toujours plus drastiques et de nombreux phénomènes physiques issus de : l'électromagnétique, l'aérothermique, l'électronique, la mécanique et l'acoustique. L'originalité de cette thèse est de proposer une modélisation multi-physique pour la conception reposant sur des modèles à constantes localisées : solution intermédiaire entre la modélisation analytique et numérique. Ces différents modèles permettront l'étude et la conception sous contraintes d'une machine synchrone à aimants permanents dédiée pour la traction ferroviaire. Les résultats de simulations seront comparés à des résultats éléments finis mais aussi à des essais expérimentaux. Ce modèle multi-physique est entièrement paramétré afin d'être associé à des outils d'optimisation. On utilisera ici une optimisation par essaim de particules pour chercher des compromis entre différents objectifs sous forme de Front de Pareto. Dans ce papier, nous ciblerons les objectifs suivants : le couple d'origine électromagnétique et le bruit d'origine électromagnétique. Finalement une étude de sensibilité valide la robustesse de la conception retenue quand celle-ci est soumise aux contraintes de fabrication. L'objectif étant de poser les bases d'un outil d'aide à la décision pour le choix d'une machine électrique
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Guisset, Sébastien. "Modélisation et méthodes numériques pour l'étude du transport de particules dans un plasma chaud." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0117/document.
Full textAbstract:
Les modèles aux moments angulaires constituent des descriptions intermédiaires entre les modèles cinétiques et les modèles fluides. Dans ce manuscrit, les modèles aux moments angulaires basés sur un principe de minimisation d'entropie sont étudiés pour des applications en physique des plasmas. Ce mémoire se découpe en trois parties. La première est une contribution à la modélisation en physique des plasmas à travers le formalisme des modèles aux moments angulaires. Dans celle-ci, le domaine de validité de ces modèles est étudié en régimes non-collisionels. Il est également montré que les opérateurs de collisions proposés pour le modèle M1 permettent de retrouver des coefficients de transport plasma précis. La deuxième partie de ce document concerne la dérivation de méthodes numériques pour l'étude du transport de particules en temps long. Dans ce cadre, des schémas numériques appropriés pour le modèle M1, préservant l'asymptotique, sont construits et validés numériquement. La troisième partie représente un premier pas significatif vers la modélisation multi-espèces. Ici, le modèle aux moments angulaire M1, construit dans un référentiel mobile, est appliqué à la dynamique des gaz raréfiés. Les propriétés de ce modèle sont détaillées, un schéma numérique est proposé et une validation numérique est menéeAngular moments models represent alternative descriptions situated in between the kinetic and the fluid models. In this work, angular moments models based on an entropy minimisation principle are considered for plasma physics applications. This manuscript is organised in three parts. The first one is a contribution to plasma physics modelling within the formalism of angular moments models. The validity domain of angular moments models in collisionless regimes is studied. It is also shown that the collisional operators proposed for the M1 angular moments model enable to recover accurate plasma transport coefficients. The second part of this document deals with the derivation of numerical methods for the long timescales particle transport. Appropriate asymptotic-preserving numerical schemes are designed for the M1 angular moments model and numerical validations are performed. The third part represents a first important step toward multi-species modelling. The M1 angular moments model in a moving frame is introduced and applied to rarefied gas dynamics. The model properties are highlighted, a numerical scheme is proposed and a numerical validation is carried out
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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.
Full textAbstract:
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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Deshayes, Aurélia. "Modèles de croissance aléatoire et théorèmes de forme asymptotique : les processus de contact." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0168/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans l'étude des systèmes de particules en interaction et plus précisément dans celle des modèles de croissance aléatoire qui représentent un quantité qui grandit au cours du temps et s'étend sur un réseau. Ce type de processus apparaît naturellement quand on regarde la croissance d'un cristal ou bien la propagation d'une épidémie. Cette dernière est bien modélisée par le processus de contact introduit en 1974 par Harris. Le processus de contact est un des plus simples systèmes de particules en interaction présentant une transition de phase et l'on connaît maintenant bien son comportement sur ses phases. De nombreuses questions ouvertes sur ses extensions, notamment celles de formes asymptotiques, ont motivé ce travail. Après la présentation de ce processus et de certaines de ses extensions, nous introduisons et étudions une nouvelle variante: le processus de contact avec vieillissement où les particules ont un âge qui influence leur capacité à donner naissance à leurs voisines. Nous effectuerons pour ce modèle un couplage avec une percolation orientée inspiré de celui de Bezuidenhout-Grimmett et nous montrerons la croissance d'ordre linéaire de ce processus. Dans la dernière partie de la thèse, nous nous intéressons à la preuve d'un théorème de forme asymptotique pour des modèles généraux de croissance aléatoire grâce à des techniques sous-Additives, parfois complexes à mettre en place à cause de la non 'survie presque sûre' de nos modèles. Nous en concluons en particulier que le processus de contact avec vieillissement, le processus de contact en environnement dynamique, la percolation orientée avec immigration hostile, et le processus de contact avec sensibilisation vérifient des résultats de forme asymptotiqueThis thesis is a contribution to the mathematical study of interacting particles systems which include random growth models representing a spreading shape over time in the cubic lattice. These processes are used to model the crystal growth or the spread of an infection. In particular, Harris introduced in 1974 the contact process to represent such a spread. It is one of the simplest interacting particles systems which exhibits a critical phenomenon and today, its behaviour is well-Known on each phase. Many questions about its extensions remain open and motivated our work, especially the one on the asymptotic shape. After the presentation of the contact process and its extensions, we introduce a new one: the contact process with aging where each particle has an age age that influences its ability to give birth to its neighbours. We build a coupling between our process and a supercritical oriented percolation adapted from Bezuidenhout-Grimmett's construction and we establish the 'at most linear' growth of our process. In the last part of this work, we prove an asymptotic shape theorem for general random growth models thanks to subadditive techniques, which can be complicated in the case of non-Permanent models conditioned to survive. We conclude that the process with aging, the contact process in randomly evolving environment, the oriented percolation with hostile immigration and the bounded modified contact process satisfy asymptotic shape results
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Vanthieghem, Arno. "Theoretical and numerical studies of relativistic collisionless shock waves." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS398.
Full textAbstract:
Les ondes de choc relativistes et sans collisions jouent un rôle majeur dans la physique des objets astrophysiques extrêmes, tels que les sursauts gamma, les blazars ou les nébuleuses de vent de pulsar, au sein desquels elles contribuent à la production de distributions non thermiques de particules et rayonnement. Ces ondes de choc résultent de l'interaction, par l'entremise d'une turbulence électromagnétique engendrée par des micro-instabilités, entre un faisceau de particules accélérées par processus de Fermi et le plasma ambiant. La modélisation de leur dynamique constitue un problème complexe, dont le traitement requiert de combiner analyse théorique et simulations numériques de type particle-in-cell (PIC). Après un résumé des concepts et des outils numériques nécessaires à la modélisation du problème, nous étudions l'évolution non-linéaire de l'instabilité de filamentation de courant qui domine la physique du précurseur de tels chocs. Dans un second temps, nous développons un modèle complet de la micro-physique de ces chocs, basé sur la définition d'un référentiel privilégié dans lequel la turbulence est quasi magnétostatique. Ce référentiel nous permet de caractériser le chauffage et le ralentissement du plasma de fond ainsi que la dynamique du faisceau. Pour terminer, nous explorons l'effet d'un éjecta neutronique sur l'évolution du choc avant dans un sursaut gamma. Pour chaque étude, nos prédictions théoriques sont étayées par des simulations PIC de haute résolutionCollisionless relativistic shock waves play a major role in extreme astrophysical objects such as gamma-ray bursts, blazars and pulsars wind nebulae, in which they are held responsible for producing nonthermal particle and radiation distributions. Without an external magnetic field, these shocks stem from the interaction, mediated by microinstabilities, of a beam of Fermi-accelerated particles with the ambient plasma. There results an electromagnetic turbulence that scatters both the beam and plasma particles. While the background plasma is mainly slowed down and heated, a fraction of its particles are accelerated to suprathermal energies, thus sustaining the shock wave. Understanding the highly nonlinear physics of such structures requires combining analytical models and large-scale particle-in-cell (PIC) numerical simulations. After a short review of the concepts and numerical techniques used to address the topic, we first examine the evolution of the current filamentation instability, which prevails in the precursor region of initially unmagnetized shocks. We then develop a comprehensive microphysical model of such shocks. To this purpose, we introduce the notion of a preferential frame, in which the microturbulence is quasi-magnetostatic, thus allowing the description of the particle scattering to be greatly simplified. Finally, we analyze the influence of a neutron ejecta propagating upstream of a gamma-ray burst shock. For each study, our model predictions are substantiated by state-of-the-art PIC simulations. particules
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Juennard, Nicolas. "Détection et localisation de particules de très hautes énergies en acoustique sous-marine." Phd thesis, Université du Sud Toulon Var, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00295026.
Full textAbstract:
Le sujet de cette ihèse s'inscrit dans le cadre du projet international Antares dont l'objectif est la construction d'un télescope à neutrînos situé dans un environnement marin au large de Toulon, A de fortes profondeurs, un neutrino a d'autant plus de chance de rentrer en collision avec une molécule d'eau, générant ainsi une réaction en chaîne générant un flash lumineux et une onde sonore. L'objectif de cette thèse est d'étudier cette onde sonore en vue de développer un système capable de détecter le front d'onde correspondant et d'estimer la direction originelle du neutrino. Dans un premier temps, l'étude se porte sur le signal acoustique. Deux descriptions issues de la littérature et de récents travaux effectués au CPPM sont confrontées et aboutissent à une modélisation mathématique du signal et du front d'onde.Dans un second temps, plusieurs méthodes de détection sont étudiées, de la plus classique (étude du rapport de vraisemblance} à des méthodes plus récente (filtrage adapté, classification, etc.). La comparaison expérimentale en situation semi-réelle de celles-ci aboutit au choix de la méthode de détection suivante : le FASE (Filtrage Adapté Stochastique Etendu). Enfin, la position et la direction du neutrino sont estimés par un algorithme dérivé de Gauss-Newton, Cet estimateur se base sur la modélisation du déplacement du front d'onde acoustique et sur les informations temporelles de détection fournies par les hydrophones du télescope. De nombreuses configurations sont testées et les performances du système sont évaluées. Une structure d'hydrophone est proposée et une simulation dite « globale » finalisent cette thèse. Dans celle-ci, les étapes de détection et d'estimation sont basées sur les résultats obtenus précédemment. Les bruits de mer sont des bruits réels issus de campagnes de mesure et les résultats obtenus valident les travaux de cette thèse.
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Mehsein, Kawsar. "Degradation mechanisms study of NOx after-treatment SCR system using urea on a Diesel Particulate Filter catalyst." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2017. http://www.theses.fr/2017ENCM0012.
Full textAbstract:
La Reduction Catalytique Sélective (SCR) par l’ammoniac est un procédé qui est commercialement utilisé pour l’élimination des oxydes d’azote (NOx) issus des moteurs Diesel afin de répondre aux exigences des normes européennes concernant les émissions. Pour pouvoir mieux traiter les NOx, surtout à froid, la combinaison du catalyseur SCR à base de zéolithe échangée au Cu (Cu-Zéolithe) et le filtre à particules (SCRF) représente un avantage à son rapprochement du moteur. Néanmoins, la combinaison peut avoir aussi des inconvénients, lors de la régénération en continue du filtre à particules, le catalyseur SCRF sera soumis à de multiples occurrences thermiques et à de possible empoisonnement par le carburant et l’huile moteur durant toute la vie du système de post-traitement en véhicule. Etant donné que la législation européenne exige que le système de post-traitement soit opérationnel et efficace jusqu’à 160.000km, il est donc important de comprendre les phénomènes engendrés par le vieillissement hydrothermal du SCRF afin de pouvoir l’améliorer. Dans le cadre de ce travail, des simulations du vieillissement hydrothermal dans un four de laboratoire et en parallèle un vieillissement réel d’environ 120.000km d’une ligne de post-traitement comprenant le SCRF ont été réalisés. Les différents résultats ont permis de comprendre le mécanisme de dégradation de la performance du catalyseur à base de Cu-Zéolithe lié au traitement hydrothermal et de pouvoir corréler un vieillissement réel en véhicule à un vieillissement accéléré au four. De plus, des techniques rapides de caractérisation permettant de détecter l’état de vieillissement d’un catalyseur SCRF ont été sélectionnées. Finalement, un modèle mathématique basé sur les résultats expérimentaux a permis de décrire la dégradation de la capacité de stockage de l’ammoniac du catalyseur SCRF avec le traitement hydrothermalThe selective catalytic reduction (SCR) by urea or ammonia is a well-known method to meet the European emission regulation requirements concerning the reduction of nitrogen oxides (NOx) emissions from Diesel engines. In order to optimize the NOx reduction activity at all temperature range, a copper-exchanged zeolite (Cu-Zeolite) SCR catalyst is combined to a Diesel Particulate Filter (SCRF). However, during the continuous regeneration of the particulate filter, the SCRF catalyst will go through numerous constraints such as variable high temperature, poisoning compounds from Diesel fuel and engine oil, during the entire vehicle life of the after-treatment line. Moreover, the European legislation requires a durability of the after-treatment line for about 160,000km. Understanding the degradation of the SCRF catalyst by the hydrothermal ageing is of interest to apprehend the deactivation mechanism in order to develop a stable material. In the present work, accelerated hydrothermal ageing in laboratory oven and also a real driving ageing of an SCRF catalyst, included in an after-treatment line for about 120,000km, were performed. The different results obtained help to apprehend the degradation mechanism of a Cu-Zeolite SCRF catalyst performance and also to find a correlation between a 120,000km real driving ageing and an equivalence oven aged SCRF catalysts. Moreover, rapid characterization methods, to detect the hydrothermal ageing status of an SCRF catalyst, have been selected. Finally, a mathematical model, based on experimental results, has allowed to describe the degradation of the ammonia storage capacity of the SCRF catalyst with the hydrothermal ageing
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Blanchet, David. "Développements méthodologiques et qualification de schémas de calcul pour la modélisation des échauffements photoniques dans les dispositifs expérimentaux du futur réacteur d'irradiation technologique Jules Horowitz (RJH)." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00689995.
Full textAbstract:
L'objectif de cette thèse est de développer la modélisation des échauffements nucléaires au niveau des dispositifs expérimentaux du futur réacteur d'irradiation technologique Jules Horowitz (RJH). La forte puissance nucléaire spécifique produite (460 kW/l) induit des flux photoniques intenses qui provoquent des échauffements et des gradiants de température importants, qu'il est nécessaire de maîtriser dès la conception. Or, les calculs d'échauffement sont pénalisés par des incertitudes rédhibitoires estimées à une valeur enveloppe et majorante de 30% (2 sigma) provenant des lacunes et incertitudes des données d'émission gamma présentes dans les bibliothèques de données nucléaires de base. Le programme expérimental ADAPh vise à réduire ces incertitudes. Des mesures par détecteurs thermoluminescents (TLD) et par chambres d'ionisation sont réalisées dans les maquettes critiques EOLE (MOX) et MINERVE (UO2). L'interprétation rigoureuse de ces mesures nécessite des développements spécifiques basés sur des simulations Monte-Carlo de transport couplé neutron-gamma et gamma-électron. Les développements effectués se singularisent notamment par la modélisation de phénomènes de cavités et d'émissions gamma retardés par décroissance des produits de fission. Les comparaisons calcul-mesure ont permis d'identifier un biais systématique C/E=0.72 confirmant une tendance des calculs à sous-estimer la mesure. Une méthode d'ajustement Bayésienne a été développée afin de ré-estimer les principales composantes de l'échauffement gamma et de transposer les résultats obtenus aux dispositifs du RJH dans des conditions de représentativité clairement définies. Cette thèse a permis de réduire significativement les incertitudes sur la détermination des échauffements gamma de 30% à 15% (2 sigma)
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Foudhil, Hadjira. "Développement d'un modèle numérique de dispersion atmosphérique de particules à l'échelle d'un paysage hétérogène." Bordeaux 1, 2002. http://www.theses.fr/2002BOR12525.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a pour objet le développement d'un modèle numérique de dispersion de particules biotiques, basé sur la résolution des équations de la couche limite atmosphérique. L'accent est porté sur l'élaboration d'un code capable de simuler des écoulements pour des configurations de paysages hétérogènes, car la dispersion des particules est fortement influencée par la structure même du paysage. Le modèle dynamique utilise les équations de Reynolds simplifiées dans le cadre des hypothèses de Boussinesq et la turbulence est traitée par une approche statistique (modèles k-l et k-s). Le système d'équations mis en place permet de modéliser les principaux processus physiques à deux échelles différentes : la modélisation à grande échelle s'appuie sur la théorie de similitude de Monin et Obukhov, qui permet d'élaborer des lois de paroi pour simuler les transferts turbulents entre la surface apparente et la basse atmosphère ; la modélisation à l'échelle du couvert amène à résoudre explicitement l'écoulement dans la sous-couche rugueuse, définie par une canopée végétale, jusqu'à la surface du sol. La dispersion des particules est traitée par une approche eulérienne, qui considère l'ensemble des particules dans l'écoulement comme un champ de concentration continu, dont l'évolution est décrite par une équation de convection-diffusion. Le code de calcul est d'abord validé à partir de données expérimentales acquises dans diverses configurations, en soufflerie comme in situ : transition de rugosité de surface, turbulence en couvert homogène, alternances couvert-clairière-couvert, diffusion de spores en couvert homogène, diffusion de pollen en paysage discontinu. Une série de simulations est ensuite menée pour analyser l'influence de la structure de divers paysages complexes sur la dispersion de particules.
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Logvinova, Kira. "Modèles mathématiques pour la diffusion en milieux poreux hétérogènes." Avignon, 2005. http://www.theses.fr/2005AVIG0501.
Full text
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Trevisiol, Céline. "Effet de la microstructure et de la rugosité sur le comportement au frottement et à l’usure d’aciers faiblement alliés." Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2430.
Full textAbstract:
Cette thèse est un travail expérimental mettant en évidence les effets de la microstructure et de la rugosité sur le comportement au frottement et à l'usure d'aciers faiblement alliés. Une méthodologie est mise en place pour sélectionner des aciers faiblement alliés et générer des microstructures permettant de répondre à cet objectif. Différents échantillons caractérisés par une composition chimique, une microstructure et une macro-dureté sont générés et caractérisés tribologiquement par des essais de frottement. Une réflexion originale a été menée pour étudier le comportement tribologique d'un même acier avec différentes microstructures pour le même niveau de macro-dureté. Ces essais de frottement permettent également d'étudier l'effet du chargement normal sur la contribution de la microstructure et de la rugosité sur le comportement tribologique. Cette caractérisation est réalisée par des mesures de coefficient de frottement, du taux d'usure, des paramètres de rugosité, d'essais de micro-duretés et de nano-indentation, d'analyses dispersives en énergie, d'observations par microscopie électronique à balayage et d'analyses des mécanismes d'usure. Cette approche a permis d'étudier 273 configurations et de dégager différentes tendances sur cette thématique. Parallèlement, une confrontation entre les résultats issus de l'approche expérimentale et d'une approche de modélisation du comportement tribologique de microstructures dual-phase a été réalisée. Cela a permis de mettre en place une réflexion sur les modes de distribution de la pression appliquée entre les phases lors des essais expérimentaux réalisés en fonction de la rugosité et du chargement normalThis thesis is an experimental work highlighting the effects of microstructure and roughness on friction and wear behavior of low alloy steels. That's why, low alloyed steels are carrefully selected in order to generate precise microstructures. Thus, different samples characterized by a chemical composition, a microstructure and a macro-hardness are generated and characterized tribojogically by performing friction tests. An original reflection was conducted to study the tribological behavior of the same steel with different microstructures for the same level of macrohardness. In addition, the effect of normal load on the contribution of microstructure and roughness on tribological behavior is investigated. This characterization is carried out by measurements of friction coefficient, wear rate, roughness parameters, micro-hardness and nanoindentation tests, energy dispersive analyzes, observatibns by using scanning electron microscopy and analysis of wear mechanisms. Finally, 273 configurations are studied and different trends are identified, Moreover, a comparison between the results from an experimental approach and a modeling approach of the tribological behavior of dual-phase microstructures was carried out. From this study, reflections are performed as regards the modes of the applied pressure pressure between the phases as function of roughness and normal load during the experimental friction tests
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Maunoury, Aurélie. "Simulations numériques de l’ascension d’une particule évolutive sous l’effet du changement d’état liquide-solide." Thesis, Bordeaux 1, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR13637.
Full textAbstract:
Le phénomène de transport de particules dans un fluide se rencontre dans de nombreux domaines d’application : énergétique, agroalimentaire… Nous avons entrepris la modélisation et la simulation numérique de l’ascension d’une particule fondante pour un régime de nombre de Reynolds modéré. Nous vérifions dans un premier temps la validité du code de calcul. Puis, l’étude de l’ascension d’une particule indéformable (sans fusion) froide évoluant dans un fluide chaud permet de constater l’influence des échanges de chaleur entre la particule et le fluide à la fois sur la vitesse et l’établissement du champ de température. L’analyse du processus d’ascension d’une particule fondante permet de mieux comprendre l’hydrodynamique, les échanges thermiques liquide-solide et le phénomène de fusion dans le cas d’une ascensionFlows of melting particles are involved in a wide field of industrial applications such as energetics, agroalimentary… We undertook the modeling and the numerical simulation of the rise of a single melting particle for a mode of moderate Reynolds number. We initially check the validity of the computer code. Then, the study of the rise of an indeformable particle (without fusion) cold moving in a hot fluid makes it possible to note the influence of the heat transfers between the particle and the fluid at the same time on the speed and the establishment of temperature field. The analysis of the process of rise of a single melting particle makes it possible to better understand the hydrodynamics, heat exchange liquid-solid and the phenomenon of fusion in the case of a rise
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Derhoumi, Zine-El-Abidine. "Étude expérimentale et modélisation multi-physique des électrolyses diphasiques." Lorient, 2014. http://www.theses.fr/2014LORIS334.
Full textAbstract:
Au cours d'une électrolyse diphasique, il est généralement observé une production de bulles au niveau de l'une ou des deux électrodes, ce qui induit un écoulement de convection naturelle et une modification au niveau des propriétés hydrodynamiques et électriques de l'électrolyseur. La présente étude s'est faite en deux parties. Expérimentale : observation et quantification de la formation des bulles de gaz au niveau de l'une ou des deux électrodes par des caméras et mesure conjointe de la tension de cellule pour une intensité d'électrolyse imposée. Les lois d'évolution du diamètre d, de la population des bulles N et du potentiel électrique U au cours d'une électrolyse diphasique en fonction des paramètres explorés Densité de courant j, Concentration C (solution), Gravité G, matériau électrode. . . ) ont été établies. Numérique : un travail a été mené sur deux échelles (électrolyseur ; bulle). Les résultats numériques Jnt été obtenus en utilisant dans un premier temps le logiciel Fluent®. Dans un deuxième temps, les calculs ont été menés en couplage fort entre l'hydrodynamique (Fluidyn® CFD) et l'électrochimie (Flux Expert®)Experimental study: Observation and quantification of the bubble formation at one or both electrodes by cameras and the cell voltage measuring for two phase electrolysis. The diameter, cell voltage law evolution have been established according with investigated parameters (current density j, concentration C, gravity G and electrode material). Numerical study: The Numerical work was conducted on two scales (electrolyzer ; bubble). In the first step, Fluent® was used. In a second step, the modelisation was carried out for strong coupling between hydrodynamics (Fluidyn® CFD) and electrochemistry (Flux Expert®)
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Dénes, Bejat Tímea. "Contribution expérimentale et numérique à l'étude du dépôt des particules fines dans les cavités ventilés." La Rochelle, 2007. http://www.theses.fr/2007LAROS214.
Full textAbstract:
Notre contribution à l’étude des polluants particulaires apporte un complément à la fois expérimental et numérique à la connaissance existante sur la qualité de l’air intérieur dans les locaux ventilés. Dans un premier temps, nous avons réalisé un état de l’art des études existantes sur la dispersion et le dépôt des particules fines dans les cavités ventilées. Notre contribution expérimentale a été dédiée à la réalisation d’expérimentations sur le dépôt des particules dans deux cellules de rapport d’échelle 1 à 4. Nos travaux mettent en évidence la dispersion des résultats issus de la bibliographie et la difficulté de comparer des résultats issus de cellules de tailles différentes. Dans chaque cas nous avons étudié le dépôt, en fonction à la fois de la configuration de ventilation et du taux de renouvellement d’air. Au cours d’une analyse numérique plus détaillée, nous avons déterminé d’abord le mouvement de la phase fluide puis la dispersion et le dépôt des particules fines dans des cavités ventilées. Dans un premier temps, nous avons utilisé une méthode lagrangienne développée au laboratoire où nous avons intégré les effets de la diffusion brownienne, mais cette approche devient rapidement trop onéreuse et donc inopérante pour des particules de taille inférieure à 0,5 micromètres. C’est pour cette raison que nous avons testé par la suite une approche eulérienne qui paraît mieux adaptée pour les particules submicroniques. En effet, la comparaison des valeurs calculées avec celles mesurées dans les mêmes configurations souligne les bonnes performances de la méthode eulérienne pour cette taille de particuleOur contribution to particle pollution studies brings at the same time an experimental and a numerical complement to the existing knowledge on indoor air quality in buildings. At the beginning we made a state of art of previous studies on fine particle dispersion and deposition in ventilated cavities. Our experimental studies were dedicated to carrying out measurements on particle deposition in two test chambers in 1 to 4 size scale relation. Our contribution highlighted the dispersion of bibliographic results and the comparison difficulty between results coming from different scale chambers. In each case, we studied simultaneously the particle deposition in function of ventilation strategy and of air change rate. During a more detailed numerical analysis, first we determined the fluid flow pattern and then particle dispersion and deposition in the ventilated cavity. At the beginning we used a Lagrangian numerical code developed in our laboratory where we integrated Brownian diffusion effects, but this approach becomes rapidly too expensive thus ineffective for simulations concerning particles smaller than 0. 5 µm diameter. For this reason we tested an Eulerian approach which seemed to be more adapted for submicron sized particles. In fact, the calculated values in comparison with measured ones prove a better performance of the Eulerian method for this particle size interval
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Lewin, Mathieu. "Systèmes quantiques à grand nombre de particules :une perspective mathématique et numérique." Habilitation à diriger des recherches, Université de Cergy Pontoise, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00394205.
Full textAbstract:
Ce mémoire est consacré à l'étude mathématique de divers modèles variationnels permettant la description de systèmes quantiques, en particulier infinis. Les outils mathématiques utilisés sont ceux de l'analyse non linéaire, du calcul des variations, des équations aux dérivées partielles, de la théorie spectrale et du calcul scientifique. Une première partie contient quelques résultats pour des systèmes finis. Nous étudions des approximations de l'équation de Schrödinger pour N électrons dans une molécule ou un atome, puis le modèle de Hartree-Fock-Bogoliubov pour un système de fermions interagissant avec une force de type gravitationnelle.
Dans une seconde partie nous proposons une nouvelle méthode pour démontrer l'existence de la limite thermodynamique pour des systèmes quantiques interagissant avec la force de Coulomb.
Ensuite, nous construisons deux modèles de type Hartree-Fock pour des systèmes infinis. Le premier est un modèle relativiste, déduit de l'électrodynamique quantique, et qui permet de décrire le comportement d'électrons, couplés avec celui du vide de Dirac qui peut se polariser. Le second modèle décrit l'état d'un cristal non relativiste en présence d'un défaut chargé ; il est complété par une nouvelle approche numérique.
La dernière partie du mémoire est consacrée au problème de pollution spectrale, un phénomène observé lorsque l'on cherche à calculer des valeurs propres au milieu du spectre essentiel, par exemple pour des opérateurs de Dirac ou de Schrödinger périodique.
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Angilella, Jean-Régis. "Étude asymptotique et numérique de la modification de la turbulence par des particules inertielles." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT124H.
Full textAbstract:
La mise en evidence de structures coherentes dans les petites echelles des ecoulements turbulents suggere que des mecanismes simples (en particulier la concentration de la vorticite et l'etirement tourbillonnaire) jouent un role important dans les transferts d'energie internes a l'agitation turbulente. Nous nous sommes interesses dans une premiere partie au processus de creation de telles structures a partir des resultats de simulations numeriques directes de turbulence homogene isotrope. Le suivi spatio-temporel de nappes de vorticite isolees au cur de l'ecoulement turbulent suggere que celles-ci produisent des filaments de vorticite par un processus de concentration de la vorticite similaire a celui decrit par neu a partir des modeles de nappe et de tourbillon de burgers. Les signatures spectrales des structures coherentes, etablies a l'aide de la transformation en ondelettes, suggerent que les filaments de vorticite ont une structure plus proche du tourbillon de burgers que du tourbillon spiral et etire de lundgren. L'extension du modele asymptotique de nappe de vorticite contrainte de neu au cas diphasique montre que des particules accumulees sur la nappe ont un effet stabilisateur, et s'opposent ainsi a la concentration de la vorticite. Ainsi les particules, qui sont sans effet sur les tourbillons de grande echelle, pourraient avoir un effet non negligeable sur les transferts d'energie internes a l'agitation turbulente
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Boudghène-Stambouli, Mustapha-el-Habib. "Analyse physique, modélisation et simulation numérique des écoulements turbulents instationnaires en canal pulsés." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT049H.
Full textAbstract:
Les travaux realises dans cette etude s'inscrivent dans le cadre de l'analyse des ecoulements instationnaires. Elle concerne plus particulierement les ecoulements instationnaires pulses en canal. Le choix de cette configuration a ete faite dans le but d'etudier separement l'influence des differents parametres qui gerent ce type d'ecoulement. Le travail rapporte concerne: (i) la validation d'un code de calcul ; (ii) une analyse physique: *tout d'abord, dans le cas laminaire, *dans le cas transitionnel, par l'etude de l'influence de l'instationnarite sur la transition de la couche limite, *enfin, dans le cas plus complexe a savoir l'etat turbulent ou une etude parametrique s'avera utile dans la comprehension des mecanismes physiques de ce type d'ecoulement ainsi que dans le comportement des differents modeles de turbulence ; (iii) une evaluation des modeles de fermeture a zero equation, a deux equations et a faibles nombres de reynolds de turbulence ainsi qu'un modele aux contraintes de reynolds ; (iv) le but ultime de cette analyse devra nous conduire a une meilleure modelisation des ecoulements instationnaires
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Boudraa, Kamla. "Comportement asymptotique de fluides non-newtoniens." Paris 9, 1987. https://portail.bu.dauphine.fr/fileviewer/index.php?doc=1987PA090019.
Full textAbstract:
Modélisation d'un fluide non newtonien qui pour de faibles taux de cisaillement dans un écoulement viscométrique admet une première et deuxième différence de contrainte normale respectivement positive et non nulle. Étude de fluides de Rivlin-Ericksen de complexités 2 et 3. Résultats d'existence sur l'écoulement d'un fluide de grade 2.
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Attallah, Réda. "Physique des collisionneurs et gerbes cosmiques de haute énergie." Perpignan, 1994. http://www.theses.fr/1994PERP0189.
Full textAbstract:
Le but de cette these est d'incorporer dans des logiciels de simulation de gerbes cosmiques les derniers resultats des collisionneurs. Ce travail est necessaire pour l'interpretation des donnees experimentales de haute energie (grandes gerbes de l'air, muons, familles de rayons gamma, neutrinos,). En outre deux applications sont envisagees: l'etude des evenements centaures dans les chambres a emulsion et l'emission de neutrons, neutrinos et gammas par des sources ponctuelles (geminga, cygnus,) en astrophysique de haute energie
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Mercet, Cédric. "Modélisation tridimentionnelle de l'évolution des transferts à l'échelle du pore." Bordeaux 1, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR12307.
Full textAbstract:
On considère ici le transport par diffusion, à l'échelle microscopique, d'espèces chimiques dans un fluide (γ) saturant un milieu poreux. L'évolution du système géochimique est contrôlé par l'équilibre chimique instantané en phase aqueuse (y) et par la cinétique aux interfaces fluide (γ)- solide (k), Aγk. La configuration spatiale de l'interface microscopique Aγk évolue avec le temps t sous l'effet des phénomènes de précipitation ou de dissolution (contrôle cinétique). L' objectif essentiel est de calculer l'évolution de la propriété de transport étudiée, le tenseur de diffusivité effective, D eff (t), à une échelle plus grande, l'échelle macroscopique d'intérêt pour le praticien. Pour des cinétiques lentes, Aγk est quasi-statique, et l'évolution de D eff avec le temps t est la conséquence des modifications de la microgéometrie suite aux processus de précipitation et de dissolution. L'approche mise en oeuvre est basée sur une technique de changement d'échelle, la prise de moyenne volumique. II s'agit alors d'obtenir : La forme des équations gouvernant ce processus de transport réactif à l'échelle macroscopique. La forme des "problèmes de fermeture' définis sur un Volume Elémentaire Représentatif et dont la résolution numérique donne le tenseur de diffusivité effective D eff en fonction de l'ensemble des grandeurs microscopiques pertinentes [etc. . . ]
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Thill, Antoine. "Agrégation des particules : structure, dynamique et simulation : application au cas d'un écoulement stratifié : l'estuaire du Rhône." Phd thesis, Aix-Marseille 3, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00109390.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif de comprendre et de mesurer les processus d'agrégation et leur impact sur le transport et le dépôt de matière à l'interface entre l'eau douce et l'eau de mer. Il combine des mesures de terrain au niveau de la zone de mélange du grand Rhône, des expériences de laboratoires et une étude numérique de l'agrégation.En effet, afin de mener à bien cette étude, il a fallu développer de façon préliminaire différents outils. On a ainsi mis au point deux nouvelles méthodes de mesure expérimentale de la structure des agrégats qui échappent aux techniques existantes. Ces méthodes permettent, outre une meilleure connaissance du système, de développer et de valider un nouveau modèle de la cinétique de croissance des agrégats. Ce modèle numérique prend en compte la dimension fractale des agrégats ainsi que sa variabilité. Il est validé par confrontation à des données issues de la bibliographie et l'expériences.
Une étude de terrain dans l'estuaire du grand Rhône est menée dans des conditions hydrodynamiques contrastées (étiage, débit moyen et crue). Elle a permis d'obtenir, pour la première fois, une série de mesures de tailles de particules tout au long de la zone de mélange. Il est établi que les particules les plus grosses (supérieures à 5 microns) présentent une évolution contrôlée par la dilution, la sédimentation et
éventuellement la remise en suspension. Par contre, les particules plus petites (2 à 5 microns) montrent une augmentation de leur concentration le long de la zone de mélange. Dans les premiers temps du mélange, cette augmentation est liée à la fragmentation d'agrégats. Il est possible de montrer ensuite i) que l'agrégation des colloïdes ne peut expliquer cette augmentation que si ceux ci ne réagissent pas avec les fractions de tailles supérieures et présentent une réactivité très supérieure à la réactivité moyenne (alpha : 0.009) et ii) que la production primaire est un mécanisme probable pour expliquer cette augmentation.
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Gaudin, Christophe. "Modélisation physique et numérique d'un écran de soutènement autostable : application à l'étude de l'interaction écran-fondation." Nantes, 2002. http://www.theses.fr/2002NANT2077.
Full textAbstract:
La modélisation physique en centrifugeuse est une technique d'essais désormais reconnue. Son utilisation pour l'étude des ouvrages de soutènement était jusqu'à présent freinée par la nécessité d'effectuer en cours de centrifugation les opérations d'excavation afin de simuler correctement l'histoire des contraintes dans l'ouvrage. La mise en service, en 1998, au Laboratoire Central des Ponts et Chaussées d'un robot embarqué permet aujourd'hui la réalisation des opérations d'excavation, mais aussi d'opérations annexes liées à la construction de l'ouvrage ou à son fonctionnement. Une étude expérimentale a donc été construite afin de démontrer la faisabilité et l'intérêt de la modélisation physique pour l'étude des ouvrages de soutènement. Elle s'appuie sur la modélisation de deux écrans autostables à l'échelle 1/50ème et sur l'étude de l'interaction entre l'écran de soutènement et une fondation avoisinante. Les données expérimentales obtenues sont par ailleurs comparées aux prévisions des modèles théoriques.
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Tannous, Katia. "Contribution à l'étude hydrodynamique des lits fluidisés de grosses particules." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT065G.
Full textAbstract:
Ce travail se rapporte d'une part a l'etude hydrodynamique des lits fluidises de grosses particules homogenes et d'autre part a celle des couches fluidisees de particules polydispersees. Pour le cas de particules homogenes, nous avons etudie l'influence de la nature du solide et les parametres geometriques du lit (diametre de la colonne et la hauteur du lit). Les resultats experimentaux ont permis de proposer des correlations pour estimer la vitesse et le degre de vide au minimum de fluidisation ainsi que l'expansion des couches. A partir de l'analyse des fluctuations de la chute de pression le long des lits, nous avons propose des correlations pour determiner les frontieres entre les differents regimes de fluidisation (pistonnage, turbulent et transport). Quant a la fluidisation des particules polydispersees, les essais ont ete realises avec des lots des particules ayant une distribution granulometrique de type rosin-rammler-sperling. Les parametres retenus ont ete l'etalement de la distribution granulometrique et le diametre moyen des lots. Nous avons propose des correlations permettant d'estimer les grandeurs hydrodynamiques telles que les vitesses initiale et complete de fluidisation, celle de segregation ainsi que l'expansion des couches
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Allys, Erwan. "Au-delà des modèles standards en cosmologie." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066141/document.
Full textAbstract:
La description actuelle des interactions fondamentales repose sur deux théories ayant le statut de modèle standard. Les interactions électromagnétiques et nucléaires sont décrites à un niveau quantique par le Modèle Standard de la physique des particules, alliant théories de jauge et brisures spontanées de symétrie par le mécanisme de Higgs. À l'opposé, l'interaction gravitationnelle est décrite par la relativité générale,basée sur une description dynamique de l'espace-temps dans un cadre classique.Bien que ces deux modèles soient vérifiés avec une grande précision dansle système solaire, ils sont affligés d’un certain nombre de problèmes théoriques et manquent de force prédictive aussi bien à l'échelle de Planck qu’à l'échelle cosmologique ;ils ne sont par conséquent plus perçus comme fondamentaux. La cosmologie, dont la phénoménologie fait apparaitre ces deux échelles extrêmes, apparaît alors comme un laboratoire privilégié pour tester les théories au delà de ces modèles standards.La première partie de cette thèse concerne l'étude des cordes cosmiques, défauts topologiques se formant lors de la brisure spontanée de théories de grande unification dans l'univers primordial.J’y montre notamment comment étudier ces défauts en prenant en compte la structure complète des théories de physique des particules dont ils sont issus, ce qui représente une avancée importante par rapport à la description courante en termes de modèles ”jouets”très simplifiés. La deuxième partie de cette thèse consiste en la construction et l'étude de différentes théories de gravité modifiée liées au modèle de Galiléon, un modèle tentant notamment d'expliquer la phénoménologie liée à l'énergie noireThe current description of fundamental interactions is based on two theories with the status of standard models. The electromagnetic and nuclear interactions are described at a quantum level by the Standard Model of particle physics, using tools like gauge theories and spontaneous symmetry breaking by the Higgs mechanism. The gravitational interaction is described on the other hand by general relativity, based on a dynamical description of space-time at a classical level.Although these models are verified to high precision in the solar system experiments, they suffer from several theoretical weaknesses and a lack of predictive power at the Planck scale as well as at cosmological scales; they are thus not viewed anymore as fundamental theories. As its phenomenology involves both these extreme scales, cosmology is then a good laboratory to probe theories going beyond these standard models.The first part of this thesis focus on cosmic strings, topological defects forming during the spontaneous symmetry breaking of grand unified theories in the early universe. I show especially how to study these defects while taking into account the complete structure of the particles physics models leading to their formation, going beyond the standard descriptions in terms of simplified toy-models. The second part is devoted to the construction and the examination of different theories of modified gravity related to the Galileon model, a model which tries in particular to explain the dark energy phenomenology
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Mei, Pu. "Corrélations spatiales des particules dans l’Hélium-6 et dans l’Hélium-8." Caen, 2011. http://www.theses.fr/2011CAEN2066.
Full textAbstract:
Dans un système nucléaire, chaque nucléon est soumis aux forces nucléaires exercées par les autres. L'état fondamental témoigne de la nature des interactions. La fonction d'onde d'un noyau est une mesure de la probabilité d'une géométrie particulière. De ce fait, elle montre une image illustrative des structures géométriques à l'intérieur du noyau. La connaissance des géométries de la matière nucléaire dans des états quantiques spécifiques aide à comprendre la structure et les interactions nucléaires, fournit une validation théorique et permet une prédiction des résultats expérimentaux. Cette thèse porte sur les géométries des systèmes à deux et à quatre particules identiques, en particulier celles résultant du caractère attractif et à courte portée d'interactions nucléaires. Pour les systèmes à deux particules couplées à un moment angulaire arbitraire, on trouve des configurations spatiales et angulaires distinctes liées aux nombres quantiques, ce qui est expliqué analytiquement. L'application au 6He, un noyau halo Borroméen, avec d'abord l'interaction delta et ensuite l'interaction d'appariement montre la coexistence de la configuration di-neutron et de la cigare, avec une prédominance de la première sur la dernière. Quant aux systèmes à quatre particules, 8He est étudié comme prototype. L'expression de la densité de probabilité angulaire est déduite analytiquement pour un état 0+ général. Les configurations avec la densité de probabilité angulaire maximale entrent dans deux catégories de géométries avec des symétries spécifiques, ce qui peut être considéré comme la généralisation d'un système à deux particules à un système à quatre particulesIn a nuclear system, each nucleon is subject to nuclear forces exerted by the others, and the structure of states provides evidence of the nature of the interactions. On the other hand, the nuclear wave function is a measure of the probability of a particular geometry. As such, it provides an illustrative picture of the geometric structures inside the nucleus. Knowledge of the geometries of nuclear matter in specific quantum states helps understand nuclear structure and interactions, provides theoretical validation and allows prediction of experimental results. This thesis has its focus on the geometries of two and four identical particle systems, in particular those resulting from the short-range attractive nature of nuclear interactions. For two-particle systems coupled to an arbitrary angular momentum, distinct spatial and angular configurations are found regularly related to the quantum numbers, which is explained analytically. Application to the Borromean halo nucleus 6He with first the delta interaction and then the pairing interaction shows the coexistence of the di-neutron and the cigar-like configurations, with a predominance of the former over the latter. As for four-particle systems, 8He is studied as a prototype. The expression of the angular probability density is derived analytically for a general 0+ state. Configurations in terms of relative angles where the angular probability density peaks fall into two categories of geometries with specific symmetries, which can be considered as the generalization of the geometries of a two-particle system to those of a four-particle system
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Ben, Abdallah Naoufel. "Etude de modèles asymptotiques de transport de particules chargées : asymptotique de Child-Langmuir." Palaiseau, Ecole polytechnique, 1994. http://www.theses.fr/1994EPXX0003.
Full textAbstract:
Dans cette thèse, l'étude de l'asymptotique de Child-Langmuir (acl) est effectuée pour modéliser des dispositifs semi-conducteurs ou à plasma. Cette asymptotique s'applique quand les particules sont injectées dans le dispositif avec une vitesse très faible devant celle qu'elles acquièrent à la sortie après accélération par le champ électrique. Il se crée alors une couche limite au voisinage de la zone d'émission ou il y a une forte charge (charge d'espace). Cette charge crée une barrière de potentiel réfléchissant les particules peu énergétiques et provoque une saturation du courant qui ne peut excéder une valeur limite appelée courant de Child-Langmuir. Ceci est bien connu pour les diodes à vide. Dans cette thèse on commence par appliquer la méthode pour un dispositif n+-n-n+ unidimensionnel stationnaire. Par un adimensionnement des équations on se ramène à une perturbation singulière de l'équation de Boltzmann. On en dérive un problème réduit plus facile à résoudre que le problème initial. Après avoir analyse le problème réduit, on montre la convergence. Dans une deuxième partie on modélise l'extraction d'ions d'un plasma. Outre la vitesse d'injection des particules, le modèle comporte un 2e petit paramètre (la longueur de dbye). On montre l'existence d'une zone électriquement neutre à partir de laquelle les ions sont émis selon la loi de Child-Langmuir. Le dernier travail concerne les problèmes in stationnaires et multidimensionnels pour lesquels l'acl est remplacée par une approche intermédiaire appelée méthode de pénalisation. On montre alors l'existence de solutions pour Vlasov-Poisson dans un domaine borné ainsi que pour Vlasov-Poisson pénalisé. Outre l'intérêt des résultats analytiques obtenus dans les cas simplifiés, les travaux exposés dans cette thèse peuvent fournir des éléments pour la définition d'algorithmes numériques et notamment pour le traitement des conditions aux limites.
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Cotfas, Nicolae. "Modèles mathématiques pour cristaux et quasicristauxX." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0130.
Full textAbstract:
Nous presentons une methode originale pour construire des ensembles infinis de points, de delaunay, dans l'espace euclidien de dimension n, n entier positif, pour decrire des quasicristaux, mais aussi des cristaux periodiques, en partant d'une idealisation mathematique de leur structure locale moyenne donnee par un g-cluster. Un g-cluster est ici une reunion finie d'orbites de g, ou g est le groupe de symetrie qui laisse invariantes les figures de diffraction de la structure a modeliser. En utilisant la theorie des representations lineaires entieres de groupes finis, on montre que chaque g-cluster definit une representation de g dans un espace de dimension superieur a n qui contient dans sa decomposition en representations irreductibles une representation equivalente a la representation de g dans l'espace physique. Cette decomposition permet d'utiliser la methode de la bande afin d'obtenir des ensembles modeles ou des ensembles de meyer. Cette methode permet d'etudier algebriquement les autosimilarites des modeles, et les notions de transition et de convergence d'un modele vers un autre par deformation continue du g-cluster. L'utilisation de ce formalisme a certains cristaux de type diamant leur fournit une description differente, tres avantageuse, qui simplifie grandement l'ecriture des operations de symetrie des grandeurs physiques qui leur sont associees. Nous presentons ces avantages dans le cadre de la mecanique quantique discrete sur des modeles periodiques a deux atomes par maille. Plusieurs exemples concrets de pavages quasiperiodiques sont analyses en detail.
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Bergot, Thierry. "Modélisation du brouillard à l'aide d'un modèle 1D forcé par des champs mésoéchelle : application à la prévision." Toulouse 3, 1993. http://www.theses.fr/1993TOU30281.
Full textAbstract:
Les brouillards denses sont des phenomenes meteorologiques tres dangereux, et de plus tres frequents l'hiver sur certaines regions, comme la region nord-pas de calais. Cependant, leur prevision par les services meteorologiques est delicate. Ainsi, une etude statistique menee sur les trois hivers 89-90, 90-91 et 91-92 a montre que la qualite de la prevision etait du meme ordre de grandeur que la prevision par persistance. Les cas d'erreurs se composent pour un tiers de non detection et pour deux tiers de fausses alertes. Afin d'essayer d'ameliorer la prevision des brouillards denses a courte echeance (12 heures a l'avance), une methode numerique de prevision associant un modele unidimensionnel (1d) et le modele de prevision operationnel de meteo-france peridot est testee. Le modele peridot fournit les termes mesoechelles (vent geostrophique, advections horizontales de temperature et d'humidite). Le modele 1d, appele cobel, est un modele de couche limite nocturne incluant une parametrisation microphysique implicite, une parametrisation du depot de rosee et de gelee, et une parametrisation des longueurs de melanges dans les cas stables et instables. Une etude de sensibilite a montre que le forcage mesoechelle et les conditions initiales n'avaient pas la meme influence selon le moment ou se formait le brouillard. Ainsi, en debut de nuit, periode de fort refroidissement, les termes locaux sont preponderant devant les termes mesoechelles et l'heure de formation du brouillard est peu sensible aux erreurs. Par contre, le developpement vertical du brouillard est toujours tres sensible aux termes advectifs. L'influence du depot de rosee a aussi ete mise en evidence. La simulation des cas observes lors des campagnes d'observation intensive lille88 et lille91 a permis de montrer que le modele cobel etait capable de reproduire correctement les principaux processus mis en jeu dans le brouillard et de poser les premieres limites d'applications de la methode de prevision des brouillards denses
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Luu, Trung Kien. "Approche par changement d'échelle des caractéristiques rhéologiques d'une suspension de particules dans un fluide à seuil." Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005508.
Full text
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Juntharee, Pongpol. "Quelques modèles mathématiques de jonctions." Phd thesis, Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20124.
Full textAbstract:
Cette thèse de doctorat est consacrée à l'étude mathématique de deux types de problèmes de jonction. Le premier modèle est obtenu comme limite variationnelle d'un problème d'élasticité avec jonction de faible épaisseur, l'adhésif occupant la jonction a une rigidité de l'ordre de l'épaisseur. La densité élastique W de l'adhésif est complétée par une densité d'énergie surfacique convexe h non nécessairement régulière. Cette densité traduit une contrainte mécanique entre adhérents et l'adhésif imparfaitement collés. On montre que le modèle limite consiste à remplacer la jonction par une contrainte qui est l'inf-convolution de h et de la densité surfacique limite de W. Dans un cadre scalaire on effectue l'analyse des concentrations de gradient à l'interface au moyen d'outils récents issus de la théorie de la mesure. Dans le second modèle, la rigidité de l'adhésif est de l'ordre inverse de l'épaisseur de le jonction, la densité élastique du matériaux adhérent a une croissance super-linéaire alors que celle de l'adhésif croit linéairement. Suivant la stratégie utilisée pour le premier problème on propose un modèle simplifié mais fiable comme limite variationnelle lorsque l'épaisseur tend vers zéro. A la limite la fine couche intermédiare est remplacée par une interface pseudo-plastique prédisant la formation de fissuresThis thesis is devoted to the mathematical study of two kinds of junction problems. The first model is obtained as the variational limit of a junction problem in the scope of elasticity where the adhesive occupying the junction possesses a stiffness of the order of the thickness. One adds a smooth or non smooth convex surface energy density h to the elastic density W of the adhesive. This additional density conveys the fact that the joint and the adherents are not perfectly stuck together. We show that the asymptotic model consists in replacing the joint by a constraint which now is the inf-convolution of h and the limit density of W. In the scalar case we analyse the gradient concentration phenomenon at the interface by means of recent tools stemming from measure theory. In a second model, the stiffness of the adhesive is of the order of the inverse of the thickness of the junction. The bulk energy density of the adherents grows superlinearly while that of the adhesive grows linearly. Following the strategy used in the first problem, we propose a simplified but accurate model by studying the asymptotic behavior when the thickness goes to zero through a variational convergence method. At the limit the intermediate layer is replaced by a pseudo-plastic interface which allows cracks to appear
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Juntharee, Pongpol. "Quelques modèles mathématiques de jonctions." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00833161.
Full textAbstract:
Cette thèse de doctorat est consacrée à l'étude mathématique de deux types de problèmes de jonction. Le premier modèle est obtenu comme limite variationnelle d'un problème d'élasticité avec jonction de faible épaisseur, l'adhésif occupant la jonction a une rigidité de l'ordre de l'épaisseur. La densité élastique W de l'adhésif est complétée par une densité d'énergie surfacique convexe h non nécessairement régulière. Cette densité traduit une contrainte mécanique entre adhérents et l'adhésif imparfaitement collés. On montre que le modèle limite consiste à remplacer la jonction par une contrainte qui est l'inf-convolution de h et de la densité surfacique limite de W. Dans un cadre scalaire on effectue l'analyse des concentrations de gradient à l'interface au moyen d'outils récents issus de la théorie de la mesure. Dans le second modèle, la rigidité de l'adhésif est de l'ordre inverse de l'épaisseur de le jonction, la densité élastique du matériaux adhérent a une croissance super-linéaire alors que celle de l'adhésif croit linéairement. Suivant la stratégie utilisée pour le premier problème on propose un modèle simplifié mais fiable comme limite variationnelle lorsque l'épaisseur tend vers zéro. A la limite la fine couche intermédiaire est remplacée par une interface pseudo-plastique prédisant la formation de fissures.
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Filippi, Martine. "Evolution de l'informatique dans le domaine de la modelisation physique." Nantes, 1993. http://www.theses.fr/1993NANT2012.
Full textAbstract:
Cette etude a pour but de montrer que la presence d'informaticiens aupres des mecaniciens pour la realisation de logiciels de modelisation est avantageuse pour les deux: pour les mecaniciens, qui laissent a des specialistes la resolution de problemes informatiques, ce qui leur permet de se consacrer a leur metier; pour les informaticiens, qui sont confrontes a de nouveaux problemes de recherche et peuvent experimenter des techniques recentes. Notre travail s'est interesse a deux aspects de l'utilisation de l'informatique dans le domaine de la modelisation. D'une part, nous avons reflechi aux avantages d'introduire des traitements logiques dans des procedures de calcul. Nous proposons un nouveau langage de programmation, appele celog, permettant d'ecrire, dans un meme programme, des procedures de calcul et des regles logiques. Ce langage integre a la fois les concepts de la programmation logique et ceux de la programmation structuree. Nous decrivons une application de ce langage concernant la validation de donnees. D'autre part, nous nous sommes interesses au probleme de la reduction du temps de calcul d'un ensemble de procedures par des methodes de traitements distribues. Nous presentons un algorithme de distribution d'un arbre de tache sur un reseau de processeurs heterogenes base sur l'heuristique dite du chemin le plus long. Nous le comparons a un algorithme combinatoire donnant la solution optimale, de facon a analyser les deux approches. Pour ameliorer le dialogue entre mecaniciens et informaticiens, ce travail evalue quelques problemes et tire des conclusions sur les aspects a ameliorer ainsi que sur les perspectives de poursuite dans ce type de collaboration
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Bubnova, Radmila. "Pouziti souradnice "hydrostaticky tlak" pro integraci elastického modelu dynamiky atmosféry v numerickém predpovednim systému ARPEGE/ALADIN=." Toulouse 3, 1995. http://www.theses.fr/1995TOU30067.
Full textAbstract:
Arpege/aladin est un modele tri-dimensionnel a domaine limite, qui fait partie du systeme integre de prevision numerique arpege/ifs. Comme son equivalent global, la version a domaine limite utilise une representation spectrale des champs horizontaux. Une version non-hydrostatique d'arpege/aladin a ete developpee en utilisant la pression hydrostatique comme variable independante. La dynamique choisie represente la version totalement elastique des equations d'euler, l'orographie etant introduite par le biais d'une coordonnee hybride epousant la surface terrestre a sa base. Le schema semi-implicite a ete adapte pour controler les ondes acoustiques comme les ondes de gravite. Il a fallu modifier l'approximation de l'epaisseur logarithmique des couches du modele, et ce pour respecter la regle de l'integration par parties dans le processus conduisant a l'equation de structure. Le schema classique est complete par une correction implicite supplementaire sur la partie non lineaire de la divergence tri-dimensionnelle: ceci implique d'iterer la solution de l'equation d'helmholtz. Tout ceci a permis de prouver pour la premiere fois la faisabilite de cette nouvelle methode. Les resultats de tests idealises dans une version bi-dimensionnelle plan vertical pour des ecoulements au dessus d'une montagne en cloche sont tres proches des solutions analytiques connues. La capacite du modele a representer les ondes de sillage non-hydrostatiques et l'influence de certains effets convectifs a aussi pu etre verifiee
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Marciniak, Marie-Hélène. "Etude numérique à mésoéchelle du cycle diurne d'une circulation atmosphérique côtière influencée par un relief complexe (expérience LASBEK)." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30112.
Full textAbstract:
L'etude numerique a ete realisee avec le modele de l'universite du colorado developpe par pielke (1974). Des modifications ont ete apportees a la version originale concernant essentiellement le schema de turbulence, la prise en compte du forcage de grande echelle et les conditions aux limites laterales. Le modele dans sa version bidimensionnelle s'est montre capable de reproduire correctement des ecoulements idealises de brises de mer et de pente en comparaison avec des observations et des resultats obtenus a l'aide d'autres modeles numeriques. La version tridimensionnelle du modele forcee par des champs du modele du centre europeen de reading a ete utilisee pour etudier la circulation atmospherique dans la baie de monterey dans la zone cotiere californienne pour laquelle on dispose d'observations recueillies pendant la campagne lasbex. Ces observations ont mis en evidence la presence de circulations du type brise de terre brise de mer dont on modelise une sequence. Le modele est utilise pour analyser les processus complexes qui conditionnent ces circulations. Pour cela des etudes academiques sont menees afin de comprendre le role joue par le relief, le forcage de grande echelle et la forme de la ligne de cote sur les circulations aux caracteristiques tres differentes qui regissent la baie et les grandes portions de la cote quasi-rectilignes de la californie
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Collet, Gérard. "Apports linguistiques à l'analyse des mécanismes cognitifs de modélisation en sciences physiques." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0135.
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Cette recherche prend pour objet d'étude l’interaction entre les mécanismes de la langue et les processus cognitifs mis en œuvre dans une situation d'apprentissage de la modélisation en sciences physiques. Une telle étude pose le problème de la mise en relation du monde d'une expérience réelle avec le monde du modèle physique, introduit sous forme textuelle. La situation de communication imposant aux apprenants, qui travaillent en dyades, de verbaliser pour parvenir à une solution commune, la nécessité d'énonciation fait apparaître des contraintes et des mécanismes facilitateurs introduits par le fonctionnement propre de la langue. Complétant l'approche faite par la didactique, c'est donc un point de vue linguistique sur la modélisation qui est adopté. L 'analyse porte sur les interrelations entre les définitions des termes du modèle physique données sous forme textuelle, et le sens que possèdent en langue naturelle les mots désignant ces termes. La signification attachée aux items linguistiques, et les mécanismes de langue qui régissent la cohésion sémantique des dialogues sont donc étudiés. La démarche conduit alors à élucider les fondements langagiers de la similarité, et des processus d'appariement et de catégorisation. Au plan théorique, l'étude se fonde sur une analyse sémantique et syntactico-sémantique permettant une définition dynamique du sens en termes de signifié de puissance ; elle donne lieu à la mise au point de règles de parenté sémantique qui traduisent les principes d'isotopie, et adoptent la forme de règles de préférence, Du point de vue méthodologique, le corpus permettant l'analyse sémantique provient d'une enquête linguistique appropriée, tandis que les règles établies reçoivent une validation par l'application à des dialogues recueillis en situation expérimentale.