Dissertations / Theses: 'Radiative simulation'

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Ramamoorthy, Babila. "Numerical simulation of radiative heat transfer." Birmingham, Ala. : University of Alabama at Birmingham, 2008. https://www.mhsl.uab.edu/dt/2009r/ramamoorthy.pdf.

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Gonzales, Matthias. "Contribution à l'étude numérique de l'hydrodynamique radiative : Des expériences de chocs radiatifs aux jets astrophysiques." Paris 11, 2006. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00110290.

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Abstract:

L'hydrodynamique radiative est le domaine dans lequel gaz et rayonnement interagissent dynamiquement. Ses champs d'application sont très vastes, de l'astrophysique à la fusion par confinement inertiel. Lors de cette thèse, un code numérique parallèle tridimensionnel d'hydrodynamique radiative baptisé HERACLES a été développé. Il s'appuie sur le modèle M1 qui permet de traiter un rayonnement à forte anisotropie. De nombreux tests ont validé HERACLES sur une grande variété de conditions physiques, dont le régime semi-transparent et la diffusion des photons, ses résultats étant comparables aux codes Monte-Carlo. Il a ensuite été utilisé dans deux thématiques. La première concerne les chocs radiatifs, phénomènes astrophysiques reproduits sur Terre grâce aux lasers de puissance. HERACLES a mis en évidence l'influence de différents paramètres sur l'évolution d’un tel choc : le rapport de la largeur du canal de propagation sur le libre parcours moyen de photons, l'albédo des parois. . . Il a ensuite contribué à l’analyse d’une expérience réalisée avec le laser PALS. Il a permis de reproduire la courbe de décélération du précurseur observée dans l'expérience ainsi que la transmission du diagnostic transverse. La seconde thématique concerne les jets générés par les étoiles en formation et interagissant avec le nuage moléculaire environnant. Les opacités du milieu interstellaire montrant qu’une partie significative du rayonnement est absorbée, nous avons mené les premières simulations d’un jet tenant compte du transfert radiatif. Elles ont montré que le jet pouvait être fortement comprimé et que le transfert radiatif semble donc pouvoir jouer un rôle important dans sa propagation
Radiation-hydrodynamics deals with the dynamical interaction between gas and radiation. Its applications lie from astrophysics to inertial confinement fusion. During this thesis, a 3D parallel radiation-hydrodynamics code called HERACLES has been developed. It relies upon the M1 model which can deal with anisotropic radiation field. Various tests have validated HERACLES upon a large variety of physical conditions, including semi-transparent regime and photon diffusion, its results being similar to those of Monte-Carlo codes. It has then been applied to two domains. The first one dealt with radiative shocks, astrophysical phenomena reproduced on Earth thanks to high-power lasers. HERACLES has shown the influence of different parameters upon the radiative shock evolution: ratio propagation canal width over photon mean free path, walls albedo… Then, it has contributed to analyze an experiment conducted at the PALS laser facility. It has reproduced the observed precursor slowdown and the transmission of the transverse diagnostic. The second domain dealt with the jets generated by forming stars and interacting with their ambient molecular cloud. Since the interstellar medium opacities imply that a significant part of radiation is absorbed, we conducted the first jets simulations including radiation-hydrodynamics. They showed that the jets can be highly compressed and that radiative transfer could then play an important role in the jets propagation

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Schäfer, Matthias. "Moment methods for radiative transfer modeling, simulation and optimization." München Verl. Dr. Hut, 2008. http://d-nb.info/988229439/04.

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Vadez, Vincent. "Simplification géométrique pour la simulation thermique radiative de satellites." Thesis, Université Côte d'Azur, 2022. http://www.theses.fr/2022COAZ4035.

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Abstract:

Le cycle de vie d'un satellite comprend la phase de lancement, la mise en orbite, le fonctionnement avec déploiement des panneaux solaires (manœuvres, positions de sécurité), et la mise en orbite de fin de vie. Le satellite gravite dans un environnement hostile, exposé à des variations thermiques de très grandes amplitudes, avec des alternances de phases d'éclipses et éclairées. La survie du satellite est liée à la température de ses composants, dont la variation doit être contrôlée dans des intervalles de sécurité. Dans ce contexte, la simulation thermique du satellite pour sa conception est cruciale pour anticiper le réel de son fonctionnement. Les échanges radiatifs sont indispensables au satellite à la fois pour la génération d'énergie à partir de rayonnements solaires et de l'albédo, et pour la régulation thermique des équipements. Un bon fonctionnement consiste à assurer une réfrigération des composants exposés aux rayonnements, et à l'inverse un réchauffement des composants non exposés. Pour donner un ordre de grandeur, les amplitudes externes vont de -150 à +150 degrés Celsius, et les équipements électroniques internes ont une amplitude de sécurité entre -50 et +50, avec une marge de sécurité de 10 degrés. En phase d'éclipse où le rayonnement est bien plus faible, le réchauffement est assuré par l'énergie accumulée en phase exposée, combinée à des caloducs.Dans cette thèse, l'objectif est d'avancer les connaissances sur les méthodes de calcul de la simulation thermique radiative des satellites. Pour ce faire, deux approches sont considérées. La première approche consiste en l'établissement d'un calcul de référence pour des grandeurs gouvernant la simulation thermique radiative: les facteurs de vue. Étant soumise à des contraintes temporelles, cette méthode repose sur une structure de données hiérarchique permettant un calcul progressif des facteurs de vue afin d'optimiser le compromis entre temps dédié aux calculs et précision souhaitée. Par soucis de précision, une étape de prédiction est ajoutée pour garantir une meilleure convergence vers la valeur de référence.La seconde approche, également motivée par des contraintes de temps de calculs, a pour objectif la réduction du modèle géométrique d'une pièce mécanique ou d'un engin spatial tout en étant fidèle à la simulation numérique. Afin de rendre la décimation informée de la physique, un prétraitement réalisant une analyse de sensibilité est effectué. Pour accentuer la préservation de la simulation physique, le coût géométrique d'un opérateur de simplification est couplé à un facteur déduit des écarts de simulation entre modèle de référence et modèle réduit
The life cycle of a satellite includes the launch phase, the positioning on the desiredorbit, different maneuvers (deployment of solar panels and safety position), and finallyplacing the satellite on the junk orbit. The satellite gravitates in a hostile environment,exposed to thermal variations of very large amplitude, alternating sun exposure andeclipse phases. The survival of the satellite depends on the temperature of its components, the variation of which must be monitored within safety intervals. In this context, the thermal simulation of the satellite for its design is crucial to anticipate the reality of its operation. Radiative thermal simulation is essential for anticipating the generation of energy from solar and albedo radiation, and for regulating temperatures of on-board equipments. Ideal operation consists in providing appropriate cooling for components exposed to radiation, and conversely, heating of unexposed components. As an order of magnitude, the external temperature ranges from -150 to +150 degrees Celsius, and the internal electronic equipment has a safe range between -50 and +50, with a safety margin of 10 degrees. In the eclipse phase where the radiation is significantly lower, heating is provided by the energy accumulated during the exposed phase, combined with heat pipes for thermal regulation.In this thesis, the objective is to advance the knowledge on radiative thermal simulation calculation methods for satellites. To this end, two approaches are considered. Thefirst approach consists in establishing a reference calculation of a quantity governing radiative thermal simulation: view factors. Being subject to time constraints, this methodis based on a hierarchical data structure enabling progressive computation of view factors, in order to offer a satisfactory tradeoff between time dedicated to computationsand desired accuracy. For the sake of accuracy, a prediction step is added to guaranteea better convergence towards the reference value.The second approach, also motivated by time constraints, aims at reducing the geometric model of a mechanical part or a spacecraft while being faithful to the numericalsimulation. In order to render the decimation physics-informed, a preprocessing step relying on a sensitivity analysis is carried out. To better preserve the physical simulation,the geometric cost of a simplification operator is coupled to a factor deduced from thesimulation deviation between the reference model and the reduced model

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Goncalves, Dos santos Rogério. "Large Eddy simulations of turbulent combustion including radiative heat transfer." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2008. http://www.theses.fr/2008ECAP1052.

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Abstract:

La combustion est actuellement l’un des principaux moyens de convertir l’énergie. Elle reste cependant un phénomène complexe, où des écoulements turbulents, des réactions chimiques, la présence de plusieurs phases et différentes formes de transfert de chaleur peuvent interagir. Mieux comprendre ces interactions est essentiel pour l’amélioration des systèmes actuels de combustion et dans le développement de leurs successeurs. Le but de cette thèse est d’étudier l’interaction entre la combustion turbulente et le rayonnement thermique à l’aide de la simulation numérique en trois dimensions. Pour cela nous utilisons un outil informatique appelé CORBA pour faire communiquer un code dédié à la simulation aux grandes échelles (ou LES, pour Large Eddy Simulation en anglais) de la combustion avec un autre code qui calcule le rayonnement thermique. Cette technique permet l’échange de données entre les codes sans modifier les caractéristiques et la structure de chacun de ces codes. De plus il possible de profiter des temps caractéristiques différents de chaque phénomène physique pour optimiser les calculs sur des calculateurs à architecture massivement parallèle. Dans un premier temps, des simulations bidimensionnelles d’une flamme turbulente prémélangée propane/air stabilisée en aval d’un dièdre ont été réalisées. Après le changement du code de rayonnement pour un code tridimensionnel, la même configuration, du dièdre, a été simulée en 3D. Un maillage avec plus de 4. 7 millions de cellules pour le code de combustion (AVBP) et un autre avec plus de 3. 3 millions de cellules pour le code de rayonnement (DOMASIUM) ont été utilisés. Les résultats montre un changement dans les champs
The combustion is one of the principal ways to produced energy used nowadays, it is also a complex phenomenon, where the turbulent flow, chemical reactions, different phases and different heat transfer phenomena can interact. Better understanding of these interactions is essential to improve the actual combustion system and to developed the new ones. The goal of this thesis is to study the interaction of the turbulent combustion with the thermal radiation by the use of three-dimensional numerical simulation. For that, using a computational tool named CORBA, a code for the combustion Large Eddy Simulation (LES) was coupled with a radiative heat transfer code. This technique allows the exchange of information between the two codes without big changes in their structure, then it is possible to take advantages of the different characteristic time from each phenomenon in a high performance parallel computational environment. In a first time, two-dimensional simulation of a turbulent propane/air premixed flame stabilized downstream a triangular flame holder has been realised. After the changing of the twodimensional radiation code for another three-dimensional one, the same configuration was simulated in 3D. A mesh with more than 4. 7 millions cells for the combustion code (AVBP) and more than 3. 3 millions cells for the radiation code (DOMASIUM) are used. Results show a changing in the temperature and species fields, as well as in the flame dynamics when the thermal radiation was taken into account, with a minor intensity in the three-dimensional simulations. This method, also, shows that it is possible to perform 3D complex simulations in a industrial acceptable time

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Sjöström, Stina. "Numerical exploration of radiative-dynamic interactions in cirrus." Thesis, Uppsala University, Department of Earth Sciences, 2007. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-8201.

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Abstract:

An important factor in forecast models today is cirrus clouds, but not much are known about their dynamics which makes them hard to parameterize. In this study a new theory was derived to enable a more correct way to describe the interplay between radiative heating and dynamical motions in these clouds. This hypothesis was tested by performing three dimensional simulations of cirrus clouds, using the University of Utah Large Eddy Simulator (UULES). Eleven clouds of varying initial radius and ice water mixing ratio were examined, with the aim of finding a pattern in their dynamical features. The model was set up without short wave radiation from the sun, and without any precipitation affecting the clouds, leaving only terrestrial heating and atmospheric cooling to create motions in the clouds. Two categories of initial dynamics could be seen:

• Isentropic adjustment: The isentropes within the cloud are adjusting to the environment due to rising of the cloud. Causes horizontal spreading through continuity.

• Density current: A dominating initial feature is spreading in small mixed layers at the cloud top and bottom. Caused by the density difference between the cloud and its environment.

An interesting phenomenon showing up in the simulations was mammatus clouds, which were visible in two of the cases. The only instability available to create these clouds was the radiative heating difference, which does not agree with present theories for how they form.

Two dimensionless numbers S and C were derived to describe the nature of the spreading motions and convection in the cloud. Both these numbers agreed with results.

Cirrusmoln har en viktig roll i dagens prognosmodeller, men är svåra att parametrisera på ett bra sätt eftersom man inte har tillräcklig kunskap om deras dynamik och utveckling. I denna studie togs en ny teori fram för att göra det möjligt att på ett mer korrekt sätt beskriva samspelet mellan strålningsuppvärmning och dynamiska rörelser i dessa moln. Hypotesen testades sedan genom att utföra tredimensionella simuleringar av cirrus moln med hjälp av University of Utah Large Eddy Simulator (UULES). Elva moln med varierande initiella radier och isvatteninnehåll undersöktes, med målet att finna ett mönster i dynamik och utveckling. UULES ställdes in så att miljön där molnen simulerades varken innehöll kortvågsstrålning från solen eller nederbörd. Således fanns det bara en resterande faktor för att skapa rörelser i molnen; skillnaden i den infraröda strålningsuppvärmningen mellan molntopp och molnbas. Två kategorier av initiella rörelser uppstod i molnen:

• Justering av isotroper: Molnen stiger i höjd vilket gör att isotroperna inuti dem justeras till omgivningen. Detta orsakar horisontell spridning genom kontinuitet.

• Densitets ström: Horisontell spridning av molnen koncentrerad till mixade skikt i de övre och undre delarna. Orsakas av skillnad i densitet mellan moln och omgivning.

Ett intressant fenomen som visade sig i två av simuleringarna var mammatusmoln. Den enda instabiliteten tillgänglig för att skapa dessa moln var skillnaden i strålningsuppvärmning mellan molntopp och -bas. Detta stämmer inte överrens med nuvarande teorier för hur dessa moln skapas.

Två dimensionslösa tal, S och C togs fram för att indikera vilken av de initiella rörelserna som dominerar i molnet, samt vilken typ av konvektion som dominerar. Båda dessa tal stämde väl överrens med resultat.

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Gung, Tza-Jing. "Radar range profile simulation of isolated trees with radiative transfer theory." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1995. http://hdl.handle.net/1721.1/36572.

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Zhang, Jin. "Radiation Monte Carlo approcah dedicated to the coupling with LES reactive simulation." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00594229.

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Abstract:

Radiative transfer plays an important role in turbulent combustion and should be incorporatedin numerical simulations. However, as combustion and radiation are characterized bydifferent time scales and different spatial and chemical treatments, and the complexity of theturbulent combustion flow, radiation effect is often neglected or roughly modelled. Couplinga large eddy simulation combustion solver and a radiation solver through a dedicated languageCORBA is investigated. Four formulations of Monte Carlo method (Forward Method,Emission Reciprocity Method, Absorption Reciprocity Method and Optimized ReciprocityMethod) employed to resolve RTE have been compared in a one-dimensional flame testcase using three-dimensional calculation grids with absorbing and emitting medium in orderto validate the Monte Carlo radiative solver and to choose the most efficient model forcoupling. In order to improve the performance of Monte Carlo solver, two techniques havebeen developed. After that, a new code dedicated to adapt the coupling work has beenproposed. Then results obtained using two different RTE solvers (Reciprocity Monte Carlomethod and Discrete Ordinate Method) applied to a three-dimensional turbulent reactingflow stabilized downstream of a triangular flame holder with a correlated-k distributionmodel describing the real gas medium spectral radiative properties are compared not onlyin terms of physical behavior of the flame but also in computational performance (storagerequirement, CPU time and parallelization efficiency). Finally, the impact of boundary conditionstaking into account the actual wall emissivity and temperature has been discussed.

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Chapman, David D. "A Monte-Carlo-based simulation of jet exhaust nozzle thermal radiative signatures." Thesis, This resource online, 1992. http://scholar.lib.vt.edu/theses/available/etd-10062009-020132/.

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Wu, Yi 1960. "A MONTE CARLO SIMULATION OF NEAR INFRARED RADIATION TRANSFER IN CLOUDS." Thesis, The University of Arizona, 1986. http://hdl.handle.net/10150/276367.

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Henson, Jonathan Charles. "Numerical simulation of spark ignition engines with special emphasis on radiative heat transfer." Thesis, Loughborough University, 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.297589.

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Ko, Min Seok. "Numerical simulation of three-dimensional combined convective radiative heat transfer in rectangular channels." [College Station, Tex. : Texas A&M University, 2007. http://hdl.handle.net/1969.1/ETD-TAMU-2542.

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Villefranque, Najda. "Les effets radiatifs 3D des nuages de couche limite : de leur simulation explicite à leur paramétrisation." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30191.

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Abstract:

Le rayonnement est un processus clé pour l'évolution de l'atmosphère. Les ondes électromagnétiques émises par les corps chauds comme le soleil interagissent avec de nombreuses composantes du Système Terre. Elles peuvent par exemple être diffusées et absorbées par de microscopiques gouttelettes d'eau en suspension dans les nuages. Aux échelles globales, ces processus radiatifs controlent les bilans d'énergie de la surface et de l'atmosphère. L'effet des cumulus — ces nuages de couche limite liquides, principalement non-précipitants, fractionnés — sur le rayonnement solaire est étudié depuis de nombreuses années. L'importance de ces effets pour les prévisions météorologiques et pour l'évolution du climat de la Terre a déjà été démontrée. Pourtant, notre compréhension de ces interactions complexes et multiéchelles reste limitée. Dans cette thèse, le lien entre les caractéristiques macrophysiques des nuages et leur impact sur le rayonnement solaire, et en particulier sur leurs ``effets 3D" (différence entre un calcul 3D et un calcul 1D dans lequel le transport horizontal est négligé), est étudié. Une paramétrisation existante des effets radiatifs 3D des nuages pour les modèles de grande échelle est analysée et évaluée contre des modèles de référence et des observations.A cette fin, des simulations haute résolution de quatre cas de convection de couche limite idéalisée sont réalisées à l'aide du modèle français Méso-NH, ainsi que des simulations perturbées permettant d'analyser l'impact de la résolution, de la taille du domaine, du schéma d'advection et des paramétrisations de la turbulence et de la microphysique sur les caractéristiques des populations nuageuses. Pour simuler à posteriori la propagation du rayonnement dans ces champs nuageux 3D, des outils Monte Carlo inspirés de la communauté de la synthèse d'image sont implémentés sous la forme d'un ensemble de modules génériques formant une bibliothèque libre ; ces modules sont ensuite utilisés pour implémenter des codes de Monte Carlo produisant un temps de calcul insensible à la complexité des scènes nuageuses.Le transfert radiatif 3D est résolu dans l'ensemble des champs nuageux simulés. Le lien entre les caractéristiques nuageuses analysées dans les différentes scènes et leurs effets radiatifs est analysé. Une attention particulière est portée sur les effets radiatifs 3D des nuages, par la réalisation de simulations Monte Carlo 3D et 1D (sous l'approximation de colonnes indépendantes), permettant d'isoler la contribution du transport horizontal sur les flux radiatifs à la surface et au sommet de l'atmosphère. Ces effets 3D sont quantifiés en fonction de l'angle solaire zénithal, et séparés en composantes directe et diffuse. Il apparait que les effets radiatifs 3D sont le résultat d'effets de signe opposé sur les flux direct et diffus, qui ne se compensent pas pour tous les angles solaires. La différence entre l'effet radiatif nuageux total (respectivement, direct) pour des calculs Monte Carlo 3D et 1D intégrés horizontalement et sur un cycle diurne atteint -13 W/m² (respectivement, -45 W/m²) pour des courses solaires correspondant aux hautes latitudes (les effets 3D refroidissent la surface)
Radiation is a key process in the evolution of the atmosphere. Electromagnetic waves emitted by warm bodies like the sun interact with many components of the Earth system. For example, they can be scattered and absorbed by microscopic droplets in clouds. At global scales, these radiation processes drive the energy budgets of the surface and Earth. The impact of fractionated, mostly non-precipitating, liquid boundary-layer clouds (cumulus) on solar radiation has been studied for many years and is knowingly important for both Numerical Weather Predicitions and the evolution of the Earth's climate; yet our understanding of these complex, multi-scale interactions remains limited. In this thesis, the link between cloud macrophysic characteristics and their impact on solar radiation and in particular on their so-called 3D radiative effects (obtain from the difference between 3D and 1D computations where horizontal transport is neglected) is investigated. An existing parameterisation of 3D radiative effects of clouds for large-scale models is evaluated against reference models and observations. In order to do so, high-resolution simulations of four idealized convective boundary-layer cases are realized using the French Large-Eddy Model Méso-NH, along with perturbed simulations to assess the impact of resolution, domain size, advection scheme and parameterisations of turbulence and microphysics on cloud population characteristics. To simulate offline radiative transfer in these 3D cloudy fields, innovative Monte Carlo tools inspired from the community of computer graphics are implemented in the form of a collection of generic modules composing an open-source library, and used to build Monte Carlo codes that produce computing times that are insensitive to the complexity of the cloud scenes. 3D radiation is solved in all the simulated cloud fields, and the link between the characteristics of cloud populations from the various cases, and their radiative effect, is analysed. Special attention is dedicated to the 3D effects of clouds by performing 1D (under the independent column approximation) and 3D simulations by Monte Carlo, hence isolating the contribution of horizontal transport to the radiative fluxes at the surface and at the top of atmosphere. These 3D effects are quantified as a function of the solar zenith angle, and broken down into direct and diffuse components. It appears that the 3D bias on surface fluxes is the result of biases of opposite signs on direct and diffuse fluxes, that do not compensate each other at all solar angles. The difference between 1D and 3D total (respectively, direct) cloud radiative effect, integrated horizontally and over a diurnal cycle, can reach -13 W/m² (respectively, -45 W/m²) for sun paths corresponding to high latitudes (3D effects act to cool the surface)

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Valentin, Xavier. "Analyse mathématique et numérique des modèles Pn pour la simulation de problèmes de transport de photons." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC024/document.

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Abstract:

La résolution numérique directe des problèmes de transport de photons en interaction avec un milieu matériel est très coûteuse en mémoire et temps CPU. Pour pallier ce problème, une méthode consiste à construire des modèles réduits dont la résolution est moins coûteuse. La littérature abonde de ce genre de modèles : modèles probabilistes (Monte-Carlo), modèles aux moments (M₁, PN), modèles aux ordonnées discrètes (SN), modèles de diffusion... Dans cette thèse, nous nous intéressons aux modèles PN dans lesquels l'opérateur de transport est approché par projections sur une base tronquée d'harmoniques sphériques. Ces modèles ont l'avantage d'être arbitrairement précis sur la dimension angulaire et ne présentent pas les défauts connus des autres méthodes (bruit stochastique, "effets de raies") pouvant briser les éventuelles symétries du problème. Ce dernier point est capital pour la simulation d'expériences de fusion par confinement inertiel (FCI) où la symétrie sphérique joue un rôle important dans la précision des résultats. Nous étudions donc dans cette thèse la structure mathématique des modèles PN ainsi que leur discrétisation dans le cas d'une géométrie 1D sphérique.Nous commençons par le cas du transport linéaire dans le vide. Même dans ce cas simple, les équations du modèle PN contiennent des termes sources d'origine géométrique dont la discrétisation s'avère délicate. Jusqu'à présent, les différents schémas utilisés étaient insatisfaisants pour les raisons suivantes : (1) mauvais comportement au voisinage de r = 0 (phénomène de "flux-dip"), (2) non préservation des équilibres stationnaires, (3) pas de preuve formelle de stabilité. À la lumière de récents travaux, nous proposons une nouvelle discrétisation qui capture exactement les états d'équilibres. Nous démontrons en particulier la stabilité en norme L² du schéma. Nous étendons par la suite ce schéma au cas du transport de photons dans un milieu matériel figé et nous nous intéressons au comportement du schéma en limite diffusion (propriété "asymptotic-preserving").Dans un second temps, nous nous intéressons au couplage entre rayonnement et hydrodynamique. Devant l'absence de consensus sur les modèles "transport" d'hydrodynamique radiative issus de la littérature, nous établissons une étude comparative de ceux-ci basée sur leurs propriétés mathématiques. Nous nous intéressons particulièrement aux propriétés suivantes : (1) conservation de l'énergie et de l'impulsion, (2) précision des effets comobiles, (3) existence d'une entropie mathématiques compatible et (4) restitution de la limite diffusion. Notre étude se réduit aux modèles dits "mixed-frame" et une attention particulière est toujours portée sur l'approximation "PN" de l'opérateur de transport. Nous identifions des défauts (conservation ou entropie) sur des modèles existants et proposons une correction entropique conduisant à un modèle PN satisfaisant toutes les propriétés mathématiques listées ci-dessus
Computational costs for direct numerical simulations of photon transport problemsare very high in terms of CPU time and memory. One way to tackle this issue is todevelop reduced models that a cheaper to solve numerically. There exists number of these models : moments models, discrete ordinates models (SN), diffusion-like models... In this thesis, we focus on PN models in which the transport operator is approached by mean of a truncated development on the spherical harmonics basis. These models are arbitrary accurate in the angular dimension and are rotationnaly invariants (in multiple space dimensions). The latter point is fundamental when one wants to simulate inertial confinment fusion (ICF) experiments where the spherical symmetry plays an important part in the accuracy of the numerical solutions. We study the mathematical structure of the PN models and construct a new numerical method in the special case of a one dimensionnal space dimension with spherical symmetry photon transport problems. We first focus on a linear transport problem in the vacuum. Even in this simple case, it appears in the PN equations geometrical source terms that are stiff in the neighborhood of r = 0 and thus hard to discretise. Existing numerical methods are not satisfactory for multiple reasons : (1) unaccuracy in the neighborhood of r = 0 ("flux-dip"), (2) do not capture steady states (well-balanced scheme), (3) no stability proof. Following recent works, we develop a new well-balanced scheme for which we show the L² stability. We then extend the scheme for photon transport problems within a no moving media, the linear Boltzmann equation, and interest ourselves on its behavior in the diffusion limit (asymptotic-preserving property). In a second part, we consider radiation hydrodynamics problems. Since modelisation of these problems is still under discussion in the litterature, we compare a set of existing models by mean of mathematical analysis and establish a hierarchy. For each model, we focus on the following mathematical properties : (1) energy and impulsion conservation, (2) accuracy of the comobile effects, (3) existence of a mathematical entropy and (4) behavior in the diffusion limit. Our study reduces to « laboratory frame » models and we are still interested in the PN approximation of the transport operator. We identify defects in entropy structure of existing models and propose an entroy correction which leads to PN-based radiation hydrodynamics models which satisfy all the properties listed above

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Gonzalez, Matthias. "Contribution à l'étude numérique de l'hydrodynamique radiative : des expériences de chocs radiatifs aux jets astrophysiques." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00110290.

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Abstract:

L'hydrodynamique radiative est le domaine dans lequel gaz et rayonnement interagissent dynamiquement. Ses champs d'application sont très vastes, de l'astrophysique à la fusion par confinement inertiel.

Lors de cette thèse, un code numérique parallèle tridimensionnel d'hydrodynamique radiative baptisé HERACLES a été développé. Il s'appuie sur le modèle M1 qui permet de traiter un rayonnement à forte anisotropie. De nombreux tests ont validé HERACLES sur une grande variété de conditions physiques, dont le régime semi-transparent et la diffusion des photons, ses résultats étant comparables aux codes Monte-Carlo. Il a ensuite été utilisé dans deux thématiques.

La première concerne les chocs radiatifs, phénomènes astrophysiques reproduits sur Terre grâce aux lasers de puissance. HERACLES a mis en évidence l'influence de différents paramètres sur l'évolution d'un tel choc : le rapport de la largeur du canal de propagation sur le libre parcours moyen de photons, l'albédo des parois... Il a ensuite contribué à l'analyse d'une expérience réalisée avec le laser PALS. Il a permis de reproduire la courbe de décélération du précurseur observée dans l'expérience ainsi que la transmission du diagnostic transverse.

La seconde thématique concerne les jets générés par les étoiles en formation et interagissant avec le nuage moléculaire environnant. Les opacités du milieu interstellaire montrant qu'une partie significative du rayonnement est absorbée, nous avons mené les premières simulations d'un jet tenant compte du transfert radiatif. Elles ont montré que le jet pouvait être fortement comprimé et que le transfert radiatif semble donc pouvoir jouer un rôle important dans sa propagation.

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Zhang, Tinglu. "Retrieval of oceanic constituents with artificial neural network based on radiative transfer simulation techniques." [S.l. : s.n.], 2003. http://www.diss.fu-berlin.de/2003/263/index.html.

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Otter, Stephen. "Simulation of the radiative flux at the Martian surface between 180 and 1100 nm." Thesis, Open University, 2010. http://oro.open.ac.uk/54218/.

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A multi-layer radiative transfer model of the atmosphere of Mars, the UVIS simulation, has been created to simulate the non-ionising radiative flux at the surface of Mars. The simulation operates over the range 180 - 1100 nm and determines the diffuse component of the surface flux using the delta-Eddington approximation. Latitude, l, and areocentric longitude, L_s, dependent abundance models of the dust and ice cloud aerosols and of the gaseous species ozone and water vapour are incorporated. Alternative aerosol distributions are also used corresponding to observations made by the Thermal Emission Spectrometer onboard Mars Global Surveyor. Studies of the variation in surface flux in response to increasing dust optical depth predict reduced surface intensities at UV wavelengths (180 - 400 nm) but at longer wavelengths the surface flux exhibits a local increase relative to the initial incident flux at optical depths < 2.5 for VIS wavelengths (401 - 750 nm) and < 6.0 for NIR wavelengths (751 - 1100 nm). This is explained in terms of the influence of aerosol scattering parameters. Enhancement of the total surface flux by -20% or greater is shown to occur at latitude and L_s values corresponding to the presence of the aphelion cloud belt and during the annual dust maximum. The potential of a surface based spectrometer to be utilised as a means of detecting the trace gases, ozone, hydrogen peroxide and methane in the atmosphere is assessed. Ozone proves the only suitable candidate and the spatial and seasonal distribution of ozone is discussed in the context of potential instrument deployment sites. The effects of varying aerosol scattering parameters on the surface flux is characterised and changes in aerosol scattering parameter 'values of < 5% are shown to be theoretically detectable by a spectrometer of sensitivity 1.0x10^-2 Wm^-2nm^-1.

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Voisin, Guillaume. "Simulation numérique de la magnétosphère des pulsars : étude détaillée de processus radiatifs." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEO015/document.

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Abstract:

Les pulsars sont des étoiles à neutron hautement magnétisées en rotation rapide produisant un rayonnement pulsé. Cette thèse est dédiée à leur magnétosphère, c'est à dire la zone proche de l'étoile à neutron, remplie d'un plasma entraîné par la rotation rapide de celle-ci. Il a été montré dès 1969 que la magnétosphère doit avoir des zones très peu denses arborant des champs électriques intenses capables d'accélérer le plasma raréfié de ces régions à des énergies très élevée le long du champ magnétique. La courbure des lignes de champ, couplé avec la rotation d'une particule autour du champ, cause un rayonnement dit de « synchro-courbure ». L'énergie est rayonnée essentiellement en photons gamma (g). Ces photons peuvent ensuite être convertis par interaction quantique photon γ-champ magnétique ou γ-γ en une paire électron-positron e+e- dont chaque composante rayonne à son tour, résultant en une cascade qui alimente la magnétosphère en plasma. Cette thèse traite particulièrement de deux phénomènes clefs de ces cascades : le rayonnement de synchro-courbure et la création de paires par interaction γγ.La théorie quantique du rayonnement de synchro-courbure est développée pour la première fois à partir des principes de base de l'électrodynamique quantique. Les paramètres compatibles avec les approximations du calcul correspondent à une large gamme de conditions physiques typiques des magnétosphères de pulsars. Les transitions quantiques sont considérées dans l'approximation continue lorsqu'elles impliquent un saut de l'impulsion de la particule dans la direction parallèle au champ, et discrète dans la direction perpendiculaire. Il en résulte un spectre tendant asymptotiquement vers les descriptions classiques des rayonnement de courbure et de synchro-courbure mais présentant des déviations très importantes lorsque les transitions discrètes dominent le rayonnement.L’interaction γγ→e+e- a été étudiée dans le cas où un gamma réagit sur un fond de photons de basse énergie. Ce mécanisme est considéré comme potentiellement important lorsque le champ magnétique n'est pas assez fort pour produire des paires par le mécanisme γ-champ magnétique. Tout indique que le fond est anisotrope, c'est pourquoi nous avons développé un formalisme permettant de prendre en compte arbitrairement les anisotropies et de produire les spectres des particules produites. Appliqué à un modèle simple d'étoile rayonnant thermiquement en X, il en résulte une dépendance forte du taux de réaction sur la direction du photon gamma.Cette thèse comprend également un modèle de chronométrage du pulsar milliseconde dans un système triple J0337+1715. Ce pulsar orbite avec deux étoiles naines blanches dont les interactions mutuelles ne sont pas négligeables. Une intégration numérique, à l'ordre newtonien et post-newtonien, a été développée pour déterminer les orbites. Un modèle complet incluant le calcul des retards du système du pulsars au télescope a été réalisé. Le modèle s'ajuste aux données de chronométrage provenant du radiotélescope de Nançay avec des résidus d'écart-type inférieur à 2 µs. Un tel système permet en principe le test du principe d'équivalence fort gravitationnel par une technique similaire à celle employée lors des expériences de laser-lune, mais avec une précision sans précédent en régime de champ fort. Ce test requiert une évaluation rigoureuse des incertitudes sur chaque paramètre, échantillonnées grâce à un code MCMC. La validation du code et l'évaluation des incertitudes sont en cours
Pulsars are highly magnetized fast rotating neutron stars producing a pulsed radiation. This thesis is dedicated to their magnetosphere, namely the zone surrounding the star and filled with a plasma dragged by the rotation of the star. It was shown as soon as 1969 that the magnetosphere must have vacuum gaps, where intense electric fields develop that are capable of accelerating the rarefied plasma to very high energies along the magnetic field. The curvature of the field lines, together with the rotation around the magnetic field, results in the so-called « synchrocurvature » radiation. The energy is mostly radiated in gamma photons (γ). These photons may then be converted by the quantum processes γ photon-magnetic field or γ-γ in an electron-positron pair e+e-, each component of which then radiates at its turn which results in a cascade that provides plasma to the magnetosphere. This thesis particularly deals with two key phenomena of these cascades : synchrocurvature radiation and γγ pairs.The quantum theory of synchrocurvature radiation is developed for the first time from the first principles of quantum electrodynamics. The range of parameters compatible with the approximations of the derivation covers a wide range of physical conditions typical of pulsar magnetospheres. Quantum transitions are considered in the continuous limit when they imply a jump of the particle impulsion parallel to the magnetic field, and discrete when the jump is in the perpendicular direction. It results in a spectrum that asymptotically tends to the classical descriptions of curvature and synchrocurvature radiations but that presents very important deviations when the discrete transitions dominate the radiation.The γγ→e+e- process was studied in the case of the reaction of a gamma photon on a soft photon background. This mechanism is considered as potentially important when the magnetic field is nopt strong enough for the γ-magnetic field process to efficiently produce pairs. The soft background is most likely anisotropic, and that is why we developed a formalism allowing to arbitrarily take into account anisotropies, as well as produce the spectra of the outgoing particles so as to be able to feed the subsequent cascade consistently. Applied to a simple model of a star radiating thermal X rays, it results in a strong dependence of the reaction rate on the direction of the gamma photon.This thesis also includes a timing model of the millisecond pulsar in a triple system J0337+1715. This pulsar orbits with two white-dwarf stars, and their mutual interactions are not negligible. It follows that a numerical integration of the orbits was developed at Newtonian and first post-Newtonian orders. A complete model including the computation of delays from the star to the telescope was realized. This model is able to fit the timing data from the Nançay (France) radiotelecope with a standard deviation of less than 2µs. In principle, such a system allows to test the strong equivalence principle by a technique similar to that employed in Lunar-laser-ranging experiments, but with an unprecedented accuracy in the strong-field regime. This test demands a careful estimate of the uncertainties on each parameter, which we sample using a MCMC code. The validation of the code and the evaluation of the uncertainties are ongoing

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Romand, Frédéric. "Simulation de la signature infrarouge des phénomènes lumineux transitoires en moyenne atmosphère." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS091/document.

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Abstract:

Encore jamais été observé, le rayonnement infrarouge moyen et lointain consécutif aux sprites a été prédit et serait lié à l’excitation des états vibrationnels de CO2. En sciences de l’atmosphère, la composition chimique peut être retrouvée par des méthodes de télédétection infrarouge. Pour la Défense, les émissions infrarouges naturelles peuvent causer de fausses alarmes à travers les systèmes de veille optronique satellitaires ou aéroportés. C’est pourquoi il est nécessaire de caractériser les émissions infrarouges des sprites. Pour cela, un modèle de cinétique plasma-vibrationnelle a été développé et couplé à un modèle de transfert radiatif atmosphérique. Celui-ci permet de simuler les effets énergétiques et chimiques consécutifs à la perturbation électrique des streamers, éléments constitutifs des sprites. Les signatures infrarouges évaluées devraient être détectables pour un observateur situé dans la stratosphère ou dans l’espace. Par ailleurs, les effets des incertitudes sur les principaux paramètres du modèle ont été quantifiés à travers une étude de sensibilité. Enfin, ces travaux ont permis de définir certaines spécifications instrumentales pour la mission HALESIS (High Altitude Luminous Events Studied by Infrared Spectro-imagery), qui aura pour but d’observer les sprites et autres phénomènes lumineux de moyenne atmosphère dans l’infrarouge
Even if it hasn’t been observed yet, the existence of emissions in the middle and far infrared following a sprite is suspected and could be related to vibrational excitation of CO2. In atmospheric sciences, the chemical composition can be retrieved through different remote sensing methods. For the Defense, natural infrared emissions could cause false alarms through airborne and spaceborne optronic detection systems. That is why it is necessary to characterize the infrared emissions of sprites. To do so, a plasma-vibrational kinetic model has been developed and coupled to an atmospheric radiative transfer model. This model allows evaluating the energetic and chemical effects following the electrical perturbation caused by the propagation of streamers, main constituent elements of sprites. The evaluated signatures could be detectable for an observer situated in the stratosphere or in space. Otherwise, the effects of the uncertainties on the principal parameters of the model have been quantified through a sensitivity analysis. Finally, this work allowed defining instrumental specifications for the future mission HALESIS (High Altitude Luminous Events Studied by Infrared Spectro-imagery), which will record hyperspectral infrared images of sprites and other middle atmosphere luminous events

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Boireau, Laurent. "Astrophysique de laboratoire : modélisation analytique et numérique du choc radiatif : expériences au moyen de lasers de puissance." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066480.

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Paul, Sreebash Chandra. "Large eddy simulation of a fuel-rich turbulent non-premixed reacting flow with radiative heat transfer." Thesis, University of Glasgow, 2008. http://theses.gla.ac.uk/203/.

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Abstract:

The aims of this thesis are to apply the Large Eddy Simulation (LES) and beta Probability Density Function (β- PDF) for the simulation of turbulent non-premixed reacting flow, in particularly for the predictions of soot and NO production, and to investigate the radiative heat transfer during combustion process applying Discrete Ordinates Method (DOM). LES seeks the solution by separating the flow field into large-scale eddies, which carry the majority of the energy and are resolved directly, and small-scale eddies, which have been modelled via Smagorinsky model with constant Cs (Smagorinsky model constant) as well as its dynamic calibration. This separation has been made by applying a filtering approach to the governing equations describing the turbulent reacting flow. Firstly, LES technique is applied to investigate the turbulent flow, temperature and species concentrations during the combustion process within an axi-symmetric model cylindrical combustion chamber. Gaseous propane (C3H8) and preheated air of 773K are injected into this cylindrical combustion chamber. The non-premixed combustion process is modelled through the conserved scalar approach with the laminar flamelet model. A detailed chemical mechanism is taken into account to generate the flamelet. The turbulent combustion inside the chamber takes place under a fuel-rich condition for which the overall equivalence ratio of 1.6 is used, the same condition was used by Nishida and Mukohara [1] in their experiment. Secondly, the soot formation in the same flame is investigated by using the LES technique. In this thesis, the soot formation is included through the balance equations for soot mass fraction and soot particle number density with finite rate kinetic source terms to account for soot inception/nucleation, surface growth, agglomeration and oxidation. Thirdly, the NO formation in the flame is studied by applying the LES. The formation of NO is modelled via the extended Zeldovich (thermal) reaction mechanism. A transport equation for NO mass fraction is coupled with the flow and composition fields. Finaly, the radiative heat transfer in the flame is investigated. Both the luminous and non-luminous radiations are modelled through the Radiative Transfer Equation (RTE). The RTE is solved using the Discrete Ordinates Method (DOM/Sn) combining with the LES of the flow, temperature, combustion species and soot formation. The computed results are compared with the available experimental results and the level of agreement between measurements and computations is quite good.

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Hua, Yulong. "Modelling and simulation of circulating fluidized bed combustors : solid segregation, radiative heat transfer and coal combustion." Perpignan, 2004. http://www.theses.fr/2004PERP0570.

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Abstract:

This dissertation aims to develop an overall mathematical model of circulating fluidized bed (CFB) combustors on up-to-date theories and experimental data of previous research work. Since solid exhibits a wide particle size distribution in a CFB boiler, a hydrodynamic model based on the semi-empirical approach is developed to approximate the local particle size distribution in CFB. The core/annulus flow structure is applied to this model and the particles in the bed are discretized into several size groups. The model accounts for the disintegration and shrinking of coal particles during the combustion process of each group of particles. It shows that coarser particles are gathered near the walls and the average particle diameter decreases along the boiler height, and this trend is more significant in the splash region. A three-dimensional model is developed to predict the bed-to-wall radiative heat transfer coefficient in the upper dilute zone of CFB combustors. The radiative transfer equation is solved by the discrete ordinates method. The Mie scattering theory is applied to calculate the absorption and scattering efficiency factors of particles existing in CFB combustors. The model considers the influences of the particle properties (including particle size distribution, particle optical constants and solid composition) on the radiative heat transfer coefficient. Simulation results show that the particle properties have significant influences on the bed-to-wall radiative heat transfer coefficient in CFB combustors. A coal combustion model is developed combined to the hydrodynamic model and heat transfer model
L'objectif de ce travail est de développer un modèle mathématique global d'une chaudière à lit fluidisé circulant (LFC) à partir des théories les plus récentes et des résultats expérimentaux issus de la bibliographie. Un modèle hydrodynamique basé sur une approche semi-empirique est développé pour estimer localement la distribution de taille de particules dans le LFC. Une structure de flux solide de type cœur/anneau est appliquée dans le modèle, et la population de particules est discrétisée en plusieurs groupes de différentes tailles. Il montre que les particules les plus grosses se regroupent près des parois et que le diamètre moyen décroît avec la hauteur dans la chaudière, et cette tendance est encore plus forte dans la zone de projections. Un modèle à trois dimensions est développé pour calculer le coefficient de transfert de chaleur par rayonnement dans la zone diluée supérieure des chaudières à LFC. L'équation de transfert radiatif est résolue par la méthode des ordonnées discrètes. La théorie de Mie est appliquée pour calculer les efficacités d'absorption et de diffusion des particules présentes dans le LFC. Le modèle traite de l'influence des propriétés des particules (distribution de taille, propriétés optiques, composition des la phase solide) sur le coefficient de transfert de chaleur par rayonnement. Les résultats de la simulation montrent que les propriétés des particules ont une influence importante sur les échanges radiatifs dans les chaudières à LFC. Un modèle de combustion de charbon combiné au modèle hydrodynamique est développé

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Deville, Pascal. "Modélisation et simulation des propriétés radiatives des sources lumineuses." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10004.

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Abstract:

La précision physique des simulations qui permet aujourd'hui de visualiser de façon réaliste un environnement géométrique donné, dépend dans un espace 3D supposé vide de deux facteurs: la précision du modèle physique qui permet de décrire les propriétés radiatives des sources lumineuses (émittance) et des surfaces (réflectance/ transmittance) de cet environnement, et la précision des calculs du transport de la lumière entre ces surfaces. Le travail de thèse présenté ici a consisté à définir un modèle de sources lumineuses permettant de simuler des systèmes d'éclairage complexes. Ce modèle prend en compte n'importe quel type de distributions spectrales (distributions continues et discontinues) et spatiales (uniformes et non uniformes). - Dans la technologie de synthèse d'image, les caractéristiques spectrales des sources lumineuses, sont aujourd'hui encore, souvent modélisées dans l'espace colorimétrique RVB. Cet espace colorimétrique ne permet pas d'obtenir des simulations précises des données spectrales car il est dépendant du dispositif d'affichage. Bien que des méthodes aient été récemment développées pour échantillonner le domaine de longueur d'onde et calculer les transferts lumineux pour un ensemble d'échantillons, elles ne permettent pas de traiter des caractéristiques spectrales complexes. Pour résoudre ce problème, nous avons proposé une méthode fondée sur une analyse préalable des spectres utilisés. Cette méthode permet de lever certaines contraintes imposées par les méthodes actuelles. - Pour prendre en compte la distribution spatiale d'énergie des sources lumineuses dans les calculs d'illumination, les méthodes classiques supposent que les distributions sont uniformes. Cette simplification est abusive car les sources artificielles n'ont précisément jamais une distribution spatiale uniforme. Pour simuler de telles sources, des modèles fondés sur les courbes goniophotométriques fournies par les constructeurs de systèmes d'éclairage ont été développés, mais ils induisent une erreur importante dans le calcul de l'illumination des surfaces proches des sources de lumière. C'est pourquoi nous avons proposé une nouvelle méthode qui s'appuie sur la modélisation géométrique précise d'un système d'éclairage (brûleur, réflecteurs, vasque), et considéré la source comme un micro-domaine de l'environnement émettant de l'énergie par l'intermédiaire d'une zone d'interface. Au sein de ce micro-domaine, la distribution spatiale d'énergie est calculée sur la zone d'interface en utilisant une méthode de projection. Les deux méthodes (distribution spatiale et distribution spectrale) proposées dans cette thèse ont été expérimentées et font actuellement l'objet de transferts industriels dans le domaine de l'ingénierie d'éclairage
The physical precision of simulations which permit the realistic visualization of a given geometric environnement depends on two factors: the precision of the physical model which describes the radiative properties of light sources (emittance) and surface (reflectance) of this environnement, and the precision of light propagation calculations between these surfaces. The work of my thesis presented here consists of defining a model for light source which permits the simulation of complex lighting system. This model takes into account any arbitrary type of spectral distributions (continuous or non-continuous) and spatial distributions (uniform or non-uniform). - In image synthesis technology today, the spectral characteristics of light sources are still often modelized in the RGB colorimetric system. This colorimetric system does not allow us to obtain precise simulations from given spectral data because it depends on display device. Methods have been recently developed to sample the wavelength domain and calculate the light propagation from this set of samplesj which however, do not permit the treatment of complex spectral characteristics. To solve this problem, we have proposed a method based upon preliminary analyse of spectrums utilized. This method removed certain constraints imposed by actual methods. -To take into account the spatial energy distribution of light sources in the illumination calculations, classical methods assume that the distributions are uniform. This simplification is unjust since artificial sources never have a uniform spatial energy distribution. To simulate this type of light sources, models based upon gonio-photometric diagram provided by the manufacturers of lighting systems have been developed. However, these methods introduce an important error in the surface illumination calculation when sources are dose to the surface. This is why we have proposed a new method founded upon a precise geometric modelization of a light fixture (lamp, reflector, lens) and consider the source like a sub-domain of this environnement which emits energy by an intermediate interface zone. Inside this sub-domain, the spatial energy distribution is calculated on the interface zone by using a projection method. The two methods (spatial and spectral distributions) actually proposed in this thesis have been experimented and will be transferred into the industrial domain further developement

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Cazier, Dorothée. "Modélisation et simulation des propriétés radiatives des surfaces : implantation et expérimentation." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10116.

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Abstract:

La prise en compte des caractéristiques physiques de réflexion des matériaux dans les équations de transfert lumineux a conduit plusieurs chercheurs à élaborer différents modèles. Ces modèles sont plus ou moins physiquement valides. Ils sont également plus ou moins faciles à mettre en oeuvre. En effet, ils doivent d'une part être exploités dans un algorithme de calcul global de transferts lumineux entre les surfaces de l'environnement géométrique à simuler, et d'autre part ils doivent permettre de paramétrer le comportement photométrique souvent complexe de ces surfaces. Notre étude porte sur la modélisation des propriétés radiatives des surfaces. Nous nous sommes concentrés plus précisément sur la mesure de ces propriétés dans le cas de surface réelles, sur la prise en compte de ces propriétés dans les calculs de simulation d'illumination et sur l'expérimentation d'un certain nombre de modèles, faite dans la perspective d'applications dans le domaine de l'ingénierie de l'éclairage
In the light transfer equation, we have to take into account the physical features of the material reflection. This have led many researchers to elaborate various models. These models are more or less physically valid; they are also more or less easy to use. In fact, on one hand they have to be processed by an algorithm of global lighting transfer between all surfaces of the geometrical environment to be simulated, and in the other hand they have to permit to determine parameters for the complex photometrical behavior of these surfaces. Our study concerns the modelisation of the radiative properties of surfaces. We focus more precisely on the properties measurement for real cases of surfaces, by taking into account these properties in the illumination simulation process and on the experimentation of a number of models, in the perspective of lighting engineering applications

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Wei, Zhiyong. "Thermo-fluid modeling and robust control of modern optic fiber drawing processes." Diss., Available online, Georgia Institute of Technology, 2004, 2004. http://etd.gatech.edu/theses/available/etd-04092004-135913/unrestricted/wei%5Fzhiyong%5F200405%5Fphd.pdf.

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Abstract:

Thesis (Ph. D.)--Mechanical Engineering, Georgia Institute of Technology, 2004.
Kok-Meng Lee, Committee Chair ; Andrei G. Fedorov, Committee Member ; William E. Singhose, Committee Member ; David G. Taylor, Committee Member ; Zhi Zhou, Committee Member. Includes bibliographical references.

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Valdivia, Valeska. "Impact of radiative transfer and chemistry on the formation of molecular clouds." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066709/document.

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Abstract:

Le milieu interstellaire (MIS) est un système extrêmement complexe. Il correspond à une échelle intermédiaire entre les étoiles et les galaxies. Le gaz interstellaire est présent dans toute la galaxie, remplissant l’espace entre les étoiles. Une grande diversité de processus couplés, comme la gravité, le champs magnétiques, la turbulence et la chimie, participe à son évolution, faisant de la modélisation du MIS un problème ardu. Une description correcte du MIS nécessite un bon traitement des équations de la magnetohydrodynamique (MHD), de la gravité, du bilan thermique et de l’évolution chimique à l’intérieur du nuage moléculaire.L’objectif de ce travail de thèse est une meilleure compréhension de la formation et de l’évolution des nuages moléculaires, et plus particulièrement de la transition du gaz atomique en gaz moléculaire. Nous avons réalisé des simulations numériques de la formation des nuages moléculaires et de la formation de l’hydrogène moléculaire sous l’influence de la gravité et de la turbulence MHD, en utilisant des estimations précises de l’écrantage par les poussières et de l’auto-écrantage par la molécule H2. Ceci a été calculé grâce à une méthode en arbre, à même de fournir une rapide estimation des densités de colonne.Nous avons trouvé que l’hydrogène moléculaire se forme plus rapidement que prévu par les estimations classiques du fait de l’augmentation de densité locale provoquée par les fluctuations turbulentes du gaz. L’hydrogène moléculaire, formé à des densités plus élevées, peut alors migrer vers les régions plus chaudes et moins denses.Les densités de colonne totale d’hydrogène moléculaire montrent que la transition HI-H2 se produit à des densités de colonne de quelques 10^20 cm−2. Nous avons calculé les populations des niveaux rotationnels de H2 à l’équilibre thermique et intégré le long de plusieurs lignes de visée. Ces résultats reproduisent bien les valeurs observées par Copernicus et FUSE, suggérant que la transition observée et les populations excitées pourraient être une conséquence de la structure multi-phasique des nuages moléculaires. Comme la formation de H2 précède la formation des autres molécules, le H2 chaud pourrait permettre le développement d’espèces endothermiques et éventuellement expliquer certains aspects de la richesse moléculaire observée dans l’ISM
The interstellar medium (ISM) is a highly complex system. It corresponds to an intermediate scale between stars and galaxies. The interstellar gas is present throughout the galaxy, filling the volume between stars. A wide variety of coupled processes, such as gravity, magnetic fields, turbulence and chemistry, participate in its evolution, making the modeling of the ISM a challenging problem. A correct description of the ISM requires a good treatment of the magnetohydrodynamics (MHD) equations, gravity, thermal balance, and chemical evolution within the molecular clouds.This thesis work aims at a better understanding of the formation and evolution of molecular clouds, specially how they become "molecular", paying particular attention to the transition HI-to-H2. We have performed ideal MHD simulations of the formation of molecular clouds and the formation of molecular hydrogen under the influence of gravity and turbulence, using accurate estimates for the shielding effects from dust and the self-shielding for H2, calculated with a Tree-based method, able to provide fast estimates of column densities.We find that H2 is formed faster than predicted by the usual estimates due to local density enhancements created by the gas turbulent motions. Molecular hydrogen, formed at higher densities, could then migrate toward low density warmer regions.Total H2 column densities show that the HI-to-H2 transition occurs at total column densities of a few 10^20 cm−2. We have calculated the populations of rotational levels of H2 at thermal equilibrium, and integrated along several lines of sight. These two results reproduce quite well the values observed by Copernicus and FUSE, suggesting that the observed transition and the excited populations could arise as a consequence of the multi-phase structure of molecular clouds. As H2 formation is prior to further molecule formation, warm H2 could possibly allow the development of a warm chemistry, and eventually explain some aspects of the molecular richness observed in the ISM

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Cavalcanti, Miranda Flavia [Verfasser], Johannes [Akademischer Betreuer] Janicka, and Pedro [Akademischer Betreuer] Coelho. "Large Eddy Simulation of Turbulent Reacting Flows With Radiative Heat Transfer / Flavia Cavalcanti Miranda ; Johannes Janicka, Pedro Coelho." Darmstadt : Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt, 2019. http://d-nb.info/1177241684/34.

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Lu, Miao-Ling Seinfeld John H. "Large-eddy simulation of marine cumulus and stratocumulus and study of humidity halos and aerosol indirect radiative effect /." Diss., Pasadena, Calif. : California Institute of Technology, 2005. http://resolver.caltech.edu/CaltechETD:etd-03172005-152448.

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Félix, Sophie. "Hydrodynamique radiative & Application à l'étude de l’interaction pulsations-convection." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112346/document.

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Abstract:

Les Céphéides sont des étoiles pulsantes utilisées pour calculer les distances dans l'univers (notamment dans le Groupe Local). Elle font partie de la bande d’instabilité du diagramme de Hertzsprung-Russell. Le mécanisme κ (où κ désigne l’opacité du milieu), proposé par Eddington en 1917 pour expliquer ces variations périodiques de rayon et luminosité, est encore mal connu dans lecas de Céphéides froides (bord rouge de la bande d’instabilité) présentant une zone convective en surface.Cette thèse consiste à effectuer des simulations 3D de ces étoiles afin d’étudier l’interaction entre leurs pulsations radiales acoustiques et la convection de surface. On se ramène à un cas simple : l’étude de la propagation de modes acoustiques dans une boite cartésienne dont une partie est convective.Nous utilisons le code Heracles développé au CEA par Édouard Audit, que nous avons complété (ajout d’une étape de dissipation, passage à l’ordre 2 en temps pour l’étape de conduction).Pour valider notre code et notre modèle de Céphéide, nous reproduisons les résultats de Gastine & Dintrans (2011b) à 1D (cas purement radiatifs) et 2D (avec convection) : certaines simulations instables au κ-mécanisme (avec une saturation non-linéaire aux temps longs à 1D) redeviennent stables à 2D à cause de l’influence de la convection. La bande d’instabilité théorique du diagramme de Hertzsprung-Russell est donc trop étroite à 2D.L’hypothèse à vérifier était alors que ces Céphéides retrouvent une certaine instabilité et une saturation non-linéaire lors de simulations 3D. En effet, il est connu que les simulations 2D et 3D de convection différent à bas nombre de Prandtl, ce qui est notre cas. Dès lors, nous montrons que les panaches de convection sont en effet moins forts à 3D et ne perturbent pas autant les pulsations. On retrouve ainsi des simulations instables. Le bord rouge de la bande d’instabilité théorique est donc plus proche du bord observé à 3D qu’à 2D.Enfin, nous montrons que les modèles 1D de convection dépendante du temps de Stellingwerf (1982) et de Kuhfuss (1986) donnent des résultats similaires lorsqu’il s’agit de reproduire le profil de flux convectif des simulations 3D, lorsque la simulation présente des mouvements d’ensemble de type κ-mécanisme. Les deux modèles peinent cependant à reproduire les valeurs de ce flux convectif de manière convaincante. Cela justifie l’importance des simulations 3D
Cepheids are pulsating stars used to calculate distances in the universe (more precisely in the Local Group). They are part of the Hertzsprung-Russell diagram’s instability strip. Their periodic variations (of luminosity and radius) are well explained by κ-mechanism, first suggested by Eddington (1917). But cold Cepheids (red edge of the instability strip) have a convective zone near their surface that affects their pulsation properties.Therefore, this PhD. thesis aims at performing 3D simulations of simplified Cepheids to study the interaction between surface convection and radial pulsations. We actually study the propagation of acoustic modes in a cartesian box partially convective.For this, we use Heracles, a hydrodynamical code developed in CEA, France, by Edouard Audit. We had to complete the code with a dissipation step and a second order (in time) conduction step (which was already available as a first order method).To validate the code and the Cepheid model used, we reproduce Gastine & Dintrans (2011b) results in 1D (radiative cases) and 2D (with convection): some setups that are unstable for κ-mecanism (with nonlinear saturation in 1D simulations) are stable in 2D thanks to convection. The theoretical Hertzsprung-Russell diagram’s instability strip is then too narrow in 2D.The hypothesis for this work was that those Cepheids would be unstable again (with saturation) in 3D due to the fact that convection grows weaker when convective plumes are 3D. 2D and 3D simulations are indeed different when Prandtl number is low as it is in our simulations. We show that pulsations are indeed not quenched anymore and that simulations are unstable. Theoretical 3D instability strip is then closer to the observed one than 2D strip was.Finally, we show that the 1D models of time-dependant convection from Stellingwerf (1982) and Kuhfuß (1986) give similar results for the convective flux of 3D convection with κ-mecanism. But none of them is able to give the exact values. That means that 3D simulations are indeed precious

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Poitou, Damien. "Modélisation du rayonnement dans la simulation aux grandes échelles de la combustion turbulente." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT035G/document.

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Abstract:

La simulation de la combustion turbulente connait un nouvel essor avec l'introduction de la Simulation aux Grandes Échelles (SGE) qui permet de prédire l'évolution in stationnaire de l'écoulement réactif turbulent. Dans ce contexte la prise en compte du rayonnement soulève des questions d'ordre a la fois fondamental et pratique. En effet les processus physiques du rayonnement et de la combustion sont de nature radicalement différente : la combustion est contrôlée par des échanges locaux sur une durée finie, alors que le rayonnement est instantané et fait intervenir des échanges a distance. En premier lieu il convient de s'interroger sur l'impact de la modélisation SGE de la combustion turbulente sur le rayonnement. Cette question est traitée dans le cadre plus général de l'interaction rayonnement-turbulence. A partir d'études théoriques et numériques, il est montre que cette interaction est faible et qu'une solution SGE peut être directement utilisée pour un calcul radiatif, sans modélisation supplémentaire. Il s'agit ensuite de mettre en place de façon pratique le couplage in stationnaire rayonnement-combustion turbulente. Un point clé est la réduction du temps de calcul pour le rayonnement, et diverses stratégies sont proposées. En particulier un nouveau modèle spectral est introduit, utilisant une technique de tabulation et garantissant un niveau de précision suffisant. Le temps de calcul radiatif a ainsi été réduit de deux ordres de grandeur, permettant la réalisation d'un calcul couple sur une configuration de flamme pré-melangée turbulente
Simulation of turbulent combustion has gained high potential with the Large Eddy Simulation (LES) approach, allowing to predict unsteady turbulent reactive flows. In this context, taking into account radiation rises new fundamental and practical questions. Indeed the physics involved in radiation and in combustion are completely different : combustion is controlled by local exchanges and finite times whereas radiation is instantaneous and is based on non-local exchanges. In a first step, the impact of LES modelling of turbulent combustion on radiation is regarded. This question is treated in the more general frame of the turbulence-radiation interaction. From theoretical and numerical studies, it is shown that this interaction is weak in the LES context so that LES solutions can be directly coupled to radiative calculations, without further modelling. Then the unsteady coupling of radiation and turbulent combustion is realised. A key point is the reduction of calculation time of radiation, and several strategies are proposed. In particular a new global spectral model is introduced, using a tabulation technique and ensuring a sufficient level of accuracy. The radiative time calculation is finally decreased by two orders of magnitude, enabling the realization of a coupled calculation of a turbulent premixed flame

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Kabbaj, Narjisse. "Etude du transfert radiatif d'un plasma thermique d'air : influence des propriétés radiatives dans la modélisation d'un arc libre." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30024.

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Abstract:

Dans la simulation des arcs électriques, une estimation de la contribution radiative est indispensable pour fournir une description satisfaisante du comportement thermique du plasma. La prédiction précise de la divergence du flux radiatif (DFR) est essentielle pour déterminer l'évolution de la température de l'arc. Afin de décrire avec précision les effets radiatifs, la résolution de l'équation de transfert radiatif (ETR) est nécessaire moyennant la connaissance du coefficient d'absorption du milieu. Malheureusement, ce coefficient étant dépendant de la température et de la longueur d'onde, cette équation s'avère complexe à résoudre et coûteuse en temps de calcul. De nombreuses méthodes approximatives sont ainsi développées pour simplifier le calcul des propriétés radiatives. Dans ce travail, nous décrivons finement le spectre d'un plasma d'air avec près de 7.106 points en fréquence (ou longueur d'onde). A partir de ce découpage, nous calculons la DFR, soit à partir de la méthode approchée du coefficient d'émission nette (CEN) basée sur une simplification géométrique du plasma, soit à partir de coefficients moyens d'absorption (CMA) obtenus après découpage du spectre en 6 intervalles spectraux utilisant différentes moyennes (Classique, Planck, Planck modifiée et Rosseland), soit à partir d'un calcul " exact " correspondant à la résolution directe de l'ETR. Les calculs sont réalisés pour 9 configurations simples en 1D simulant un plasma cylindrique dont la température ne varie qu'en fonction du rayon. Les différentes étapes de calcul y sont présentées mettant en évidence l'influence de certains paramètres comme la largeur et la température maximale du profil de température, la pression, les vapeurs de cuivre .... Une grande partie de ce travail porte sur la comparaison des résultats obtenus par le calcul " exact " avec ceux déduits des différentes méthodes approchées dans le but de valider leur utilisation ainsi que leur précision. Cette comparaison nous a permis de développer une méthodologie d'optimisation apportant des améliorations au calcul des méthodes approchées (CEN et CMA) permettant ainsi une meilleure description du rayonnement. Enfin, ce travail présente le développement d'un modèle d'arc libre 2D axisymétrique résolvant les équations de Navier-Stockes et de Maxwell par la méthode des volumes finis. Celui-ci permet une comparaison entre la méthode du CEN et la méthode P1 qui tient compte de l'absorption du rayonnement des zones froides
In the simulation of electrical arc, the representation of radiative contribution is essential to provide a satisfactory description of the thermal behavior of the plasma. The accurate prediction of the radiative emission is essential to determine the evolution of the arc temperature. For a precise description of radiative effect, a resolution of the Radiative Transfer Equation (RTE) , is necessary necessary with knowledge of the absorption coefficient. Unfortunatly, the complexity of this coefficient - dependent on temperature and wavelenghth- makes this equation impossible to solve in term of computational cost. This is why many approximative methods are developed to simplify the calculation of the radiative properties. In this work, we have carried out a detailed description of the spectrum of an air plasma with about 7.106 points on frequency. From this description, we have calculated the divergence of the radiative flux either from the net emission coefficient (NEC) based on a geometric simplification of the plasma, or from the mean absorption coefficients (MAC) calculated after a division of the spectrum into 6 intervals in which we have used different mean functions (Classic, Planck, Planck Modified and Rosseland), or from an exact calculation corresponding to a direct solution of the RTE. This is why many approximative methods were developed to reduce numerical demands . The calculations have been done for 9 simplified configurations in 1D assuming a cylindrical plasma for which the temperature profile varies only with the radius. The different steps of the work are presented and highlight the influence of several parameters such as the temperature profile, the pressure, the copper vapors.... A great part of this work deals with the comparison between the results obtained from the exact resolution with the results deduced from the other approaches in order to validate the use and the accuracy of the different methods. This comparison allowed us to develop an optimization methodology providing improvements to the calculation of the approximate methods (NEC and MAC) allowing a better description of the radiative properties. Finally, this work presents the development of an axisymmetric 2D free-burning arc model solving the Navier-Stockes and Maxwell equations by the finite volume method. This model allows a comparison between the NEC method and the P1 method which takes into account the absorption of radiation in the cold areas

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Nguyen, Hung Chinh. "Simulation de modèles hydrodynamiques et de transfert radiatif intervenant dans la description d'écoulements astrophysiques." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112073.

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Abstract:

Ce sujet concerne un travail pluridisciplinaire mathématique et astrophysique. Le but de cette thèse est l'étude des modèles d'hydrodynamique radiative dont l'application est bien évidemment très vaste en physique et astrophysique. Les modèles M1-multigroupes sont explorés pour décrire le transfert radiatif sans faire à priori d'hypothèse sur la profondeur optique du milieu. L'intérêt qui découle directement de ce travail est le développement du code d'hydrodynamique radiative HADES 2D permettant le calcul massivement parallèle. Il autorise des simulations dans des configurations astrophysiques réalistes en termes de nombre de Mach et de contraste de densité et de température entre les différents milieux. Nous nous sommes concentrés sur deux applications intéressantes : les jets d'étoiles jeunes et les chocs radiatifs dont les premières simulations seront présentées
This topic is a multidisciplinary work between mathematics and astrophysics. The aim of this thesis is the study of radiation hydrodynamic models of which application is obviously very broad in physics and astrophysics. M1-multigroup models are explored to describe the radiative transfer without a priori assumption on the optical depth of the medium. The interest ensuing directly from this work is the development of a radiation hydrodynamic code, namely HADES 2D, for massively parallel computing. It allows simulations in realistic astrophysical configurations in terms of Mach number, density and temperature contrasts between different environments. We focused on two interesting applications: the jets from young stars and the radiative shocks of which first simulations will be presented

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Gallen, Lucien. "Prediction of soot particles in Gas Turbine Combustors using Large Eddy Simulation." Thesis, Toulouse, INPT, 2020. http://www.theses.fr/2020INPT0058.

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Abstract:

Les futures réglementations en termes d'émission de polluants, notamment sur les particules fines (PM), qui s'appliquent aux chambres de combustion de nouvelle génération nécessitent de nouvelles approches de conception. Afin de réduire la formation des particules de suies, la compréhension des processus de formation et de transports des particules est nécessaire. La chimie et la dynamique de ces particules de suies dépendent fortement de la taille et de la morphologie de celle-ci, leur prédiction requière donc calculer la distribution en taille des particules. Pour cela, des méthodes Eulériennes sont utilisées (Moments, Sectionnels), ou des méthodes stochastiques Lagrangiennes sont proposées. Dans ce travail, une méthode semidéterministique basée sur l'approche Lagrangienne est proposée. Parallèlement, une description précise de la chimie, notamment pour les précurseurs de suies nécessaire aux modèles détaillés de formation de suies est développée. La méthodologie incluant la description des précurseurs de suies et le transport de celles-ci est calculée dans deux configurations de type aéronautiques. La première est la configuration FIRST, une flamme étudiée au DLR opérant à haute pression dans un milieu confiné et stabilisée à l'aide d'un swirleur. L'impact du choix du précurseur de suies ainsi que la prise en compte des transferts radiatifs est évaluée. La température et la fraction volumique des suies sont en accord avec les mesures expérimentales. La seconde configuration est le bruleur UTIAS Jet A-1 où le Jet A-1 est un carburant aéronautique, il est caractérisé par une flamme swirlée diphasique et étudié à l'université de Toronto au Canada. La simulation aux grandes échelles de cette configuration procure de nouvelles connaissances sur la formation des particules des suies dans les flammes turbulentes diphasiques. Un très bon accord avec les données expérimentales est observé pour cette configuration concernant les particules de suies
Expected stringent legislation on particulate matter (PM) emission by gas turbine combustors is currently motivating considerable efforts to be better understand, model and predict soot formation. This complex phenomenon is very difficult to study in detail with experiment, and numerical simulation is an essential complementary tool. Considering that the chemistry of soot particles strongly depends on their size, the numerical prediction of soot formation requires the description of their size distribution. To do so, either Eulerian methods (sectional or moments) or stochastic Lagrangian approaches are reported in the literature. In the present work, a far more simple semi-deterministic Lagrangian approach is proposed. An accurate description of the gaseous phase including first Polycyclic Aromatic Hydrocarbons is also developed as a necessary input to detail soot model. The combination of reduced chemistries with Lagrangian soot tracking is applied to canonical laminar sooting flames, later to two complex configurations representative of an aeronautical combustors. The first one is the FIRST configuration, a gaseous confined pressurized swirled flame studied experimentally at DLR. Impact of precursors species and radiative transfers through the resolution of Radiative Transfer Equation (RTE). Good predictions are obtained compared to experiments for predicted temperature and soot volume fraction. The second target configuration is the UTIAS Jet A-1 burner and corresponds to a confined turbulent spray flame burning aviation jet fuel A-1 studied experimentally at UTIAS Toronto. LES of this configuration provides a qualitative and quantitative understanding of soot evolution in turbulent spray flames. Numerical predicted soot volume fraction using Lagrangian soot tracking and an ARC mechanism including pyrolysis method is compared to experimental measurements. Results show the ability of the proposed methodology relying on ARC chemistry for Jet A-1 including pyrolysis method and Lagrangian soot tracking, to predict accurately soot compared to available measurements

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Gonzalez, Michel. "Contributions à la simulation numérique d'écoulements avec combustion." Rouen, 1986. http://www.theses.fr/1986ROUES011.

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Abstract:

On utilise une méthode numérique applicable au calcul des écoulements réactifs, instationnaire, de type volumes finis, implicite à pas fractionnaires, adaptée à des configurations bidimensionnelles variées. On propose un nouveau modèle de combustion de type lagrangien prenant en compte une distribution des temps de la turbulence. Le problème de l'interaction convection rayonnement (des produits de combustion) est abordé sous l'angle des temps caractéristiques associés aux transferts convectif et radiatif. Un modèle (méthode de flux) associé de l'aérothermochimie met en évidence l'importance du transfert radiatif dans les dispositifs industriels de chauffe

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Lebhertz, Dorothée. "Modes de décroissance des réactions de capture radiative résonnantes des collisions 12C+12C et 12C+16O." Strasbourg, 2009. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2009/LEBHERTZ_Dorothee_2009.pdf.

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Abstract:

Mon travail contribue à la recherche du lien entre résonances étroites et états moléculaires dans les systèmes 12C+12C et 12C+16O proches de la barrière de Coulomb via le processus de capture radiative. Ce mécanisme permet de sonder à la fois la voie d’entrée par son recouvrement avec les états du noyau composite et la nature des états alimentés via les transitions électromagnétiques. Les expériences ont été réalisées au laboratoire Triumf (Canada) afin d’utiliser le spectromètre à 0° Dragon et l'ensemble de 30 BGO associés. Les résultats présentent pour la première fois le spectre de décroissance complet de la capture radiative et montrent en particulier qu’une branche importante (>50% du flux γ) décroit vers des états quasi-liés autour de 10-11 MeV. En utilisant le code de transport Geant3 pour décrire l’ensemble de l’appareil de détection, j’ai proposé trois scénarii de décroissance : l’un, purement statistique, le deuxième, résonnant, à spin d’entrée unique, et le dernier basé sur un modèle cluster. J’ai ainsi déterminé les spins d’entrée ainsi que les sections efficaces totales de capture radiative. J’ai également effectué des calculs Hartree Fock dépendant du temps pour étudier le mécanisme de réaction et déterminer le temps de vie dinucléaire de ces réactions. Mon étude se termine par des calculs de simulation GEANT4 étudiant la fonction de réponse du futur multidétecteur PARIS, basé sur l’utilisation des nouveaux cristaux scintillants de LaBr3 qui sera installé auprès de Spiral2. Mes résultats montrent que la résolution et l’efficacité de ce futur détecteur permettra de statuer parmi les différents scénarii proposés dans ce travail
My work contributes to the search for the link between narrow resonances and molecular states in the 12C+12C and 12C+16O systems near the Coulomb barrier making use of the radiative capture. This mechanism allows to probe both the entrance channel by its overlap with the states of the composite nuclei and the nature of the states fed via electromagnetic transitions. The corresponding experiments were performed at TRIUMF (Canada) and used the 0° Dragon spectrometer and the associated 30 BGO array. The results show for the first time the complete radiative capture decay scheme and demonstrate in particular that a significant part (> 50% of the γ-flow) decreases to quasi-bound states around 10-11 MeV. Using the Geant3 transport code to model the whole experimental apparatus, I have proposed three decay scenarii: the first one is purely statistical, the second, resonant, with a unique entrance spin, and the last one based on cluster models. I have thus determined the entrance spins and the total radiative capture cross sections. I have also performed Time Dependent Hartree Fock calculations to study the reaction mechanism and determine the dinuclear lifetime for these reactions. My study concludes with GEANT4 calculations of the response function of the future multidetector PARIS, based on the use of new LaBr3 scintillating crytstals which will be installed at Spiral2 (Ganil, France). My results show that the resolution and efficiency of the future detector will allow to disentangle the different scenarii proposed in this work

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Robert, Clément. "Simulations numériques de disques protoplanétaires : prédictions théoriques pour interprétation observationnelle." Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://www.theses.fr/2020COAZ4071.

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Abstract:

A ce jour, plusieurs milliers de planètes ont été identifiées hors de notre propre système solaire. Leur formation n’est donc pas un événement rare. On connait également nombre de très jeunes étoiles en pleine formation, entourée de reliquats de gaz et de poussière, prenant la forme de disques sont l’action de la force centrifuge. C’est dans ces disques que les planètes naissent, accumulant la matière environnante. Si les différentes étapes de la croissance de ces agrégats, de grains micrométriquesjusqu’à des dimensions planétaires sont relativement bien identifiées, de nombreux obstacles parsèment ce chemin. En effet, les solides de petites tailles ont tendance à accreter rapidement (en quelques millions d’années) sur l’étoile. C’est aussi le cas (mais pour des raisons différentes) des objets de masses planétaires, qui cèdent leur moment cinétique au disque qui entoure l’étoile. Dans cette thèse, j’étudie des solutions possibles à de tels problèmes au moyen de simulations hydrodynamiques. Je montre que, contrairement à une idée reçue, la migration des planètes géantes n’accompagne pas le transportvisqueux du disque. De plus, je mets en évidence que l’accrétion de la planète elle-même n’affecte pas significativement sa vitesse de migration. Ensuite, je traite d’un scenario favorable à l’aggrégation constructive de la poussière, à savoir les vortexs de Rossby, dont l’existence est encore débattue du fait d’un manque de contrainte observationnelle. Je montre que de telles structures pourraient être identifiées à travers plusieurs observables, parmi lesquelles les signatures dynamiques par effet Doppler. En m’appuyant sur un post-traitement par transfert radiatif, je prédis en outre des signatures détectablespar des observations interférométriques de l’émission thermique, ainsi que les structures polarimé-triques attendues pour ces vortexs. Enfin, je consacre un ultime chapitre à la description de mes plus importantes contributions aux logiciels libres que j’ai utilisé au cours de ma thèse
To this day, thousands of planets have been identified outside of our own solar system. Theirformation is thus not an unlikely occurence. A number of still-forming young stars are also known,circled by remnants of gas and dust which are shaped by centrifugal forces into disk-like objects. Inthose disks, planets are born as they accumulate nearby material. Although the successive steps of thisevolution, from micrometric grains to planet-sized objects are relatively well identified, the remainingchallenges are numerous. Indeed, small size solids tend to rapidly accrete (in a few million years) ontothe star. It is also the case (albeit for different reasons) of planet-mass objects, which concede theirangular momentum to the circumstellar disk. In this thesis, I study possible solutions to such problemsthrough hydrodynamical simulations. I show that, contrary to a received idea, migration of giantplanets does not follow the viscous spreading in the disk. Moreover, I highlight that planetary accretiondoes not significantly affect migration rates. Then, I deal with a scenario that favours constructiveagregation of dust, namely Rossby vortices, whose existence is still debated for we lack observationalconstraints. I show that such structures could be identified through a handful of observables, amongwhich dynamical signatures seen in Doppler shifts. Using radiative transfer as a post-processing meth-od,I provide additional predictions for signatures in interferometric observations of thermal emission, aswell as polarimetric features of those vortices. Finally, I dedicate my last chapter to describing my maincontributions to open source projects that I used throughout my thesis

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Havet, Michel. "Etude du couplage thermique par conduction-convection-rayonnement dans une enceinte en présence d'une source radiative : application au chauffage de halls industriels par panneaux radiants." Poitiers, 1995. http://www.theses.fr/1995POIT2255.

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Abstract:

Ce travail a concerne le chauffage des locaux de grandes dimensions par panneaux radiants suspendus au plafond. Notre objectif etait de mettre au point des outils numeriques afin d'etudier d'une part le couplage entre les emetteurs radiants et l'enveloppe du local, d'autre part le confort thermique resultant de ce procede de chauffage. Nous avons elabore un modele thermique simplifie qui prend en compte le rayonnement de surface, la conduction et la convection par l'intermediaire de coefficients d'echange. Nous avons notamment pu mettre en evidence l'influence de la position des panneaux radiants sur les temperatures de parois. Un processus iteratif entre ce modele thermique et un modele numerique resolvant les equations de navier-stokes a ete automatise. Il nous a permis de montrer que les vitesses sont faibles dans le cur de la cavite et plus importantes le long des parois. Nous avons egalement constate que le chauffage par panneaux radiants n'entraine pas de stratification thermique au sein du local. Ces resultats nous ont incites a etudier le transfert thermique a la paroi. Dans un modele parabolique resolvant les equations de la couche limite, nous avons implante deux modeles algebriques de turbulence. Ceci a permis de mettre en evidence l'influence de la non-uniformite de la temperature de paroi sur le transfert de chaleur. Les correlations issues de cette etude ont ete introduites dans le modele thermique ; elles ont permis d'obtenir des resultats en accord avec une modelisation fine des phenomenes convectifs et avec des resultats experimentaux. Nous avons egalement mis au point un modele pour calculer trois criteres de confort thermique: la temperature resultante, l'asymetrie de rayonnement et l'eclairement maximal admissible. Nous avons pu mettre en evidence, dans un cas reel de halls industriels, la grande influence de la position des panneaux radiants sur le confort thermique

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Vehil, Raoul. "Etude de l'effet radiatif de l'aerosol dans la couche limite atmospherique." Toulouse 3, 1987. http://www.theses.fr/1987TOU30259.

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Abstract:

Le travail presente est centre sur la situation ou l'effet radiatif des aerosols modifie la structure de la couche limite atmospherique. Trois situations sont etudiees: le cas des brumes seches, le cas des aerosols urbains et la cas du brouillard. La simulation numerique et l'approche experimentale conduisent au developpement ou la mise au point de programmes de calcul du transfert radiatif

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Nguyen, Hoang Quan. "Modélisation et simulation du remplissage de moules verriers : "Prise en compte du transfert radiatif"." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL054N/document.

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Abstract:

L’objet de ce travail est de proposer un modèle adapté pour la simulation du remplissage de moules qui réponde au meilleur compromis entre temps de calcul et précision des résultats. La difficulté est double. Il faut prendre en compte le phénomène de remplissage qui est un problème complexe à frontières libres et les spécificités liées au Verre : viscosité fortement thermodépendante et température de fusion élevée qui nécessite de prendre en compte le rayonnement. Le Chapitre I est consacrée à la partie écoulement du Verre liquide. La bibliothèque numérique Aquilon/Thétis, adaptée pour traiter ce type de problèmes et les couplages thermique air/verre/parois, a été utilisée (Méthode V.O.F pour le suivi de l’interface, méthodes de type Lagrangien augmenté/Projection vectorielle pour le couplage Vitesse-Pression). Pour l’aspect radiatif, différentes approches sont proposées : conductivité radiative équivalente (Chapitre II), méthode explicite directe pour la validation (Chapitre III) et méthode d’harmoniques sphériques ou méthode PN (Chapitre IV). Dans le Chapitre V, la méthode PN retenue est validée dans des cas simples et est appliquée ensuite à des cas avec couplage convectif en géométries complexes et obstacles semi-transparents (1D, 2D et 3D, 2D axi-symétrique et milieu non gris). Une version P1 modifiée est présentée. Les résultats sont assez proches de ceux donnés par la méthode P3 avec des temps de calcul modestes. L’intérêt de ce modèle est qu’il est facilement intégrable dans des codes numériques existants : une seule équation différentielle du second ordre stationnaire à résoudre en 3D
The aim of this study is to propose an adapted model for the simulation of mould filling that must be a compromise solution between computational time and results accuracy. The double difficulty is to take into account the filling phenomenon that is a complex problem due to the presence of free boundaries and to the Glass specificities: viscosity that is highly thermal dependant and high melting temperature that requires taking into account radiation effects. Chapter I is devoted to the melting Glass flow. The numerical libraries Aquilon/Thétis, adapted for solving such type of problems and the thermal coupling between Air/Glass/Walls, has been used. (V.O.F method for front tracking, Augmented Lagrangian/Vector Projection methods for solving Pressure/Velocity coupling). For radiative aspect, different approaches are proposed: equivalent radiative conductivity (Chapter II), direct explicit method for validation (Chapter III) and spherical harmonics method or PN method (Chapter IV). In the Chapter V, the selected PN method is validated through simple cases and is then applied in other cases with convective coupling in complex geometries including semi-transparent inclusions (1D, 2D and 3D, 2D axi-symmetric and non grey medium). A P1 modified version is presented. The results are close to those given by P3 method but with reduced computational time. The main interest of this model is that it can be easily implemented in existing numerical codes: a single stationary second order partial differential equation to solve in 3D

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Collin, Anthony. "Transferts de chaleur couplés rayonnement - conduction - convection : Application à des rideaux d'eau soumis à une intense source radiative." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00101144.

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Abstract:

Ce travail est consacré à la simulation des transferts couplés, rayonnement-conduction-convection dans un milieu gaz - gouttelettes, semi-transparent, non gris, absorbant et diffusant. L'application de ce travail porte sur l'étude des rideaux d'eau utilisés en protection contre les incendies. En vue d'une optimisation, une étude fine des interactions rayonnement - matière est menée.

Le but est de contribuer à la compréhension des phénomènes d'interaction, ainsi qu'à la réalisation d'outils prédictifs fiables simulant le comportement de sprays anti-incendie.

La description des transferts couplés de masse, quantité de mouvement et d'énergie est faite à partir d'une simulation eulérienne lagrangienne. Le modèle de propagation du rayonnement associe la théorie de Mie, le modèle Ck et une évolution de la méthode de Monte Carlo, nommée MMC 2.2, qui permet de bien prendre en compte la propagation du rayonnement dans un milieu de propriétés radiatives hétérogènes. Cette nouvelle version est validée puis comparée avec les autres techniques de type MMC déjà existantes dans la littérature. Ce travail met ensuite en avant les problèmes de simulations numériques liés à la modélisation 3D du transfert radiatif dans un milieu où la fonction de phase est fortement anisotrope (caractéristique de gouttes d'eau).

Une étude complète (dynamique, thermique et rayonnement) permet la validation du code de calcul avec des données expérimentales. Puis, plusieurs configurations sont testées en vue d'améliorer l'atténuation du rayonnement (rampes, doubles rampes, augmentation du débit, différentes granulométries, ...)

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Navarro, Ruiz Juan Miguel. "Discrete-time modelling of diffusion processes for room acoustics simulation and analysis." Doctoral thesis, Universitat Politècnica de València, 2012. http://hdl.handle.net/10251/14861.

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Abstract:

Esta tesis está centrada en el modelado de la acústica de salas en espacios cerrados mediante el uso de una ecuación de transferencia radiativa y una ecuación de difusión En este trabajo se investiga cómo a través de estos modelos teóricos se pueden simular el campo sonoro en espacios complejos. Recientemente, el modelo de la ecuación de fusión ha sido prppuesto para ser utilizado en el modelado de la acústica de salas con superficies que reflejan el sonido de forma totalmente difusa. Este enfoque del uso de la ecuación de la disusión de sido intensamente investigado en los últimos años, ya que proporciona una alta eficiencia y flexibilidad para simular las distribuciones del campo sonoro en diferentes tipos de salas; sin embargo, sólo se han realizado unas pocas investigaciones con el objetivo de indagar sobre la precisión y las limitaciones de este método alternativo. Por lo tanto, en primer lugar se presenta un modelo basado en la ecuación de transferencia por radiación siendo meta principal el unificar una amplia gama de métodos geométricos de modelado de acústica de salas. Además, esta tesis está especialmente dedicada a establecer las bases y suposiciones que permitan obtener un modelo de difusión acústica como particularización del modelo de transferencia radiativa con el objetivo de conseguir una descripción clara y adecuada de sus ventajas y limitaciones desde el punto de vista teórico. Este trabajo permite enlazar directamente al modelo de la ecuación de difusión con el grupo de métodos de la acústica geométrica reforzando sus características y permitiendo una adecuada comparación con estos métodos ampliamente reconocidos. Una vez realizado este análisis teórico, esta tesis también se dedica a cuestiones relativas a la implementación numérica del modelo acústico de la ecuación de difusión . En este trabajo, se modela el campo sonoro a través de esquemas en diferencias finitas. Los resultados de este estudio proporcionan soluciones simples y practicas que muestran unos requerimientos computacionales bajos tanto de consumo de memoria como de tiempo.
Navarro Ruiz, JM. (2012). Discrete-time modelling of diffusion processes for room acoustics simulation and analysis [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14861
Palancia

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Refahi, Sorour. "Développement d'un code de transfert radiatif et de son couplage avec un code LES." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00832350.

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Abstract:

Les transferts radiatifs jouent un rôle important dans les chambres de combustion des installations industrielles. En effet, il existe un couplage fort entre la combustion turbulente et le rayonnement. Dans le but d'étudier ce couplage, le code Rainier est développé pour les calculs de pertes par rayonnement dans un écoulement réactif dans des géométries complexes. Ce code repose sur des simulations aux grandes échelles (LES) de la combustion turbulente. Il est basé sur les maillages tétraédriques non structurés. Le modèle de rayonnement appliqué à la modélisation des propriétés radiatives des gaz est le modèle CK (Correlated-k). La méthode statistique de Monte-Carlo (ERM) est utilisée pour résoudre l'équation de Transfert du Rayonnement (ETR). Le code de rayonnement est parallélisé et il montre une réponse linéaire en fonction du nombre de processeurs très proche de la réponse idéale. Une méthode de couplage de code de rayonnement avec le code de combustion LES est développée. Chacun des codes a sa propre logique d'architecture et de développement. En conséquence, le couplage entre les deux domaines d'étude est réalisé de telle façon que les échanges des données et les synchronisations entre eux soient assurés. Les résultats obtenus à partir du couplage des sur une chambre de combustion d'hélicoptère sont présentés. Nous avons montré que le rayonnement modifie les champs instantanés de température et d'espèces à l'intérieur de la chambre de combustion.

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Burns, Paul. "Interactions between downslope flows and a developing cold-air pool." Thesis, University of Hertfordshire, 2015. http://hdl.handle.net/2299/15500.

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Abstract:

Downslope flows and regions of enhanced cooling have important impacts on society and the environment. Parameterisation of these often subgrid-scale phenomena in numerical models requires a sound understanding of the underlying physical processes, which has been the overarching aim of this work. A numerical model has been used to characterise the development of a region of enhanced cooling in an idealised alpine valley with width and depth of order 10 and 1 km, respectively, under stable, decoupled, poorly-drained conditions. A focus of this work has been to remove the uncertainty surrounding the forcing mechanisms behind the development of regions of enhanced cooling. The average valley-atmosphere cooling has been found to be almost equally partitioned between radiative and dynamics effects. Complex interactions between the downslope flows and the region of enhanced cooling have been quantified for the first time. For example, relatively large variations in the downslope flows are generally restricted to the region of enhanced cooling and cannot solely be attributed to the analytical model of [McNider, 1982a]. These flow variations generally coincide with return flows above the downslope flows, where a thin region of unstable air occurs, as well as coinciding with elongated downslope flow structures. The impact of these interactions on the dispersion of passive pollutants has been investigated. For example, pollutants are generally trapped within the region of enhanced cooling. The concentration of pollutants within the region of enhanced cooling, emitted over the lower half of the slopes, increase as the emission source moves away from the ground-based inversion that expands from the bottom of the valley. The concentration of pollutants within the region of enhanced cooling is very similar when varying the location of the emission source over the top half of the valley slopes. This work includes a test of the effects of varying the horizontal numerical grid resolution on average valley-atmosphere temperature changes.

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Dinguirard, Jean-Pierre. "Simulation numerique du prechauffage par rayonnement x dans l'interaction laser-matiere." Toulouse 3, 1986. http://www.theses.fr/1986TOU30201.

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Abstract:

Mise en oeuvre d'un code hydrodynamique adapte au traitement du transfert radiatif pour des cibles utilisees dans l'etude de la fusion par confinement inertiel, avec pour applications la modelisation du plasma en tant que source de rayonnement x et l'etude du prechauffage pour des cibles spheriques composites. Les sources de rayonnement x etudiees sont des cibles d'aluminiun eclairees par un laser pulse lambda = 1,06 mu m, l'efficacite de conversion est calculee pour une bande spectrale 0,252 - 3kev. L'equation d'etat est un modele coronal tenant compte de la realisation du rayonnement et de desexcitations collisionnelles

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Wolf, Kevin, André Ehrlich, and Manfred Wendisch. "Temperature profiles from airborne pyrgeometer measurements of broadband terrestrial radiation." Universität Leipzig, 2016. https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A16702.

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Abstract:

Profiles of broadband terrestrial radiation from airborne pyrgeometer measurements aboard research aircraft Polar 5 obtained during the VERDI campaign in 2012 were used to derive vertical temperature profiles. The retrievals were performed utilizing radiative transfer simulations by libRadtran (Mayer and Kylling, 2005). Manually changing the temperature of the input file for the simulations resulting calculated profiles of terrestrial irradiance were compared with measured profiles and iterated until best agreement. The selected test case shows the possibility of this technique and reveals several possible improvements. The algorithm has to be optimized to adapt the modelling temperature profile automatically using least-square error minimization between measured and modelled irradiance profiles. Additionally the vertical resolution has to be increased to consider small-scale variations. Using humidity and pressure profiles from ground-based observations and nearby radiosoundings significantly improves the retrieved temperature profiles.
Vertikalprofile der breitbandigen terrestrischen Strahlung von flugzeuggetragenen Pyrgeometermessungen an Bord des Forschungsflugzeuges Polar 5 während der VERDI Kampagne in 2012 wurden genutzt, um Vertikalprofile der Temperatur abzuleiten. Das Retrieval erfolgte mit Hilfe von Strahlungstransfersimulationen unter der Verwendungung von libRadtran (Mayer and Kylling, 2005). Dazu wurde die Temperatur der Modellatmosphäre variert, bis eine bestmögliche Übereinstimmung von gemessenem und modellierten Irradianzprofil erzielt wurde. Der ausgesuchte Testfall zeigt das Potential dieser Technik und mögliche Verbessungsansätze. So muss der verwendete Algorithmus automatisiert werden, indem das modellierte Strahlungsprofil mit Hilfe eines Iterationsverfahrens und der Methode der kleinsten Fehlerquadrate an das gemessene Profil angepasst wird. Zusätzlich ist eine Erhöhung der vertikalen Auflösung von 50 m auf 10 m Schritte nötig, um kleinskalige Fluktuationen zu berücksichtigen. Die Verwendung von bodengebundenen Beobachtungen und nahegelegenen Radiosondenaufstiegen in der Modellatmosphäre führt zu einer weiteren signifikanten Verbesserung der abgeleiteten Temperaturprofile.

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Sullivan, Mark. "Laboratory measurements of realistic space-aged surfaces and the development of a Monte Carlo simulation to model radiative transfer in a passively cooled space telescope." Thesis, Open University, 2001. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.369028.

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Phan, Thanh-Hien. "Simulation and Experimental Characterization of the Scintillation Detector for IGOSat." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2019. http://www.theses.fr/2019USPCC048.

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Abstract:

Cette thèse décrit les travaux effectués pour le développement du détecteur à scintillation du nanosatellite IGOSat. Sur la base des exigences du projet, un concept de détecteur a été validé, concept qui doit également être validé à la fois par la simulation et par l’expérience.IGOSat est un projet de satellite universitaire visant à développer un nanosatellite contenant une charge utile, basée sur un scintillateur, capable de mesurer le fond radiatif dans les zones aurorales et l’Anomalie de l’Atlantique Sud (ASA) en orbite terrestre basse. Le satellite dispose aussi d'une charge utile GPS bi-fréquence permettant de mesurer le contenu électronique total (TEC) de l'ionosphère. Ces deux charges utiles sont hébergées sur une plateforme 3U CubeSat qui sera lancée sur une orbite polaire à une altitude d’environ 650 km.La charge utile du scintillateur comprend un détecteur composé d'un cristal scintillant inorganique entouré de cinq scintillateurs organiques. Le scintillateur inorganique choisi est un cristal de CeBr3, sensible à la fois aux photons gamma et aux électrons. Les cinq scintillateurs plastiques EJ-200, qui sont principalement sensibles aux électrons, ont été choisis pour permettre de distinguer les deux types de particules. En d'autres termes, nous pouvons dire qu'une particule est un photon gamma lorsqu'elle n'interagit que dans le cristal de CeBr3, alors qu'il s'agit d'un électron si au moins une interaction est survenue dans un des scintillateurs plastique.Une simulation Monte-Carlo a été utilisée pour étudier la capacité de détection de ce détecteur. Une matrice de réponse a été élaborée pour la simulation des rayons gamma, qui peut être utilisée pour estimer le spectre en énergie des photons gamma en orbite terrestre basse.Un banc d'essai expérimental a été mis en place pour mesurer le spectre de rayonnement de sources radioactives. Ces mesures servent non seulement à valider le résultat de la simulation, mais également à en déduire la résolution en énergie du détecteur et une méthode d’étalonnage correspondante.Une comparaison entre les simulations de Monte-Carlo et les mesures expérimentales est également fournie dans cette thèse.Sur la base des travaux décrits ci-dessus, la thèse est constituée de 6 chapitres énumérés ci-dessous:- Le chapitre 1 est l'introduction au projet et une revue des études sur le fond radiatif en orbite terrestre basse, ainsi que les activités de développement CubeSat.- Le chapitre 2 décrit la configuration su satellite IGOSat, qui est développé pour remplir les exigences de fonctionnement des charges utiles.- Le chapitre 3 décrit le concept du détecteur à scintillation, son système électronique de lecture et le concept opérationnel de la charge utile.- Le chapitre 4 explique les processus physiques d’interaction d'une particule dans les matériaux à scintillation, la simulation de Monte-Carlo et la matrice de réponse du détecteur IGOSat.- Le chapitre 5 fournit les résultats des mesures expérimentales, issues des bancs de tests spécifiques mis en place. Les comparaisons entre simulation et expérience sont également décrites à la fin de ce chapitre.Le chapitre 6 est la conclusion de ce travail
This dissertation describes the work that has been done for the development of the scintillation detector of the IGOSat nanosatellite. Based on the requirements of the project, a concept of the detector has been proposed which required the validation by both simulations and experiments.IGOSat is a university satellite project aimed at developing a nanosatellite containing a scintillator payload that can measure the radiative background in the aurora zones and the South Atlantic Anomaly (SAA) on Low-Earth Orbit. Beside that, the satellite has a GPS Dual-Frequency Payload for measuring the Total Electronics Content (TEC) in the ionosphere. These two payloads are hosted on a 3U CubeSat platform that will be launched on a polar orbit at an altitude of about 650 km.The scintillator payload included a detector which is composed of an inorganic scintillation crystal and five surrounding organic scintillators. The chosen inorganic scintillator is Cerium Bromide (CeBr3), which is sensitive to both gamma-ray photons and electrons. The five surrounding EJ-200 plastic scintillators, which are mainly sensitive to the electrons, are chosen to discriminate the two types of particles. In other words we can say a particle is a gamma-ray photon when it interacts only in the CeBr3 crystal, while it is an electron if at least one interaction happened in a plastic scintillator.Monte-Carlo simulations have been used to investigate the detection ability of this detector. A response matrix has been made for the gamma-ray simulation, which can be used to estimate the original energy spectrum of the Low-Earth Orbit gamma-ray photons.An experimental test bench has been set up for measuring the detected spectrum of radioactive sources. These measurements are not only used to validate the simulation results, but also to determine the energy resolution of the detector, and a calibration method for it.A comparison between the Monte-Carlo simulations and the experimental measurements is also provided in this dissertation.Based on the topics described above, the dissertation has 6 chapters as listed below:- Chapter 1 is the introduction to the project and a review of the studies on Low-Earth Orbit radiative background, as well as description on the CubeSat development activities.- Chapter 2 describes the IGOSat satellite configuration on the platform, which is developed to support the payload based on their requirements.- Chapter 3 describes the concept of the scintillation detector, its electronics readout system and the operational concept of the payload.- Chapter 4 explains the physical processes of a particle in the scintillation materials, the Monte-Carlo simulations and the response matrix of the IGOSat detector.- Chapter 5 provides the experimental measurement results, based on each test bench that has been set up. The comparisons between simulation and experiment are also described at the end of this chapter.Chapter 6 is the conclusion of the work

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Aoun, Youva. "Evaluation de la sensibilité de l’instrument FCI à bord du nouveau satellite Meteosat Troisième Génération imageur (MTG-I) aux variations de la quantité d’aérosols d’origine désertique dans l’atmosphère." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM030/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur une méthodologie d’estimation des capacités d’un futur instrument spatioporté. Le cas d’étude est l’instrument Flexible Combined Imager (FCI) à bord du futur satellite Meteosat Troisième Génération Imageur (MTG-I), et plus particulièrement ses capacités à détecter des variations de quantité d’aérosols désertiques dans l’atmosphère. Une meilleure connaissance de ces aérosols fait partie des besoins régulièrement exprimés pour l’étude du climat, la prévision météorologique ou l’estimation de la ressource solaire dans des zones arides comme le Sahara. Ce type d’aérosols est abondant dans l’atmosphère. Leurs propriétés physico-chimique les rendent distinguables des autre types d’aérosols comme ceux résultant de la pollution d’origine anthropique, d’autant qu’ils sont émis dans des zones protégées des contaminations par ces autres types. Ils représentent donc un cas d’étude simple pour valider la méthodologie développée dans cette thèse.La méthodologie consiste à réaliser un simulateur de vue du sol par l’instrument, à effectuer de très nombreuses simulations des luminances mesurées par l’instrument sous diverses conditions atmosphériques et de l’albédo du sol, à analyser les résultats de manière à quantifier l’influence de chaque variable dans la variation de la luminance, puis à conclure quant aux capacités de détection grâce un critère de détectabilité prenant en compte les caractéristiques de l’instrument.Le simulateur développé a été validé par confrontation avec des mesures réelles de l’instrument SEVIRI à bord du satellite Meteosat Second Generation. L’innovation principale réside dans l’usage de l’approche d’analyse de sensibilité globale (GSA). Cette dernière quantifie l’influence de chaque variable séparément ainsi que les termes croisés. Elle exploite des fonctions de répartition statistique des variables extraites d’observations, et permet par conséquent d’obtenir une analyse de sensibilité réaliste. La GSA produit aussi des fonctionnelles modélisant l’influence d’une ou plusieurs variables sur la variabilité du signal observé et utilisables pour différentes applications dans la télédétection
This thesis deals with a methodology to assess the capabilities of future spaceborne instruments. The case study is the Flexible Combined Imager (FCI) of the future Meteosat Third Generation Imaging mission (MTG - I), and in particular its ability to detect variations in load of desert aerosols in a realistically variable atmosphere. A better understanding of the behavior of these aerosols is part of regularly expressed needs for the study of the climate, weather forecast or assessment of the solar resource in arid areas such as the Sahara. This type of aerosols is abundant in the atmosphere. Their physical and chemical properties make them distinguishable from other types of aerosols such as those resulting from anthropogenic pollution, especially as they are emitted in areas protected from contamination by these other types. They therefore represent a simple case study to validate the methodology developed in this thesis.The methodology is to provide a simulator of the view of the instrument to perform a large number of simulations of the radiance measured under different atmospheric conditions and ground albedo, to analyze the results in order to quantify the influence of each variable in the variation of radiance, and then conclude on the capabilities of detection through a test of detectability taking into account the characteristics of the instrument.The developed simulator was validated by comparison against actual measurements of the SEVIRI instruments onboard Meteosat Second Generation satellites. The main innovation lies in the use of the global sensitivity analysis approach (GSA). The latter quantifies the influence of each variable separately as well as their crossed terms. Cumulative distribution functions were computed from actual observations and allow a realistic sensitivity analysis of the instrument. The GSA is also used to compute functional representation of the influence of one or more variables on the variability of the observed signal. The usefulness of such representations is discussed for various applications in remote sensing

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Gavino, Sacha. "Observation and modelling of disks about young stars with ALMA : implication for planetary formation." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0185.

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Abstract:

La formation des étoiles s’accompagne généralement de la formation d'undisque où peuvent se former les planètes. Ces disques protoplanétaires contiennent un mélange de 99 % de gaz et de 1 % de particules solides appelées grains de poussière. Initialement de taille sub-micrométrique, ces grains vont progressivement s’agglomérer, grossir, et potentiellement permettre la formation de planètes autour de l’étoile.L’étude de la composition en molécules et en grains des disques jeunes est fondamentale pour contraindre les conditions physico-chimiques initiales de la formation planétaire et l’origine de la composition chimique des planètes.L’objectif de la thèse a été de construire des modèles sophistiqués de disques jeunes typiques constitués de gaz et d’une population de grains de différentes tailles puis, de manière inédite, de tester par simulations numériques l’implication de cette distribution en taille et en température sur l’évolution chimique.Pour ce faire, nous avons couplé le code de transfert radiatif 3D Monte-Carlo POLARIS au code de simulation gaz-grain dépendant du temps NAUTILUS. Le code de transfert radiatif nous a permis de calculer finement la température des grains en fonction de leur taille et de leur position ainsi que le flux UV au sein du disque. Le code gaz-grain, quant à lui, a ensuite pu simuler l’évolution des abondances chimiques dans nos modèles de disques. De plus, le calcul du flux UV effectué par POLARIS couplé à l’utilisation de section efficaces moléculaires provenant de bases de données a permis le calcul en fonction de la fréquence des taux de photoabsorption, de photodissociation et de photoionisation des molécules
The star formation process usually proceeds with protoplanetary disks. These disks contain a mixture of gas, accounting for 99 % of the disk mass, and of solid particles called dust grains (1 % of the disk mass). These grains, initially at sub-micro metric sizes, gradually coagulate, grow, and potentially allow for the formation of planets about the star.The study of the dust and molecular composition of young disks is fundamental to constraint the physical and chemical initial conditions of planetary formation and the origins of the chemical composition of the planetary cores.The goal of this thesis was to build state-of-the-art models of typical young disks consisting of gas and of a population of grains of multiple sizes, then, in a new approach, to test with the use of numerical simulations the implication of the size and temperature distributions on the chemical evolution of disks.To achieve this, we have coupled the 3D Monte-Carlo radiative transfer code POLARIS to the time-dependent gas-grain code NAUTILUS. The radiative transfer code allowed us to finely compute the grain temperature as a function of the size and location as well as the UV flux within the disk. The gas-grain code was able to simulate the evolution of the chemical abundances in our disk models. Moreover, the computation of the UV flux by POLARIS coupled to a set of molecular cross-sections extracted from a comprehensive database allowed us to compute as a function of the frequency the rates of molecular photoabsorption, photodissociation, and photoionization

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Nicolin, Jean-Pierre. "Evaluation des echanges thermiques par rayonnement dans un local soumis a un incendie." Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066555.

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Abstract:

Developpement des modules informatiques pour un logiciel de simulation de feu de compartiment (fisba), etudiant et comparant plusieurs techniques d'evaluation des transferts thermiques radiatifs. Amelioration d'une methode a six-flux pour milieu confine; presentation d'une methode des zones par quadratures numeriques (souplesse du maillage); consideration de modeles plus grossiers mais plus rapides en temps de calcul, par simplification des integrales d'echange. Bon accord constate entre ces methodes et avec celle de hottel; considerations sur la justification de l'emploi de modeles simples a cause de l'incertitude sur les proprietes physiques des materiaux

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Dissertations / Theses on the topic 'Radiative simulation'

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