Academic literature on the topic 'Simulation à grande échelle'

Since the publication three years ago of the 'global' models of World Dynamics and The Limits of Growth, there has been revived interest in the possibilities of using large scale computer models for the forecasting of long term futures. Although these particular models received considerable criticism, on technical and ideological grounds, the idea that such models may ultimately be useful for seeking out desirable futures and anticipating the dangers in achieving them remains attractive and a number of new global modelling projects are now underway at various institutions around the world. In general these large models have met with mixed success and, at a time when the use of computer models seems likely to become a more widespread feature of our society, it is instructive to examine the reasons why. In particular, it is important to examine the limitations of models proposed for use in the public policy domain.

La construction de coques minces en béton est coûteuse en matériaux et en main d’œuvre à cause de la fabrication du coffrage qui génère une vaste quantité de déchets. Ces éléments non réutilisables ont un impact négatif sur l’ACV de la construction. Ces difficultés expliquent en partie pourquoi la construction de coques minces est devenue rare à la fin du XXème siècle malgré l’indéniable qualité architecturale qu’elles confèrent aux espaces créés. Cette recherche a pour objectif de modéliser et concevoir un nouveau système de coffrage économe en moyens, pour préfabriquer des éléments surfaciques en béton à partir de structures gonflables. Contrairement à des exemples historiques proposant des gonflables à simple peau, nous proposons de liaisonner deux membranes selon un motif. Composé de courbes, le motif est conçu afin qu’une fois les membranes gonflées, la métrique du plan varie de manière non uniforme et génère une surface en trois dimensions selon le theorema egregium de Gauss. Le dessin du motif d’assemblage est guidé par un outil numérique capable de simuler précisément une forme gonflée en 3D à partir d’un motif de soudure en 2D. Cette méthode de fabrication serait automatisable et transposable à plus grande échelle. L’article décrira les principes géométriques et l’outil de simulation numérique. Nous présenterons une application, la fabrication d’un coffrage gonflable et la construction d’une coque mince en béton.

Abstract. In this paper, the fate of biomass burning emissions of carbon monoxide is studied with the global chemistry–transport model MOCAGE (MOdélisation de Chimie Atmosphérique à Grande Échelle) and IAGOS (In-Service Aircraft for a Global Observing System) airborne measurements for the year 2013. The objectives are firstly to improve their representation within the model and secondly to analyse their contribution to carbon monoxide concentrations in the upper troposphere. At first, a new implementation of biomass burning injection is developed for MOCAGE, using the latest products available in Global Fire Assimilation System (GFAS) biomass burning inventory on plume altitude and injection height. This method is validated against IAGOS observations of CO made in fire plumes, identified thanks to the SOFT-IO source attribution data. The use of these GFAS products leads to improved MOCAGE skill to simulate fire plumes originating from boreal forest wildfires. It is also shown that this new biomass burning injection method modifies the distribution of carbon monoxide in the free and upper troposphere, mostly at northern boreal latitudes. Then, MOCAGE performance is evaluated in general in the upper troposphere and lower stratosphere in comparison to the IAGOS observations and is shown to be very good, with very low bias and good correlations between the model and the observations. Finally, we analyse the contribution of biomass burning to upper tropospheric carbon monoxide concentrations. This is done by comparing simulations where biomass are toggled on and off in different source regions of the world to assess their individual influence. The two regions contributing the most to upper tropospheric CO are found to be the boreal forests and equatorial Africa, in accordance with the quantities of CO they emit each year and the fact that they undergo fast vertical transport: deep convection in the tropics and pyroconvection at high latitudes. It is also found that biomass burning contributes more than 11 % on average to the CO concentrations in the upper troposphere and up to 50 % at high latitudes during the wildfire season.

La simulation de systèmes complexes naturels ou sociaux a pour but de répondre aux questions que se pose un observateur sur ces systèmes. La complexité des situations réelles représentées, des entités impliquées et de leurs interactions produisent une masse de résultats qu'il est paradoxalement aussi diffcile à comprendre que le système réel initial. L'enjeu de notre travail est de faciliter l'observation et l'analyse de ces résultats par un observateur pour une meilleure compréhension des simulations orientées agent (SOA). Nous avons identifé une liste d'exigences inhérentes à l'observation que doit vérifer une plate-forme de SOA afn de faciliter la prise en compte de l'observation. Nous formalisons les concepts relatifs à l'observation sous la forme d'une ontologie de domaine destinée à la fois aux concepteurs de plates-formes de simulation ou de modèles, ainsi qu'aux entités logicielles de ces plates-formes qui utilisent cette ontologie comme vocabulaire conceptuel consensuel pour leurs interactions. Plusieurs moyens pour mieux gérer l'observation dans les plates-formes de simulation sont proposées, à la fois en termes d'architecture logicielle et de visualisation. Les interactions entre agents locaux en SOA sont à l'origine des phénomènes résultants au niveau global. Pour observer ces interactions à toutes les échelles allant du local au global, nous avons développé le concept de conversation, ainsi que des représentations visuelles génériques dédiées aux interactions à grande échelle. Nous avons validé ces propositions par la simulation d'un système à grande échelle de transfert de matières organiques entre exploitations agricoles
The goal of simulation of ecological or social complex systems is to help observers to answer questions about these systems. In individual-based models, the complexity of the system represented, the entities and their interactions produce a huge mass of results. These results are paradoxically as difficult to understand as the real system, that the model is suppoded to simplify. My research interests is to facilitate the observation and analysis of these results by the user, for a better understanding of multi-agent simulations. I have identified a list of requirements, that a multi-agent simulation platform should verify in order to facilitate observation by the user. A domain ontology dedicated to observation formalizes the concepts relative to the observation task. This observation ontology is useful both for humans involved in the simulation process, and for the software entities which can use this ontologyas a common vocabulary in their interactions. Several means are proposed to improve observation management in multi-agent simulation platforms, in term of architecture and visualisation. The interactions between agents are the source of emerging glabal phenomena : it is necessary to observe them at every relevant scales ranging from global to local. Hence, I have proposed the concept of conversation, and visual generic representations dedicated to large scale interactions. These proposals have been valited thanks to the simulation of the management of animal wastes fluxes between farms at a territory scale in Reunion Island

Le travail réalisé durant cette thèse vise à offrir à un code de simulation en dynamique des dislocations les composantes essentielles pour permettre le passage à l’échelle sur les calculateurs modernes. Nous abordons plusieurs aspects de la simulation numérique avec tout d’abord des considérations algorithmiques. Pour permettre de réaliser des simulations efficaces en terme de complexité algorithmique pour des grandes simulations, nous explorons les contraintes des différentes étapes de la simulation en offrant une analyse et des améliorations aux algorithmes. Ensuite, une considération particulière est apportée aux structures de données. En prenant en compte les nouveaux algorithmes, nous proposons une structure de données pour bénéficier d’accès performants à travers la hiérarchie mémoire. Cette structure est modulaire pour faire face à deux types d’algorithmes, avec d’un côté la gestion du maillage nécessitant une gestion dynamique de la mémoire et de l’autre les phases de calcul intensifs avec des accès rapides. Pour cela cette structure modulaire est complétée par un octree pour gérer la décomposition de domaine et aussi les algorithmes hiérarchiques comme le calcul du champ de contrainte et la détection des collisions. Enfin nous présentons les aspects parallèles du code. Pour cela nous introduisons une approche hybride, avec un parallélisme à grain fin à base de threads, et un parallélisme à gros grain de type MPI nécessitant une décomposition de domaine et un équilibrage de charge.Finalement, ces contributions sont testées pour valider les apports pour la simulation numérique. Deux cas d’étude sont présentés pour observer et analyser le comportement des différentes briques de la simulation. Tout d’abord une simulation extrêmement dynamique, composée de sources de Frank-Read dans un cristal de zirconium est utilisée, avant de présenter quelques résultats sur une simulation cible contenant une forte densité de défauts d’irradiation
This research work focuses on bringing performances in 3D dislocation dynamics simulation, to run efficiently on modern computers. First of all, we introduce some algorithmic technics, to reduce the complexity in order to target large scale simulations. Second of all, we focus on data structure to take into account both memory hierachie and algorithmic data access. On one side we build this adaptive data structure to handle dynamism of data and on the other side we use an Octree to combine hierachie decompostion and data locality in order to face intensive arithmetics with force field computation and collision detection. Finnaly, we introduce some parallel aspects of our simulation. We propose a classical hybrid parallelism, with task based openMP threads and domain decomposition technics for MPI

Le calcul des écoulements turbulents décollés est un des enjeux majeurs de l’aérodynamique numérique. Différentes méthodes existent : résolution des équations moyennées stationnaires, instationnaires (RANS/URANS), ou Simulation des Grandes Échelles (SGE). La méthode hybride Detached Eddy Simulation (DES) semble bien adaptée : elle utilise un modèle unique qui se comporte près des parois comme un modèle URANS (limite le coût de calcul), et loin comme une SGE (décrit mieux les écoulements hors équilibre). Les calculs de plaque plane montrent la nécessité de calculer les zones attachées en mode URANS. Pour le profil en décrochage, différents paramètres (maillage, envergure, formulation en mode SGE) sont testés. On obtient une meilleure prévision de la portance et de la traînée par rapport à l’URANS. Le cas de la marche descendante montre les limites de la DES. La géométrie pose le problème de la couche limite amont épaisse où les structures turbulentes sont absentes (traitée en URANS).

Le développement des nouvelles technologies permet la visualisation interactive de mondes virtuels de plus en plus vastes et complexes. La production de paysages plausibles au sein de ces mondes devient un défi majeur, en raison de l'importance des éléments de terrain et des écosystèmes dans la qualité et le réalisme du résultat. S'y rajoute la difficulté d'éditer de tels éléments sur des échelles spatiales et temporelles aussi vastes que peuvent l'être celles des chaînes de montagnes. Cette édition se fait souvent en couplant des méthodes manuelles et de longues simulations numériques dont le calibrage est complexifié par le nombre des paramètres et leur caractère peu intuitif.Cette thèse propose d'explorer de nouvelles méthodes de simulation de paysages à grande échelle, avec pour objectif d'améliorer le contrôle et le réalisme des scènes obtenues. Notre stratégie est de fonder nos méthodes sur des lois éprouvées dans différents domaines scientifiques, ce qui permet de renforcer la plausibilité des résultats, tout en construisant des outils de résolution efficaces et des leviers de contrôles intuitifs.En observant des phénomènes liés aux zones de compression de la croûte terrestre, nous proposons une méthode de contrôle intuitif de la surrection à l'aide d'une métaphore de sculpture des plaques tectoniques. Combinée avec de nouvelles méthodes efficaces d'érosion fluviale et glaciaire, celle-ci permet de sculpter rapidement de vastes chaînes de montagnes. Pour visualiser les paysages obtenus à échelle humaine, nous démontrons le besoin de combiner la simulation de phénomènes variés et de temporalités différentes, et nous proposons une méthode de simulation stochastique pour résoudre cette difficile cohabitation, que nous appliquons à la simulation de processus géologiques tels que l'érosion, jointe à la formation d'écosystèmes. Cette méthode est déclinée sur GPU et appliquée à la formation du manteau neigeux, en combinant des aspects au long cours (précipitations, changements d'état de l'eau) et des aspects dynamiques (avalanches, impact des skieurs).Les différentes méthodes proposées permettent de simuler l'évolution de paysages à grande échelle, tout en accordant une attention particulière au contrôle. Ces aspects sont validés par des études utilisateur et des comparaisons avec des données issues de paysages réels
The development of new technologies allows the interactive visualization of virtual worlds showing an increasing amount of details and spacial extent. The production of plausible landscapes within these worlds becomes a major challenge, not only because the important part that terrain features and ecosystems play in the quality and realism of 3D sceneries, but also from the editing complexity of large landforms at mountain range scales. Interactive authoring is often achieved by coupling editing techniques with computationally and time demanding numerical simulation, whose calibration is harder as the number of non-intuitive parameters increases.This thesis explores new methods for the simulation of large-scale landscapes. Our goal is to improve both the control and the realism of the synthetic scenes. Our strategy to increase the plausibility consist on building our methods on physically and geomorphologically-inspired laws: we develop new solving schemes, which, combined with intuitive control tools, improve user experience.By observing phenomena triggered by compression areas within the Earth's crust, we propose a method for the intuitive control of the uplift based on a metaphor on the sculpting of the tectonic plates. Combined with new efficient methods for fluvial and glacial erosion, this allows for the fast sculpting of large mountain ranges. In order to visualize the resulting landscapes withing human sight, we demonstrate the need of combining the simulation of various phenomena with different time spans, and we propose a stochastic simulation technique to solve this complex cohabitation. This methodology is applied to the simulation of geological processes such as erosion interleaved with ecosystems formation. This method is then implemented on the GPU, combining long term effects (snow fall, phase changes of water) with highly dynamics ones (avalanches, skiers impact).Our methods allow the simulation of the evolution of large scale, visually plausible landscapes, while accounting for user control. These results were validated by user studies as well as comparisons with data obtained from real landscapes

Cette thèse est dédiée aux processus de transport de moment cinétique et de flux magnétique dans les disques faiblement magnétisés et faiblement ionisés ; l’influence des effets microphysiques sur la dynamique du disque à grande échelle y est centrale. Dans un premier temps, j’exclue les effets de stratification et j’examine l’impact des effets MHD non-idéaux sur la turbulence dans le plan du disque. Je montre que l’écoulement peut spontanément s’organiser si la fraction d’ionisation est assez faible ; dans ce cas, l’accrétion est stoppée, et le disque exhibe des anneaux axisymétriques susceptibles d’affecter la formation planétaire. Dans un second temps, je caractérise l’interaction du disque avec un vent magnétisé via un modèle global de disque stratifié. Ce modèle est le premier à décrire globalement les effets MHD non-idéaux d’après un réseau chimique simplifié. Il révèle que le disque est essentiellement non-turbulent, et que le champ magnétique peut adopter différentes configurations globales, affectant drastiquement les processus de transport. Un nouveau processus d’auto-organisation est identifié, produisant aussi des structures axisymétriques, tandis que le précédent est invalidé par l’action du vent. Les propriétés des vents magnéto-thermiques sont examinées pour différentes magnétisations, permettant de discriminer les vents magnétisés des vents photo-évaporés par leur efficacité d’éjection
This thesis is devoted to the transport of angular momentum and magnetic flux through weakly ionized and weakly magnetized accretion disks ; the role of microphysical effects on the large- scale dynamics of the disk is of primary importance. As a first step, I exclude stratification effects and examine the impact of non-ideal MHD effects on the turbulent properties near the disk midplane. I show that the flow can spontaneously organize itself if the ionization fraction is low enough ; in this case, accretion is halted and the disk exhibits axisymmetric structures, with possible consequences on planetary formation. As a second step, I study the disk-wind interaction via a global model of stratified disk. This model is the first to compute non-ideal MHD effects from a simplified chemical network in a global geometry. It reveals that the flow is essentially laminar, and that the magnetic field can adopt different global configurations, drastically affecting the transport processes. A new self-organization process is identified, also leading to the formation of axisymmetric structures, whereas the previous mechanism is discarded by the action of the wind. The properties of magneto-thermal winds are examined for various magnetizations, allowing discrimination between magnetized and photo-evaporative winds based upon their ejection efficiency

La simulation est une étape primordiale dans l'évolution des systèmes en réseaux. L’évolutivité et l’efficacité des outils de simulation est une clef principale de l’objectivité des résultats obtenue, étant donné la complexité croissante des nouveaux des réseaux sans-fils. La simulation a évènement discret est parfaitement adéquate au passage à l'échelle, cependant les architectures logiciel existantes ne profitent pas des avancées récente du matériel informatique comme les processeurs parallèle et les coprocesseurs graphique. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de proposer des mécanismes d'optimisation qui permettent de surpasser les limitations des approches actuelles en combinant l’utilisation des ressources de calcules hétérogène. Pour répondre à la problématique de l’efficacité, nous proposons de changer la représentation d'événement, d'une représentation bijective (évènement-descripteur) à une représentation injective (groupe d'évènements-descripteur). Cette approche permet de réduire la complexité de l'ordonnancement d'une part et de maximiser la capacité d'exécuter massivement des évènements en parallèle d'autre part. Dans ce sens, nous proposons une approche d'ordonnancement d'évènements hybride qui se base sur un enrichissement du descripteur pour maximiser le degré de parallélisme en combinons la capacité de calcule du CPU et du GPU dans une même simulation. Les résultats comparatives montre un gain en terme de temps de simulation de l’ordre de 100x en comparaison avec une exécution équivalente sur CPU uniquement. Pour répondre à la problématique d’évolutivité du système, nous proposons une nouvelle architecture distribuée basée sur trois acteurs
The simulation is a primary step on the evaluation process of modern networked systems. The scalability and efficiency of such a tool in view of increasing complexity of the emerging networks is a key to derive valuable results. The discrete event simulation is recognized as the most scalable model that copes with both parallel and distributed architecture. Nevertheless, the recent hardware provides new heterogeneous computing resources that can be exploited in parallel.The main scope of this thesis is to provide a new mechanisms and optimizations that enable efficient and scalable parallel simulation using heterogeneous computing node architecture including multicore CPU and GPU. To address the efficiency, we propose to describe the events that only differs in their data as a single entry to reduce the event management cost. At the run time, the proposed hybrid scheduler will dispatch and inject the events on the most appropriate computing target based on the event descriptor and the current load obtained through a feedback mechanisms such that the hardware usage rate is maximized. Results have shown a significant gain of 100 times compared to traditional CPU based approaches. In order to increase the scalability of the system, we propose a new simulation model, denoted as general purpose coordinator-master-worker, to address jointly the challenge of distributed and parallel simulation at different levels. The performance of a distributed simulation that relies on the GP-CMW architecture tends toward the maximal theoretical efficiency in a homogeneous deployment. The scalability of such a simulation model is validated on the largest European GPU-based supercomputer

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015
Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015
Nous présentons un modèle semi-analytique (MSA) conçu pour être utilisé dans une simulation hydrodynamique à grande échelle comme traitement de sous-grille afin de générer l’évolution des galaxies dans un contexte cosmologique. Le but ultime de ce projet est d’étudier l’histoire de l’enrichissement chimique du milieu intergalactique (MIG) ainsi que les interactions entre les galaxies et leur environnement. Le MSA inclut tous les ingrédients nécessaires pour reproduire l’évolution des galaxies de faible masse et de masse intermédiaire. Cela comprend l’accrétion du halo galactique et du MIG, le refroidissement radiatif, la formation stellaire, l’enrichissement chimique et la production de vents galactiques propulsés par l’énergie mécanique et la radiation des étoiles massives. La physique des bulles interstellaires est appliquée à chaque population d’étoiles qui se forme dans le modèle afin de relier l’activité stellaire à la production des vents galactiques propulsés par l’énergie mécanique. Nous utilisons des modèles stellaires à jour pour générer l’évolution de chacune des populations d’étoiles en fonction de leur masse, de leur métallicité et de leur âge. Cela permet d’inclure, dans le processus d’enrichissement, les vents stellaires des étoiles massives, les supernovae de Type II, Ib et Ic, les hypernovae, les vents stellaires des étoiles de faible masse et de masse intermédiaire ainsi que les supernovae de Type Ia. Avec ces ingrédients, notre modèle peut reproduire les abondances de plusieurs éléments observées dans les étoiles du voisinage solaire. De manière plus générale, notre MSA peut reproduire la relation actuelle observée entre la masse stellaire des galaxies et la masse de leur halo de matière sombre. Il peut aussi reproduire la métallicité, la quantité d’hydrogène et le taux de formation stellaire spécifique observés dans les galaxies de l’Univers local. Notre modèle est également consistant avec les observations suggérant que les galaxies de faible masse sont davantage affectées par la rétroaction stellaire que les galaxies plus massives. De plus, le modèle peut reproduire les différents comportements, soit oscillatoire ou stable, observés dans l’évolution du taux de formation stellaire des galaxies. Tous ces résultats démontrent que notre MSA est suffisamment qualifié pour traiter l’évolution des galaxies à l’intérieur d’une simulation cosmologique.
Nous présentons un modèle semi-analytique (MSA) conçu pour être utilisé dans une simulation hydrodynamique à grande échelle comme traitement de sous-grille afin de générer l’évolution des galaxies dans un contexte cosmologique. Le but ultime de ce projet est d’étudier l’histoire de l’enrichissement chimique du milieu intergalactique (MIG) ainsi que les interactions entre les galaxies et leur environnement. Le MSA inclut tous les ingrédients nécessaires pour reproduire l’évolution des galaxies de faible masse et de masse intermédiaire. Cela comprend l’accrétion du halo galactique et du MIG, le refroidissement radiatif, la formation stellaire, l’enrichissement chimique et la production de vents galactiques propulsés par l’énergie mécanique et la radiation des étoiles massives. La physique des bulles interstellaires est appliquée à chaque population d’étoiles qui se forme dans le modèle afin de relier l’activité stellaire à la production des vents galactiques propulsés par l’énergie mécanique. Nous utilisons des modèles stellaires à jour pour générer l’évolution de chacune des populations d’étoiles en fonction de leur masse, de leur métallicité et de leur âge. Cela permet d’inclure, dans le processus d’enrichissement, les vents stellaires des étoiles massives, les supernovae de Type II, Ib et Ic, les hypernovae, les vents stellaires des étoiles de faible masse et de masse intermédiaire ainsi que les supernovae de Type Ia. Avec ces ingrédients, notre modèle peut reproduire les abondances de plusieurs éléments observées dans les étoiles du voisinage solaire. De manière plus générale, notre MSA peut reproduire la relation actuelle observée entre la masse stellaire des galaxies et la masse de leur halo de matière sombre. Il peut aussi reproduire la métallicité, la quantité d’hydrogène et le taux de formation stellaire spécifique observés dans les galaxies de l’Univers local. Notre modèle est également consistant avec les observations suggérant que les galaxies de faible masse sont davantage affectées par la rétroaction stellaire que les galaxies plus massives. De plus, le modèle peut reproduire les différents comportements, soit oscillatoire ou stable, observés dans l’évolution du taux de formation stellaire des galaxies. Tous ces résultats démontrent que notre MSA est suffisamment qualifié pour traiter l’évolution des galaxies à l’intérieur d’une simulation cosmologique.
We present a semi-analytical model (SAM) designed to be used in a large-scale hydrodynamical simulation as a sub-grid treatment in order to generate the evolution of galaxies in a cosmological context. The ultimate goal of this project is to study the chemical enrichment history of the intergalactic medium (IGM) and the interactions between galaxies and their surrounding. Presently, the SAM takes into account all the ingredients needed to compute the evolution of low- and intermediate-mass galaxies. This includes the accretion of the galactic halo and the IGM, radiative cooling, star formation, chemical enrichment, and the production of galactic outflows driven by the mechanical energy and the radiation of massive stars. The physics of interstellar bubbles is applied to every stellar population which forms in the model in order to link the stellar activity to the production of outflows driven by mechanical energy. We use up-to-date stellar models to generate the evolution of each stellar population as a function of their mass, metallicity, and age. This enables us to include, in the enrichment process, the stellar winds from massive stars, Type II, Ib, and Ic supernovae, hypernovae, the stellar winds from low- and intermediate-mass stars in the asymptotic giant branch, and Type Ia supernovae. With these ingredients, our model can reproduce the abundances of several elements observed in the stars located in the solar neighborhood. More generally, our SAM reproduces the current stellar-to-dark-halo mass relation observed in galaxies. It can also reproduce the metallicity, the hydrogen mass fraction, and the specific star formation rate observed in galaxies as a function of their stellar mass. Our model is also consistent with observations which suggest that low-mass galaxies are more affected by stellar feedback than higher-mass galaxies. Moreover, the model can reproduce the periodic and the stable behaviors observed in the star formation rate of galaxies. All these results show that our SAM is sufficiently qualified to treat the evolution of low- and intermediate-mass galaxies inside a large-scale cosmological simulation.
We present a semi-analytical model (SAM) designed to be used in a large-scale hydrodynamical simulation as a sub-grid treatment in order to generate the evolution of galaxies in a cosmological context. The ultimate goal of this project is to study the chemical enrichment history of the intergalactic medium (IGM) and the interactions between galaxies and their surrounding. Presently, the SAM takes into account all the ingredients needed to compute the evolution of low- and intermediate-mass galaxies. This includes the accretion of the galactic halo and the IGM, radiative cooling, star formation, chemical enrichment, and the production of galactic outflows driven by the mechanical energy and the radiation of massive stars. The physics of interstellar bubbles is applied to every stellar population which forms in the model in order to link the stellar activity to the production of outflows driven by mechanical energy. We use up-to-date stellar models to generate the evolution of each stellar population as a function of their mass, metallicity, and age. This enables us to include, in the enrichment process, the stellar winds from massive stars, Type II, Ib, and Ic supernovae, hypernovae, the stellar winds from low- and intermediate-mass stars in the asymptotic giant branch, and Type Ia supernovae. With these ingredients, our model can reproduce the abundances of several elements observed in the stars located in the solar neighborhood. More generally, our SAM reproduces the current stellar-to-dark-halo mass relation observed in galaxies. It can also reproduce the metallicity, the hydrogen mass fraction, and the specific star formation rate observed in galaxies as a function of their stellar mass. Our model is also consistent with observations which suggest that low-mass galaxies are more affected by stellar feedback than higher-mass galaxies. Moreover, the model can reproduce the periodic and the stable behaviors observed in the star formation rate of galaxies. All these results show that our SAM is sufficiently qualified to treat the evolution of low- and intermediate-mass galaxies inside a large-scale cosmological simulation.

Les vents galactiques sont des éléments importants à considérer dans les simulations numériques à grande échelle car ils ont des impacts sur la formation des galaxies environnantes. Puisque les galaxies sont mal résolues dans de telles simulations, les vents galactiques sont habituellement générés par des méthodes semi-analytiques. Dans le cadre de ce projet, un modèle galactique a été développé afin d'améliorer le modèle semi-analytique de Pieri et al. (2007). Ce nouveau modèle permet de suivre de manière consistante l'évolution de l'enrichissement des galaxies en tenant compte des vents stellaires, des supernovae et de différents scénarios de formation stellaire. Les vents galactiques sont générés par l'énergie thermique provenant des supernovae et des vents stellaires à l'intérieur des galaxies. Avec ce formalisme, seules les galaxies ayant une masse inférieure ou égale à 10¹⁰ MQ risquent de contribuer à l'enrichissement du milieu intergalactique. La distribution des vents galactiques dans ce milieu est calculée en respectant l'ordre chronologique des éjectas. De plus, la composition de ce vent peut désormais être décomposée en 31 éléments chimiques. Pour la même quantité d'étoiles formées durant l'évolution galactique, un taux de formation stellaire de longue durée produit un plus long vent galactique qu'un taux de formation stellaire de courte durée. Cependant, ce vent est alors moins dense et moins concentré en métaux. En augmentant l'efficacité de formation stellaire, la portée et la métallicité du vent galactique augmentent également. Par contre, dans certains cas, une trop grande quantité d'étoiles peut complètement balayer le milieu interstellaire de son gaz, ce qui altère l'évolution du vent galactique. Pour respecter la quantité de métaux observée dans le milieu intergalactique, les vents galactiques doivent provenir des galaxies ayant possédé une métallicité initiale différente de zéro au moment de leur formation. Dans ce cas et lors d'une collision galactique, les vents stellaires peuvent contribuer de manière significative au bilan énergétique et à la quantité de carbone et d'azote éjectée dans le milieu intergalactique.

Cette thèse présente un modèle bi-dimensionnel pour le transport atmosphérique à grande échelle, nommé Pangolin, conçu pour passer à l'échelle sur les achitectures parallèles. La version actuelle comporte une advection 2D ainsi qu'un schéma linéaire de chimie et servira de base pour un modèle de chimie-transport (MCT). Pour obtenir la conservation de la masse, un schéma en volume finis de type van Leer a été retenu pour l'advection et étendu au cas 2D en utilisant des opérateurs alternés. La conservation de la masse est assurée en corrigeant les vents en amont. Nous proposons une solution au problème "des pôles" de la grille régulière latitude-longitude grâce à une nouvelle grille préservant approximativement les aires des cellules et couvrant la sphère uniformément. La parallélisation du modèle se base sur l'advection et utilise un algorithme de décomposition de domaines spécialement adapté à la grille. Cela permet d'obtenir l'équilibrage de la charge de calcul avec MPI, une librairie d'échanges de messages. Pour que les performances soient à la hauteur sur les architectures parallèles actuelles et futures, les propriétés analytiques de la grille sont exploitées pour le schéma d'advection et la parallélisation en privilégiant le moindre coût des flops par rapport aux mouvement de données. Le modèle est validé sur des cas tests analytiques et comparé à des schémas de transport à l'aide d'un comparatif récemment publié. Pangolin est aussi comparé au MCT de Météo-France via un schéma linéaire d'ozone et l'utilisation de coordonnées isentropes
We present in this thesis the development of a large-scale bi-dimensional atmospheric transport scheme designed for parallel architectures with scalability in mind. The current version, named Pangolin, contains a bi-dimensional advection and a simple linear chemistry scheme for stratospheric ozone and will serve as a basis for a future Chemistry Transport Model (CTM). For mass-preservation, a van Leer finite volume scheme was chosen for advection and extended to 2D with operator splitting. To ensure mass preservation, winds are corrected in a preprocessing step. We aim at addressing the "pole issue" of the traditional regular latitude-longitude by presenting a new quasi area-preserving grid mapping the sphere uniformly. The parallelization of the model is based on the advection operator and a custom domain-decomposition algorithm is presented here to attain load-balancing in a message-passing context. To run efficiently on current and future parallel architectures, algebraic features of the grid are exploited in the advection scheme and parallelization algorithm to favor the cheaper costs of flops versus data movement. The model is validated on algebraic test cases and compared to other state-of-theart schemes using a recent benchmark. Pangolin is also compared to the CTM of Météo-France, MOCAGE, using a linear ozone scheme and isentropic coordinates

Este trabalho apresenta uma proposta, com abordagem baseada em agentes, de aplicação dos Algoritmos Genéticos (AG) para o controle otimizado de semáforos no tráfego de veículos na cidade de Rio Grande/RS, bem como uma análise da dispersão de poluentes, utilizando o simulador de mobilidade urbana SUMO (Simulation of Urban Mobility).

Pulverized coal with low average heating, producing ashes with high percentage of silica, is fired inside the furnaces of a Thermal Power Plant (TPP) of Candiota, State of Rio Grande do Sul, Brazil. The produced hot flue gas heats the water of the ECONOMIZER 01 (ECO 01) placed inside the exhausted duct. Distorted velocity profile at inlet of ECO 01 and high concentration of abrasive particles of flue gas cause drastic erosion. So intensive has been the abrasive action that some well-identified tubes end up collapsing. The unpredictable fail has caused many non-scheduled stops of the TPP. A study focused on the reduction this effect, was set up years ago. The paper shows part of this study end present results, obtained from the numerical simulation analysis of the flue gas flow. Some technical solutions are suggested to reduce the erosion of tubes providing that avoiding it showed be impossible.

O controle de congestionamento do TCP é fundamental para manter um bom funcionamento e desempenho de uma rede de internet, pois controla a taxa de transmissão realizada pelos emissores, evitando ou reduzindo ocasiões de congestionamento. Apesar de diversos estudos realizarem testes entre diferentes TCP's, não existe um protocolo genérico ideal, mas sim protocolos que funcionam melhor em determinadas situações. Winstein e Balakrishan (2013) apresentaram no SIGCOMM1 um programa capaz de gerar algoritmos de controle de congestionamento para serem executados nos pontos finais da rede, o programa Remy. Os resultados apresentados no artigo, através de testes comparativos realizados pelo programa Network Simulation (NS2), demonstraram um funcionamento bastante superior aos protocolos atuais. Porém para a criação de novos algoritmos com diferentes cenários, o Remy requer um alto custo computacional, e ainda sim é necessário uma grande quantidade de dias para sua execução completa. Para a resolução desta problemática, criar uma versão suavizada do Remy permite minimizar o tempo de processamento e o custo computacional. Buscando facilitar o teste de desempenho e visando um teste em rede real, a utilização de uma testbed FIBRE se encaixa perfeitamente no cenário.

Cette étude porte sur une des innovations contemporaines liées à l’économie de la publication scientifique : les accords dits transformants, un objet relativement circonscrit au sein des relations entre consortiums de bibliothèques et éditeurs scientifiques, et temporellement situé entre 2015 et 2020. Ce type d’accords a pour objectif affiché d’organiser la transition du modèle traditionnel de l’abonnement à des revues (souvent proposées par regroupements thématiques ou collections) vers celui de l’accès ouvert en opérant une réaffectation des budgets qui y sont consacrés. Notre travail d’analyse sociologique constitue une première étude systématique de cet objet, fondée sur la recension de 197 accords. Le corpus ainsi constitué inclut des accords caractérisés par la coprésence d’une composante d’abonnement et d’une composante de publication en accès ouvert, même minimale (« jetons » de publication offerts, réduction sur les APC...). En conséquence, ont été exclus de l’analyse les accords portant uniquement sur du financement centralisé de publication en accès ouvert, que ce soit avec des éditeurs ne proposant que des revues avec paiement par l’auteur (PLOS, Frontiers, MDPI...) ou des éditeurs dont une partie du catalogue est constitué de revues en accès ouvert. L’accord le plus ancien de notre corpus a été signé en 2010, les plus récents en 2020 – les accords ne commençant qu’en 2021, même annoncés au cours de l’étude, n’ont pas été retenus. Plusieurs résultats se dégagent de notre analyse. Tout d’abord, on note une grande diversité des acteurs impliqués avec 22 pays et 39 éditeurs, même si certains consortiums (Pays-Bas, Suède, Autriche, Allemagne) et éditeurs (CUP, Elsevier, RSC, Springer) en ont signé beaucoup plus que d’autres. Ensuite, la durée des accords, comprise entre une et six années, révèle une distribution très inégalitaire, avec plus de la moitié des accords (103) signés pour 3 ans, ainsi qu’une faible proportion pour 4 ans ou plus (22 accords). Enfin, en dépit d’appels répétés à la transparence, moins de la moitié des accords (96) ont un texte accessible au moment de cette étude, sans qu’on puisse observer une tendance récente à une plus grande disponibilité. L’analyse montre également des degrés d’ouverture très variables, allant d’une simple information sur le répertoire ESAC en passant par la mise à disposition d’un format annotable jusqu’à l’attribution d’un DOI et d’une licence de réutilisation (CC-BY), en incluant le détail des sommes monétaires. Parmi les 96 accords disponibles, dont 47 signés en 2020, 62 ont fait l’objet d’une analyse en profondeur. C’est à notre connaissance la première analyse à cette échelle, sur un type de matériel non seulement inédit, mais qui était auparavant soumis à des clauses de confidentialité. Fondée sur une lecture minutieuse, l’étude décrit de manière fine leurs propriétés, depuis la matérialité du document jusqu’aux formules financières, en passant par leur morphologie et l’ensemble des droits et devoirs des parties. Les contenus des accords sont donc analysés comme une collection dont nous cherchons à déterminer les points communs et les variations, à travers des codages explicites sur certaines de leurs caractéristiques. L’étude pointe également des incertitudes, et notamment leur caractère « transitionnel », qui demeure fortement discuté. D’un point de vue morphologique, les accords montrent une grande diversité en matière de taille (de 7 à 488 pages) et de structure. Néanmoins, par définition, ils articulent tous deux objets essentiels : d’une part, les conditions de réalisation d’une lecture d’articles de revues, sous forme d’abonnement, mêlant des préoccupations d’accès et de sécurité ; d’autre part, les modalités de publication en accès ouvert, articulant la gestion d’un nouveau type de workflow à toute une série d’options possibles. Parmi ces options, mentionnons notamment le périmètre des revues considérées (hybrides et/ou accès ouvert), les licences disponibles, le degré d’obligation de cette publication, les auteurs éligibles ou le volume d’articles publiables. L’un des résultats les plus importants de cette analyse approfondie est la mise au jour d’un découplage presque complet, au sein même des accords, entre l’objet abonnement et l’objet publication. Bien entendu, l’abonnement est systématiquement configuré dans un monde fermé, soumis à paiement qui déclenche des séries d’identification des circulations légitimes tant du contenu informationnel que des usagers. Il insiste notamment sur les interdictions de réutilisation ou même de copie des articles scientifiques. À l’opposé, la publication en accès ouvert est attachée à un monde régi par l’accès gratuit au contenu, ce qui induit des préoccupations de gestion du workflow et des modalités d’accessibilité. De plus, les différents éléments constitutifs de ces objets contractuels ne sont pas couplés : d’un côté, les lecteurs sont constitués de l’ensemble des membres des institutions abonnées, de l’autre, seuls les auteurs correspondants (« corresponding authors ») sont concernés ; les listes de revues accessibles à la lecture et celles réservées à la publication en accès ouvert sont le plus souvent distinctes ; les workflows ont des objectifs et des organisations matérielles totalement différentes, etc. L’articulation entre les deux objets contractuels relève uniquement d’une formule de distribution financière qui, outre des combinaisons particulières entre l’un et l’autre, permet d’attribuer des étiquettes distinctes aux accords (offset agreement, publish & read, read & publish, read & free articles, read & discount). Au-delà de cette distribution, l’étude des arrangements financiers montre une gamme de dispositions allant d’une prévisibilité budgétaire totale, donc identique aux accords d’abonnement antérieurs, à une incertitude sur le volume de publication ou sur le montant définitif des sommes échangées. Les modalités concrètes de calcul des montants associés à la publication en accès ouvert sont relativement variées. S’il existe effectivement des formules récurrentes (volume d’articles multiplié par un prix individuel, reprise de la moyenne des sommes totales d’APC des années précédentes...), le calcul des sommes en jeu est toujours le résultat d’une négociation singulière entre un consortium et un éditeur scientifique, et aboutit parfois à des formules originales et complexes. À ce titre, l’espace des possibles en matière de formules financières n’est jamais totalement clos. Par ailleurs, la volonté des consortiums d’opérer une « transformation » de leurs accords vers la publication à coût constant renvoie à des définitions diversifiées du « coût » (inclusion ou non des dépenses d’APC préexistantes) et de la constance (admission ou pas d’une « inflation » à 2 ou 3%). De plus, nous n’avons observé aucune disposition contractuelle permettant d’anticiper les sommes en jeu au-delà de l’horizon temporel de l’accord courant. La grande diversité des accords provient d’une part des conditions initiales des relations entre consortiums et éditeurs scientifiques – les sommes dépensées en abonnement étant le point de départ des nouveaux accords –, d’autre part des objectifs de chaque partie. Même si cette étude excluait volontairement les négociations, les accords portent des traces de ces objectifs. Ainsi, de nombreux accords sont de nature explicitement expérimentale, quand certains visent un contrôle budgétaire strict, ou d’autres ambitionnent, dans la période plus récente, la publication du plus grand nombre possible d’articles en accès ouvert. C’est dans ce dernier cas qu’on touche à l’ambiguïté des attentes générales sur les accords transformants. En effet, pour les consortiums, la dimension « transformante » consiste essentiellement à transférer les sommes traditionnellement allouées à l’abonnement vers la publication en accès ouvert. Mais l’objectif n’est jamais de transformer le modèle économique des revues, c'est-à-dire de faire basculer des revues sous abonnement ou hybrides en revues entièrement en accès ouvert. D’ailleurs, aucune clause ne vise une telle fin – à l’exception du modèle d’accord proposé par l’éditeur ACM. Du côté des éditeurs, et notamment de Springer, le caractère cumulatif des accords nationaux passés vise à projeter un monde de la publication où l’accès ouvert devient de fait quantitativement très dominant, sans pour autant modifier de manière pérenne le modèle économique de leurs revues. Notre étude montre que les accords transformants actuels ne permettent pas d’assurer de manière durable une transition de l’économie de la publication vers l’accès ouvert, dans la mesure où ils n’offrent pas de garantie sur le contrôle des dépenses ni sur la pérennité de l’ouverture des contenus. L’avenir des relations entre consortium et éditeur demeure largement indéterminé.Cette étude porte sur une des innovations contemporaines liées à l’économie de la publication scientifique : les accords dits transformants, un objet relativement circonscrit au sein des relations entre consortiums de bibliothèques et éditeurs scientifiques, et temporellement situé entre 2015 et 2020. Ce type d’accords a pour objectif affiché d’organiser la transition du modèle traditionnel de l’abonnement à des revues (souvent proposées par regroupements thématiques ou collections) vers celui de l’accès ouvert en opérant une réaffectation des budgets qui y sont consacrés. Notre travail d’analyse sociologique constitue une première étude systématique de cet objet, fondée sur la recension de 197 accords. Le corpus ainsi constitué inclut des accords caractérisés par la coprésence d’une composante d’abonnement et d’une composante de publication en accès ouvert, même minimale (« jetons » de publication offerts, réduction sur les APC...). En conséquence, ont été exclus de l’analyse les accords portant uniquement sur du financement centralisé de publication en accès ouvert, que ce soit avec des éditeurs ne proposant que des revues avec paiement par l’auteur (PLOS, Frontiers, MDPI...) ou des éditeurs dont une partie du catalogue est constitué de revues en accès ouvert. L’accord le plus ancien de notre corpus a été signé en 2010, les plus récents en 2020 – les accords ne commençant qu’en 2021, même annoncés au cours de l’étude, n’ont pas été retenus. Plusieurs résultats se dégagent de notre analyse. Tout d’abord, on note une grande diversité des acteurs impliqués avec 22 pays et 39 éditeurs, même si certains consortiums (Pays-Bas, Suède, Autriche, Allemagne) et éditeurs (CUP, Elsevier, RSC, Springer) en ont signé beaucoup plus que d’autres. Ensuite, la durée des accords, comprise entre une et six années, révèle une distribution très inégalitaire, avec plus de la moitié des accords (103) signés pour 3 ans, ainsi qu’une faible proportion pour 4 ans ou plus (22 accords). Enfin, en dépit d’appels répétés à la transparence, moins de la moitié des accords (96) ont un texte accessible au moment de cette étude, sans qu’on puisse observer une tendance récente à une plus grande disponibilité. L’analyse montre également des degrés d’ouverture très variables, allant d’une simple information sur le répertoire ESAC en passant par la mise à disposition d’un format annotable jusqu’à l’attribution d’un DOI et d’une licence de réutilisation (CC-BY), en incluant le détail des sommes monétaires. Parmi les 96 accords disponibles, dont 47 signés en 2020, 62 ont fait l’objet d’une analyse en profondeur. C’est à notre connaissance la première analyse à cette échelle, sur un type de matériel non seulement inédit, mais qui était auparavant soumis à des clauses de confidentialité. Fondée sur une lecture minutieuse, l’étude décrit de manière fine leurs propriétés, depuis la matérialité du document jusqu’aux formules financières, en passant par leur morphologie et l’ensemble des droits et devoirs des parties. Les contenus des accords sont donc analysés comme une collection dont nous cherchons à déterminer les points communs et les variations, à travers des codages explicites sur certaines de leurs caractéristiques. L’étude pointe également des incertitudes, et notamment leur caractère « transitionnel », qui demeure fortement discuté. D’un point de vue morphologique, les accords montrent une grande diversité en matière de taille (de 7 à 488 pages) et de structure. Néanmoins, par définition, ils articulent tous deux objets essentiels : d’une part, les conditions de réalisation d’une lecture d’articles de revues, sous forme d’abonnement, mêlant des préoccupations d’accès et de sécurité ; d’autre part, les modalités de publication en accès ouvert, articulant la gestion d’un nouveau type de workflow à toute une série d’options possibles. Parmi ces options, mentionnons notamment le périmètre des revues considérées (hybrides et/ou accès ouvert), les licences disponibles, le degré d’obligation de cette publication, les auteurs éligibles ou le volume d’articles publiables. L’un des résultats les plus importants de cette analyse approfondie est la mise au jour d’un découplage presque complet, au sein même des accords, entre l’objet abonnement et l’objet publication. Bien entendu, l’abonnement est systématiquement configuré dans un monde fermé, soumis à paiement qui déclenche des séries d’identification des circulations légitimes tant du contenu informationnel que des usagers. Il insiste notamment sur les interdictions de réutilisation ou même de copie des articles scientifiques. À l’opposé, la publication en accès ouvert est attachée à un monde régi par l’accès gratuit au contenu, ce qui induit des préoccupations de gestion du workflow et des modalités d’accessibilité. De plus, les différents éléments constitutifs de ces objets contractuels ne sont pas couplés : d’un côté, les lecteurs sont constitués de l’ensemble des membres des institutions abonnées, de l’autre, seuls les auteurs correspondants (« corresponding authors ») sont concernés ; les listes de revues accessibles à la lecture et celles réservées à la publication en accès ouvert sont le plus souvent distinctes ; les workflows ont des objectifs et des organisations matérielles totalement différentes, etc. L’articulation entre les deux objets contractuels relève uniquement d’une formule de distribution financière qui, outre des combinaisons particulières entre l’un et l’autre, permet d’attribuer des étiquettes distinctes aux accords (offset agreement, publish & read, read & publish, read & free articles, read & discount). Au-delà de cette distribution, l’étude des arrangements financiers montre une gamme de dispositions allant d’une prévisibilité budgétaire totale, donc identique aux accords d’abonnement antérieurs, à une incertitude sur le volume de publication ou sur le montant définitif des sommes échangées. Les modalités concrètes de calcul des montants associés à la publication en accès ouvert sont relativement variées. S’il existe effectivement des formules récurrentes (volume d’articles multiplié par un prix individuel, reprise de la moyenne des sommes totales d’APC des années précédentes...), le calcul des sommes en jeu est toujours le résultat d’une négociation singulière entre un consortium et un éditeur scientifique, et aboutit parfois à des formules originales et complexes. À ce titre, l’espace des possibles en matière de formules financières n’est jamais totalement clos. Par ailleurs, la volonté des consortiums d’opérer une « transformation » de leurs accords vers la publication à coût constant renvoie à des définitions diversifiées du « coût » (inclusion ou non des dépenses d’APC préexistantes) et de la constance (admission ou pas d’une « inflation » à 2 ou 3%). De plus, nous n’avons observé aucune disposition contractuelle permettant d’anticiper les sommes en jeu au-delà de l’horizon temporel de l’accord courant. La grande diversité des accords provient d’une part des conditions initiales des relations entre consortiums et éditeurs scientifiques – les sommes dépensées en abonnement étant le point de départ des nouveaux accords –, d’autre part des objectifs de chaque partie. Même si cette étude excluait volontairement les négociations, les accords portent des traces de ces objectifs. Ainsi, de nombreux accords sont de nature explicitement expérimentale, quand certains visent un contrôle budgétaire strict, ou d’autres ambitionnent, dans la période plus récente, la publication du plus grand nombre possible d’articles en accès ouvert. C’est dans ce dernier cas qu’on touche à l’ambiguïté des attentes générales sur les accords transformants. En effet, pour les consortiums, la dimension « transformante » consiste essentiellement à transférer les sommes traditionnellement allouées à l’abonnement vers la publication en accès ouvert. Mais l’objectif n’est jamais de transformer le modèle économique des revues, c'est-à-dire de faire basculer des revues sous abonnement ou hybrides en revues entièrement en accès ouvert. D’ailleurs, aucune clause ne vise une telle fin – à l’exception du modèle d’accord proposé par l’éditeur ACM. Du côté des éditeurs, et notamment de Springer, le caractère cumulatif des accords nationaux passés vise à projeter un monde de la publication où l’accès ouvert devient de fait quantitativement très dominant, sans pour autant modifier de manière pérenne le modèle économique de leurs revues. Notre étude montre que les accords transformants actuels ne permettent pas d’assurer de manière durable une transition de l’économie de la publication vers l’accès ouvert, dans la mesure où ils n’offrent pas de garantie sur le contrôle des dépenses ni sur la pérennité de l’ouverture des contenus. L’avenir des relations entre consortium et éditeur demeure largement indéterminé.