Dissertations / Theses: 'Simulations numériques PIC'

1

Cherkhani, Rochdi. "Simulations numériques de phénomènes non linéaires dans les systèmes faisceau d'ions-plasmas." Nancy 1, 1993. http://www.theses.fr/1993NAN10297.

Full text

Abstract:

Cette étude concerne la simulation numérique de phénomènes non-linéaires dans les systèmes faisceau d'ions-plasma (F. I. P. ). Dans une première partie, on étudie le régime non-linéaire de l'instabilité acoustique ionique engendrée par l'injection d'un faisceau d'ions dans le plasma. Cette étude a été menée en utilisant successivement un code P. I. C, puis un code eulérien de Vlasov à conditions aux limites périodiques. On observe dans les deux cas la croissance de l'instabilité acoustique ionique, puis la formation de vortex, dans l'espace des phases, associée à la saturation non-linéaire. L'étude détaillée des modes de Fourier et des mécanismes de couplage non-linéaire de ces modes pour des choix de conditions initiales différents permet de montrer l'importance de ce choix pour simuler une instabilité de type faisceau-plasma démarrant naturellement à partir des fluctuations thermiques. Grace à la stabilité du code de la dynamique de coalescence des vortex après la saturation a pu être étudiée sur des temps longs. Dans une deuxième partie, on étudie le système faisceau d'ions plasma perturbé de façon transitoire, à l'aide du code Vlasov adapté à des conditions aux limites non-périodiques. Des expériences avaient montré la formation de structures de type bosse et creux en arrière du choc électrostatique induit par une perturbation de type échelon sur la vitesse du faisceau d'ions. Nous avons pu reproduire ces résultats expérimentaux et interpréter les oscillations de grande amplitude observées dans le puits de potentiel en terme d'instabilité acoustique ionique localisée. Par ailleurs, nous présentons des simulations de propagation de perturbations localisées de type soliton dans les systèmes F. I. P. Les résultats obtenus tendent à confirmer l'hypothèse que le puits de potentiel observé en arrière du choc est bien associé à l'évolution non-linéaire de la réponse portée par le mode lent

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

2

Kallala, Haithem. "Massively parallel algorithms for realistic PIC simulations of ultra high intensity laser-plasma interaction, application to attosecond pulses separation of Doppler harmonics." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASS052.

Full text

Abstract:

La complexité des mécanismes physiques mis en jeu lors de l'interaction laser-plasma à ultra-haute intensité nécessite de recourir à des simulations PIC particulièrement lourdes. Au cœur de ces codes de calcul, les solveurs de Maxwell pseudo-spectraux d'ordre élevé présentent de nombreux avantages en termes de précision numérique. Néanmoins, ces solveurs ont un coût élevé en termes de ressources nécessaires. En effet, les techniques de parallélisation existantes pour ces solveurs sont peu performantes au-delà de quelques milliers de coeurs, ou induisent un important usage mémoire, ce qui limite leur scalabilité à large échelle. Dans cette thèse, nous avons développé une toute nouvelle approche de parallélisation qui combine les avantages des méthodes existantes. Cette méthode a été testée à très large échelle et montre un scaling significativement meilleur que les précédentes techniques, tout en garantissant un usage mémoire réduit.En capitalisant sur ce travail numérique, nous avons réalisé une étude numérique/théorique approfondie dans le cadre de la génération d'harmoniques d'ordres élevés sur cible solide. Lorsqu'une impulsion laser ultra-intense (I>10¹⁶W.cm⁻² ) et ultra-courte (de quelques dizaines de femtosecondes) est focalisée sur une cible solide, elle génère un plasma sur-dense, appelé miroir plasma, qui réfléchit non-linéairement le laser incident. La réflexion de l'impulsion laser est accompagnée par l'émission cohérente d'harmoniques d'ordres élevées, sous forme d'impulsions X-UV attosecondes (1 attosecond = 10⁻¹⁸s). Pour des intensités laser relativistes (I>10¹⁹ W.cm⁻²), la surface du plasma est incurvée sous l'effet de la pression de radiation du laser. De ce fait, les harmoniques rayonnées par la surface du plasma sont focalisées. Dans cette thèse, j'ai étudié la possibilité de produire des impulsions attosecondes isolées en régime relativiste sur miroir plasma, grâce au mécanisme de phare attoseconde. Celui-ci consiste à introduire une rotation des fronts d'onde du laser incident de façon à séparer angulairement les différentes impulsions attosecondes produites à chaque cycle optique. En régime relativiste, la courbure du miroir plasma augmente considérablement la divergence du faisceau harmonique, ce qui rend le mécanisme phare attoseconde inefficace. Pour y remédier, j'ai développé deux techniques de réduction de divergence harmonique afin de mitiger l'effet de focalisation induit par la courbure du miroir plasma et permettre de générer des impulsions attosecondes isolées à partir d’harmoniques Doppler. Ces deux techniques sont basées sur la mise en forme en amplitude et en phase du faisceau laser. Par ailleurs, j'ai développé un modèle théorique pour déterminer les régimes optimaux d'interaction afin de maximiser la séparation angulaire des impulsions attosecondes. Ce modèle a été validé par des simulations numériques PIC en géométries 2D et 3D et sur une large gamme de paramètres laser et plasma. Finalement, on montre qu'en ajustant des paramètres laser et plasma réalistes, il est possible de séparer efficacement les impulsions attosecondes en régime relativiste
The complexity of the physical mechanisms involved in ultra-high intensity laser-plasma interaction requires the use of particularly heavy PIC simulations. At the heart of these computational codes, high-order pseudo-spectral Maxwell solvers have many advantages in terms of numerical accuracy. This numerical approach comes however with an expensive computational cost. Indeed, existing parallelization methods for pseudo-spectral solvers are only scalable to few tens of thousands of cores, or induce an important memory footprint, which also hinders the scaling of the method at large scales. In this thesis, we developed a novel, arbitrarily scalable, parallelization strategy for pseudo-spectral Maxwell's equations solvers which combines the advantages of existing parallelization techniques. This method proved to be more scalable than previously proposed approaches, while ensuring a significant drop in the total memory use.By capitalizing on this computational work, we conducted an extensive numerical and theoretical study in the field of high order harmonics generation on solid targets. In this context, when an ultra-intense (I>10¹⁶W.cm⁻²) ultra-short (few tens of femtoseconds) laser pulse irradiates a solid target, a reflective overdense plasma mirror is formed at the target-vacuum interface. The subsequent laser pulse non linear reflection is accompanied with the emission of coherent high order laser harmonics, in the form of attosecond X-UV light pulses (1 attosecond = 10⁻¹⁸s). For relativistic laser intensities (I>10¹⁹ W.cm⁻²), the plasma surface is curved under the laser radiation pressure. And the plasma mirror acts as a focusing optics for the radiated harmonic beam. In this thesis, we investigated feasible ways for producing isolated attosecond light pulses from relativistic plasma-mirror harmonics, with the so called attosecond lighthouse effect. This effect relies introducing a wavefront rotation on the driving laser pulse in order to send attosecond pulses emitted during different laser optical cycles along different directions. In the case of high order harmonics generated in the relativistic regime, the plasma mirror curvature significantly increases the attosecond pulses divergence and prevents their separation with the attosecond lighthouse scheme. For this matter, we developed two harmonic divergence reduction techniques, based on tailoring the laser pulse phase or amplitude profiles in order to significantly inhibit the plasma mirror focusing effect and allow for a clear separation of attosecond light pulses by reducing the harmonic beam divergence. Furthermore, we developed an analytical model to predict optimal interaction conditions favoring attosecond pulses separation. This model was fully validated with 2D and 3D PIC simulations over a broad range of laser and plasma parameters. In the end, we show that under realistic laser and plasma conditions, it is possible to produce isolated attosecond pulses from Doppler harmonics

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

3

Denoual, Emilien. "Rayonnement térahertz par interaction laser-solide en régime relativiste." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASP166.

Full text

Abstract:

Les sources d'impulsion térahertz (THz) suscitent un engouement croissant en raison de leur nombreuses applications dans divers secteurs de la recherche et de l'industrie, incluant la spectroscopie moléculaire, l'imagerie médicale, la sécurité intérieure, l'étude de la matière condensée ou la science des matériaux. Les progrès dans ces domaines sont rapides, et largement stimulés par le développement de nouvelles sources à haut niveau de rayonnement. L'interaction laser-solide en régime relativiste, jusqu'à présent principalement exploitée pour son fort potentiel de rayonnement dans les parties les plus élevées du spectre électromagnétique, constitue une approche prometteuse pour la génération d'impulsions THz intenses s'étendant sur de larges bandes de fréquence. Cette thèse est d'abord consacrée à l'étude théorique et numérique des deux principaux mécanismes de production THz au cours de telles interactions : le rayonnement de transition cohérent (CTR) des électrons rapides éjectés du plasma après avoir été accélérés par l'impulsion laser, et le rayonnement d'expansion du plasma (PER) se produisant sur des échelles de temps plus longues. Nous élaborons un modèle semi-analytique du rayonnement dû aux électrons rapides tenant compte de leur trajectoire dans le champ électrique de rappel qu'ils induisent à la surface de la cible. Leur rayonnement net résulte alors de l'interférence du CTR et d'une émission de type synchrotron/bremsstrahlung. Des études paramétriques sur les caractéristiques de l'impulsion laser et de la cible permettent d'anticiper les configurations maximisant ce rayonnement. Ce dernier s'avère très sensible à la fraction d'électrons s'échappant du champ de rappel. Nous proposons également un modèle du PER à partir d'une description de la détente unidirectionnelle du plasma, incluant divers effets liés à l'épaisseur finie de la cible et à sa géométrie multidimensionnelle attendue aux temps longs. Pour une impulsion laser de durée femtoseconde et une cible d'épaisseur micrométrique, nous prévoyons un rayonnement THz net largement dominé par le rayonnement électronique, établissant ainsi une hiérarchie des mécanismes d'émission THz dans le contexte d'interaction laser-feuille mince. Pour tester ces modèles théoriques, nous implémentons un module de calcul du rayonnement en champ lointain dans le code "particle-in-cell" (PIC) CALDER. Validé dans des cas simples puis appliqué à des simulations d'interaction faisceau-plasma et laser-solide, ce module fournit la première description "ab initio" des rayonnements basse fréquence dans le cadre de simulations PIC
The terahertz (THz) domain is attracting increasing interest for its promising applications in various sectors of research and industry, including molecular spectroscopy, medical imaging, homeland security, condensed matter studies, and materials science. Progress in these fields is rapid and largely stimulated by the development of new high-power radiation sources. Relativistic laser-solid interaction, hitherto primarily exploited for its strong radiative potential in the highest parts of the electromagnetic spectrum, constitutes a promising approach for generating intense THz pulses spanning broad frequency bands. This thesis is first devoted to the theoretical and numerical study of the two main THz emissive mechanisms occurring during such interactions: the coherent transition radiation (CTR) of hot electrons ejected from the plasma after being accelerated by the ultra-intense laser pulse field, and the plasma expansion radiation (PER) occurring over longer time scales. We develop a semi-analytical model of radiation due to fast electrons, taking into account their trajectory in the restoring spacecharge electric field they induce at the target surface. Their complete radiation then results from the interference of CTR and synchrotron/bremsstrahlung-type emission. Parametric studies on the characteristics of the laser pulse and the target allow us to establish configurations that maximize this radiation. The latter proves to be very sensitive to the fraction of escaping electrons. In addition, we describe the radiation associated with the plasma expansion by considering the unidirectional model, taking into account various effects related to the finite thickness of the foil and the multidimensional geometry of the accelerating field. For a femtosecond laser pulse and a micrometer-thick target, we anticipate a net THz radiation largely dominated by electron radiation, thus establishing a hierarchy of THz emission mechanisms in the context of laser-thin foil interaction. Finally, to test these theoretical models, we implement a far-field radiation algorithm in the "particle-in-cell" (PIC) code CALDER. Validated in simple cases and then applied to beam-plasma and laser-solid interaction simulations, this module provides the first "ab initio" description of low-frequency radiation in the framework of PIC simulations

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

4

Lutz, Mathieu. "Etude mathématique et numérique d'un modèle gyrocinétique incluant des effets électromagnétiques pour la simulation d'un plasma de Tokamak." Thesis, Strasbourg, 2013. http://www.theses.fr/2013STRAD036/document.

Full text

Abstract:

Cette thèse propose différentes méthodes théoriques et numériques pour simuler à coût réduit le comportement des plasmas ou des faisceaux de particules chargées sous l’action d’un champ magnétique fort. Outre le champ magnétique externe, chaque particule est soumise à champ électromagnétique créé par les particules elles-mêmes. Dans les modèles cinétiques, les particules sont représentées par une fonction de distribution f(x,v,t) qui vérifie l’équation de Vlasov. Afin de déterminer le champ électromagnétique, cette équation est couplée aux équations de Maxwell ou de Poisson. L’aspect champ magnétique fort est alors pris en compte par un dimensionnement adéquat qui fait apparaître un paramètre de perturbation singulière 1/ε
This thesis is devoted to the study of charged particle beams under the action of strong magnetic fields. In addition to the external magnetic field, each particle is submitted to an electromagnetic field created by the particles themselves. In kinetic models, the particles are represented by a distribution function f(x,v,t) solution of the Vlasov equation. To determine the electromagnetic field, this equation is coupled with the Maxwell equations or with the Poisson equation. The strong magnetic field assumption is translated by a scaling wich introduces a singular perturbation parameter 1/ε

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

5

Irzyk, Michaël. "Généralisation de faisceaux d'ions à partir de plasmas à haute densité : simulations numériques par code PIC de l'extraction, de la mise en forme du faisceau et de l'usure des grilles, développement de sources radio-fréquences à forte densité de courant (Ar, Xe) et à fort taux de dissociation (O2, N2)." Orléans, 2001. http://www.theses.fr/2001ORLE2036.

Full text

Abstract:

Cette thèse concerne le développement de sources s'ions à fort courant de faisceau (>1mA/cm2) dans la gamme d'énergie du keV à partir de gaz rares (Ar, Xe) et de gaz réactifs (O2, N2). Deux études complémentaires abordant les aspects numériques et expérimentaux ont été menées en parallèle. Dans une première étude, plusieurs codes ont été écrits et parallélisés. Ces codes simulent l'extraction induit par le phénomène d'échange de charges et la mise en forme du faisceau résultant de la somme des micro-faisceaux. Des travaux de validation de ces codes ont été effectués et les résultats expérimentaux se sont avérés être en bon accord avec les résultats des simulations. Dans la seconde étude, trois nouvelles sources d'ions ont été développées. Ces trois sources utilisent une optique d'extraction à 3 grilles. Les deux premières décharges (de 5 cm de diamètre) se caractérisent par un couplage de l'énergie radio-fréquence par une antenne de type "hélicon". Elles diffèrent par la structure du champ magnétique générée soit par des bobines soit par des aimants. La dernière source (de 10 cm de diamètre) se caractérise par sa configuration de type TCP plan. Les décharges et les sources d'ions ont été caractérisées en terme de densité du plasma, d'homogénéité, de courant de faisceau, de divergence des micro-faisceaux (analyseur de divergence) et de composition du faisceau d'ions (analyseur à temps de vol). Les résultats obtenus montrent que les codes numériques développées sont des outils adaptés et performants dans le cadre de la conception de sources d'ions. Par ailleurs, les sources d'ions conçues dans cette étude présentent des caractéristiques intéressantes en terme de densité de courant et de composition du faisceau (50 % d'espèce atomique).

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

6

Lutz, Mathieu. "Étude mathématique et numérique d'un modèle gyrocinétique incluant des effets électromagnétiques pour la simulation d'un plasma de Tokamak." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00875703.

Full text

Abstract:

Cette thèse propose différentes méthodes théoriques et numériques pour simuler à coût réduit le comportement des plasmas ou des faisceaux de particules chargées sous l'action d'un champ magnétique fort. Outre le champ magnétique externe, chaque particule est soumise à un champ électromagnétique créé par les particules elles-mêmes. Dans les modèles cinétiques, les particules sont représentées par une fonction de distribution f(x,v,t) qui vérifie l'équation de Vlasov. Afin de déterminer le champ électromagnétique, cette équation est couplée aux équations de Maxwell ou de Poisson. L'aspect champ magnétique fort est alors pris en compte par un adimensionnement adéquat qui fait apparaître un paramètre de perturbation singulière 1/ε. Le premier chapitre de cette thèse est une introduction à la fusion contrôlée par confinement magnétique dans les Tokamaks. Le second chapitre est consacré à la théorie gyrocinétique géométrique. Cette théorie repose sur la géométrie différentielle et la dynamique des systèmes hamiltoniens. L'objectif est de faire une succession de changements de coordonnées afin de se ramener à un système proche du centre-guide historique dans lequel les expressions de la matrice de Poisson et du Hamiltonien permettent une réduction de la dimension des trajectoires. Le chapitre 3 met en pratique les mêmes techniques sur un autre problème, la modélisation paraxiale d'un faisceau de particules chargées. Le dernier chapitre est dédié à un schéma numérique basé sur un intégrateur exponentiel en vitesse. Ce schéma a pour objectif d'approcher numériquement des solutions fortement oscillantes avec une méthode Particle-In-Cell en utilisant un pas de temps beaucoup plus grand que la période d'oscillation rapide. Il est testé sur une équation de Vlasov linéaire ainsi que sur le système de Vlasov-Poisson.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

7

Si-Ameur, Mohamed. "Simulations numériques de mélanges turbulents dans les écoulements cisaillés supersoniques." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10214.

Full text

Abstract:

L'etude du melange turbulent dans des ecoulements cisailles supersoniques, couche de melange confinee entre parois et jet faiblement sous detendu, est abordee a l'aide de simulations numeriques tridimensionnelles instationnaires. Un code aux volumes finis est utilise dans cette optique. La technique de simulation des grandes echelles a ete utilisee, les effets sous-maille etant pris en compte par les proprietes de l'algorithme numerique ppm qui filtre les concentrations de vorticite a petite echelle. Cette technique nous a permis de considerer certains caracteres des ecoulements reels: prise en compte des parois, simulation explicite du developpement spatial, resolution a des echelles de l'ordre de la taille des dispositifs reels. Les effets de parois sont etudies en approximation bidimensionnelle et en situation reelle tridimensionnelle. Les resultats montrent que les calculs bidimensionnels sont peu realistes pour representer le caractere tridimensionnel de l'ecoulement. Les zones de melange sont analysees qualitativement et quantitativement. La formation de sous-couches au niveau de la zone de melange est evidente pour m#c 0. 6. Une schematisation d'un modele de melange dans une couche de melange compressible est proposee

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

8

Ducros, Frédéric. "Simulations numériques directes et des grandes échelles de couches limites compressibles." Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG0007.

Full text

Abstract:

La transition a la turbulence des couches limites compressibles pour des nombres de mach de 0. 5 et 4. 5 est etudiee par simulations directes et des grandes echelles. Des etudes a la fois statistiques et visuelles ont permis de retrouver les caracteristiques quantitatives des diverses phases des ecoulements et les mecanismes de la transition a la turbulence. Le developpement d'un nouveau modele de viscosite turbulente dit modele de la fonction de structure filtree est propose: ce modele concentre la dissipation turbulente uniquement sur les regions contenant des petites echelles et a permis la simulation des grandes echelles de la transition a la turbulence d'une couche limite a mach 0. 5 se developpant spatialement, donnant ainsi des resultats quantitatifs proches de ceux trouves lors d'une simulation directe pour un cout de calcul plus faible

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

9

Weygand, Daniel. "Simulation numérique de la croissance de grains." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0122.

Full text

Abstract:

Deux types de simulation de la croissance de grains ont ete developpes et appliques pendant cette these. Le modele de potts a ete utilise pour l'etude de la croissance normale et le mouvement d'une interface qui separe deux populations de grains. Ce type de modele presente des limites du fait de l'absence d'une echelle de longueur et de temps et des effets reseau qui rendent difficile l'interpretation des resultats. Ces problemes nous ont pousse a developper des simulations de type vertex en 2 et 3 dimensions basees sur le modele de kawasaki. La discretisation des joints de grains dans le modele 2d a ete affinee par l'introduction de vertex dits virtuels. Le modele etait utilise pour l'etude de la croissance normale en 2d et 3d, la croissance de sous-grains en 2d et l'influence d'une mobilite reduite des jonctions triples en 2d. La croissance de grains en presence de particules de forces d'ancrage differentes a ete etudiee pour la premiere fois avec un modele de type vertex en 2d. Cette etude a permis de montrer que la taille moyenne de grains, dans une structure ancree, est bien decrite par une approche de type friedel pour la statistique de la sommation des forces d'ancrage des particules. La simulation de l'influence d'une distribution non aleatoire de particules a montre que la formation de clusters de particules donne une diminution de l'effet d'ancrage. Une loi de sommation de l'effet d'ancrage de deux populations de particules d'une efficacite d'ancrage differente a ete trouvee. En etudiant l'evolution d'une population de sous-grains dans un grain, nous avons pu simuler le mecanisme de germination de la recristallisation propose par bailey et hirsch. La simulation en 3d a permis d'etudier une loi 3d de type neumann-mullins. L'analyse 2d de la structure 3d, du point vue dynamique et topologique, a montre que la croissance 3d vue en coupe est differente d'une croissance 2d.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

10

Lamballais, Éric. "Simulations numériques de la turbulence dans un canal plan tournant." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0016.

Full text

Abstract:

L'ecoulement en canal plan tournant est etudie par simulation numerique directe et des grandes echelles. Dans ce but, un code resolvant les ecoulements de navier-stokes incompressibles est developpe, en apportant un soin particulier a la precision des methodes numeriques utilisees. Dans le cadre de la simulation des grandes echelles, une correction du modele sous-maille a viscosite turbulente spectrale est proposee. Cette modification consiste a prendre en compte les ecarts du spectre d'energie par rapport a un spectre de kolmogorov. L'etude prealable de l'ecoulement en canal en l'absence de rotation demontre l'interet de la correction du modele, en permettant une amelioration nette des resultats statistiques. Les outils numeriques ainsi developpes permettent alors d'etudier l'influence d'une rotation solide (d'axe parallele a l'envergure) sur la structure de la turbulence dans l'ecoulement en canal. Dans un premier temps, les effets de la rotation sur les mecanismes de transition a la turbulence sont examines. Selon le taux de rotation considere, trois types de transition sont alors identifies. En particulier, il est montre que les hauts regimes de rotation vont jusqu'a empecher toute tridimensionnalisation de l'ecoulement. Enfin, une partie importante de cet ouvrage est consacree a l'etude du canal plan tournant en situation de turbulence pleinement developpee. Une large gamme de taux de rotation est consideree. Une attention particuliere est portee sur la dynamique de la vorticite absolue, qui est caracterisee a l'aide de visualisations graphiques et par l'analyse statistique des termes preponderants dans l'equation de la vorticite absolue. Il est alors mis en evidence un etirement longitudinal important de la vorticite absolue, en particulier dans la region (loin des parois) ou se developpe une zone de vorticite absolue nulle. Concernant la dynamique de proche paroi, l'action inhibitrice d'une forte rotation sur la formation des courants de haute et basse vitesse est egalement etudiee

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

11

Salmon, Stéphanie. "Contribution aux méthodes numériques pour la simulation d'écoulements de fluides, d'électromagnétisme et de physique des plasmas." Habilitation à diriger des recherches, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00340299.

Full text

Abstract:

Ce manuscrit comporte trois parties distinctes, la première concerne la simulation numérique d'écoulements de fluides. La deuxième partie porte sur les équations de l'électromagnétisme et leur couplage avec les équations cinétiques de Vlasov dans le cadre de simulations numériques en physique des plasmas. La dernière partie évoque rapidement des travaux qui ont donné lieu à des publications mais qui ne rentrent pas complètement dans un des deux cadres abordés précédemment. Dans la première partie, l'objectif est d'étendre aux maillages triangulaires non structurés une méthode numérique éprouvée pour résoudre les équations de Stokes bidimensionnelles : la méthode Marker And Cell qui a été développée sur des maillages en quadrilatères quasi-réguliers dans les années 60. L'idée proposée pour cela est de résoudre le problème de Stokes avec pour variables le tourbillon, la vitesse et la pression. Alors que les résultats numériques obtenus sur des maillages réguliers sont satisfaisants, ceux sur des maillages non structurés ne le sont pas. Il s'est avéré lors de l'étude théorique que ce problème est un problème de stabilité. On montre théoriquement et numériquement que la formulation tourbillon-vitesse-pression est une généralisation de la formulation fonction courant-tourbillon permettant la prise en compte de conditions limites plus générales. L'instabilité, due à des fonctions harmoniques discrètes, peut être levée en utilisant de véritables fonctions harmoniques, calculées à l'aide de leur représentation intégrale, dans le schéma numérique. On résout ainsi l'instabilité de la formulation fonction courant-tourbillon et on améliore les précédents résultats de convergence connus de cette formulation. En particulier, on démontre alors une convergence en moyenne quadratique du tourbillon de l'ordre de 3/2 à 2 dans les cas les plus réguliers (contre un-demi avant). Puis on utilise le fait que la formulation tourbillon-vitesse-pression est équivalente à la formulation fonction courant-tourbillon pour redéfinir une nouvelle formulation tourbillon-vitesse-pression. En effet, il est bien connu que la formulation classique en fonction courant-tourbillon (n'utilisée qu'en deux dimensions d'espace) est mal posée lorsque l'on cherche le tourbillon dans l'espace de Sobolev H1 car son gradient n'est alors pas contrôlé, mais bien posée dans un autre espace de fonctions moins régulières. On étend alors ce résultat au cas tri-dimensionnel et l'on obtient une nouvelle formulation en tourbillon-vitesse-pression bien posée dans un nouvel espace. On démontre aussi théoriquement que ce nouvel espace est bien celui introduit en 2D, ce qu'on confirme par des résultats numériques. La deuxième partie concerne la résolution d'équations cinétiques intervenant dans la simulation directe des plasmas et des faisceaux de particules chargées (modèles de Vlasov-Poisson ou Vlasov-Maxwell). Grâce à l'augmentation de la puissance de calculs des ordinateurs, la simulation de l'évolution des plasmas et des faisceaux de particules basée sur une résolution directe de l'équation de Vlasov sur un maillage de l'espace des phases devient une alternative aux méthodes particulaires (Particle In Cell) habituellement employées. La force de ces simulations directes réside dans le fait qu'elles ne sont pas bruitées (contrairement aux méthodes PIC) et que l'approximation est de même résolution sur tout l'espace des phases, en particulier dans les régions à faible densité de particules où des phénomènes physiques importants ont lieu. L'inconvénient principal est que beaucoup de points sont inutiles car la fonction de distribution des particules y est nulle, ce qui rend ces méthodes directes coûteuses en temps de calcul. On introduit alors une méthode de résolution directe de l'équation de Vlasov sur un maillage {\bf{mobile}} de l'espace des phases. Ce qui permet de ne mailler que la partie de l'espace des phases sur laquelle la fonction de distribution des particules est {\emph{a priori}} non nulle. Nous avons utilisé avec succès cette méthode de maillage mobile en 1D afin de simuler un problème d'interaction laser-plasma. Nous introduisons donc un maillage mobile de l'espace des phases qui suit parfaitement le développement des instabilités et permet de réduire drastiquement le temps de calcul. Nous avons aussi obtenu les premiers résultats d'une méthode de maillage mobile en 4D en couplant le maillage mobile et une méthode de décomposition de domaines. \\ En ce qui concerne la résolution des équations de Vlasov-Maxwell : nous travaillons sur le développement d'un solveur Maxwell éléments finis d'arêtes d'ordre élevé couplé à un code PIC en trois dimensions d'espaces (6D de l'espace des phases). Un point important afin que le couplage fonctionne est que l'équation de conservation de la charge doit être vérifiée au niveau numérique à chaque pas de temps. Ce qui implique que le courant obtenu à partir de l'évolution de l'équation de Vlasov doit être calculé d'une façon bien particulière. Les premiers résultats obtenus en 2D confirment que la méthode de calcul du courant proposée conserve bien la charge comme attendu.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

12

Ferré, Giménez Ricardo. "Etude de nanoparticules magnétiques par simulation numérique." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10224.

Full text

Abstract:

Nous avons etudie par simulation numerique les proprietes magnetiques d'une petite particule magnetique aussi bien que les proprietes d'un ensemble de telles particules. Dans la premiere partie de ce travail, un modele de petites particules est developpe. Ce modele, base sur les equations micromagnetiques, tient compte des interactions d'echange et dipolaire entre les moments magnetiques dans la particule aussi bien que de l'anisotropie magnetocristalline. Ce modele nous a permis d'etudier les configurations d'aimantation a l'equilibre pour des petites particules magnetiques. Nous avons aussi etudie plus en detail le retournement d'aimantation d'une particule isolee de ferrite de baryum d eforme aplatie. La deuxieme partie de ce travail est dediee a la modelisation d'un ensemble de petites particules en interaction dipolaire. Nous avons mis en evidence l'effet cruciale de la concentration de particules sur les proprietes magnetiques d'un tel agregat. Nous montrons que l'effet de l'augmentation de la concentration combine avec l'anisotropie de l'interaction dipolaire conduit a l'apparition d'une valeur maximale du champ coercitif pour les concentrations intermediaires. Nous avons aussi considere un terme d'anisotropie magnetique qui a comme effet la reduction de la portee des interactions dipolaires. La derniere partie de ce travail est dediee a une etude en temperature (monte carlo) de ces systemes de particules. Une transition de gel dynamique est observee comme a resultat de l'evaluation du parametre d'ordre d'edwards anderson pour notre modele ainsi que nombreux etats metastables sont possibles a basse temperature. Ces signatures, neanmoins, ne nous permettent pas d'affirmer l'existence d'une transition du type verre de spins

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

13

Guichaoua, Philippe. "Etude théorique, optimisation et simulation numérique d'un procédé de régulation thermique." Saint-Etienne, 1986. http://www.theses.fr/1986STET4006.

Full text

Abstract:

Etude du dispositif de régulation sur une portion de frontière d'une région ouverte oméga du plan : ce dispositif comprend un régulateur PID dont le signal de commande est une mesure de différence de température. Possibilité d'un réglage optimal du régulateur pour une perturbation connue de la température initiale. Simulation numérique bidimensionnelle du fonctionnement

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

14

Maucourt, Jérôme. "Étude par simulations numériques des transitions de phase dans les modèles de spins XY désordonnés." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10216.

Full text

Abstract:

L'objet de cette these est l'etude des transitions de phase dans les modeles de spins xy desordonnes. Les outils numeriques que nous avons utilises sont la methode monte carlo et la methode de groupe de renormalisation de paroi de domaine. Les resultats que nous avons obtenus sont le fruit de simulations realisees a partir de codes originaux mis au point sur machines paralleles. Le premier type de modele que nous avons etudie est un modele a desordre de liaisons : le modele bimodal ou regne une competition des interactions de signe aleatoire gele entre premiers voisins. Une etude monte carlo suivie d'une analyse d'echelle de taille finie nous a permis de determiner le diagramme de phase du modele en dimension 2 ainsi que l'ensemble de ses exposants critiques. Dans la region de desordre fort, les transitions de verre de spin et de verre chiral qui se produisent a temperature nulle, sont decouplees. Dans le cas du modele tridimensionnel a desordre maximum, nous avons grace a l'apport d'un algorithme tres efficace de recherche de l'etat fondamental, obtenu des resultats d'energies de defaut de paroi de domaine qui montrent que la transition de verre chiral se produit a temperature finie et que la transition de verre de spin se produit probablement a temperature tres faible. Nos resultats montrent que la dimension critique inferieure du modele est proche de 3. Le deuxieme type de modele aborde est un modele ou le desordre est introduit par l'existence de dephasages aleatoires geles entre les spins. Par une utilisation poussee de l'hypothese d'universalite, nous avons confirme une recente theorie qui exclu l'existence d'une phase reentrante dans le cas bidimensionnel. Ainsi, la phase kosterlitz-thouless est stable jusqu'a temperature nulle en dessous du desordre critique. En dimension 3, nous avons montre par une etude de groupe de renormalisation de paroi de domaine que la transition de verre de spin a lieu a temperature finie.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

15

Urbin, Gérald. "Étude numérique par simulation des grandes échelles de la transition à la turbulence dans les jets." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0025.

Full text

Abstract:

Cette etude demontre les potentialites de la technique numerique de simulation des grandes echelles pour decrire et comprendre la dynamique d'ecoulements turbulents en geometrie complexe. Elle s'interesse plus particulierement aux ecoulements de jet libre, jet confine et jets multiples de grille a haute solidite. Des simulations spatiales de la zone proche d'un jet libre, rond, a haut nombre de reynolds, sont effectuees. Malgre une evidente sensibilite aux conditions amonts, de bons accords entre nos predictions statistiques et differentes mesures experimentales sont obtenus. Les multiples structures tourbillonnaires coherentes impliquees dans la transition a la turbulence du jet sont retrouvees. On observe, alternativement, des tourbillons de forme helicoidale ou annulaire axisymetrique. On met egalement en evidence un arrangement tourbillonnaire original, qui resulte de l'inclinaison alternee et de l'appariement local de ces anneaux. Il peut etre force par une excitation ad-hoc, ce qui modifie alors radicalement le developpement du jet. Lorsqu'une excitation axisymetrique est imposee, apres que les structures annulaires se soient formees, des paires de tourbillons longitudinaux contra-rotatifs apparaissent et creent des jets lateraux. Leur nature, et leur presence dans le cas d'une excitation helicoidale, sont discutees. Une methode efficace pour controler leur nombre est developpee. On s'interesse ensuite au phenomene periodique tres basse frequence de retard-avance de transition a la turbulence qui se developpe dans le jet confine et les jets multiples de grille (phenomene generique a de nombreux ecoulements). Il s'avere dependre, non seulement des caracteristiques des zones de recirculations (pre-transition) mais egalement de l'ecoulement plus en aval (zone de stagnation post-transition, effet de pression). On met en evidence, des la grille, des mouvements transversaux et a grande echelle, de fluide. Une interpretation du phenomene est proposee.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

16

Frifita, Khaled. "Modélisation multi-physique d'un système électrique de puissance embarqué pour la simulation, le prototypage numérique et la commande." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0334.

Full text

Abstract:

La qualité de l’énergie électrique dans les systèmes aéronautiques dépend directement de la complexité du système électrique qui la délivre. Les deux grandeurs (tension, courant) subissent généralement beaucoup de perturbations liées à l’impédance des réseaux et à la circulation de courants perturbateurs, déséquilibrés et réactifs liés à la variation de charge non linéaire. Dans le réseau de bord d’un hélicoptère, la prolifération des perturbations électriques peut entraîner des dysfonctionnements, des dégradations et des échauffements des récepteurs. La correction active du facteur de puissance ou power factor correction (PFC) a pour but d’éviter les effets indésirables, les harmoniques et perturbation des signaux. Ce type de système, constitué par un convertisseur AC/DC lié à un autre DC/DC, utilise des composants et commutations à hautes fréquences en particulier les MOSFET au carbure de silicium (MOSFET SiC). Ce choix permet de garantir une bonne qualité de l’énergie et la réduction du rapport puissance/poids pour les systèmes embarqués. La contribution de la thèse se situe au niveau de la modélisation multi-physique, de la simulation et la synthèse des lois de commande pour les structures de puissance utilisées. Ainsi, la modélisation non linéaire plus précise, devrait conduire à l’exploitation de lois de commande robustes et une bonne maîtrise du comportement thermique. Cette thèse a donné lieu à la proposition d'un modèle non linéaire électrothermique plus précis pour des MOSFET SiC. Ce modèle prend en compte les couplages électrothermiques et rend les premières commandes appliquées (PI et PBC) plus robustes
The quality of the electrical energy supplied in aeronautical systems depends on the complexity of the electrical system used. The two quantities (voltage, current) generally suffer from a lot of disturbances due to the impedance of the electric grid and circulation of the perturbations non-linear loads variation. In the on-board grid of an helicopter, the proliferation of electrical disturbances can lead to malfunctions, degradations and overheating of the devices. The power factor correction (PFC) is designed to avoid unwanted effects, harmonics and disturbances. This type of system, consisting of an AC / DC converter connected to another DC / DC converter, uses high frequency components and switches. The choice of silicon carbide MOSFETs (SiC MOSFETs) ensures a good quality of energy and reduces the power-to-weight ratio for embedded systems. The contribution of this work is the multiphysical modeling of power SiC MOSFET component which is proposed to simulate and design a global control for different electrical power converters. We propose a more precise electro-thermal nonlinear model for SiC MOSFETs. This model takes into account electrothermal couplings and will make controls more robust. It has been validated by the comparing simulation to the characteristics of the datasheet. To implement and validate the proposed models and perform the prototyping of AC-DC and DC-DC converters, we used psim, pspice and saber softwares. This work was carried out in an FUI project for the design of reliable embedded power sources in helicopters system

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

17

Meplan, Olivier. "Ondes et particules dans le modèle de l'accélérateur de Fermi : simulation numérique." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10016.

Full text

Abstract:

Cette these aborde d'un point de vue numerique l'etude de la dynamique quantique de l'accelerateur de fermi qui presente classiquement du chaos: il s'agit d'une particule dans une boite a une dimension dont l'une des parois oscille. Nous etudions d'abord la mecanique classique: nous montrons que le temps du choc d'une particule sur une paroi mobile et l'energie de la particule dans le referentiel de la paroi sont des variables conjuguees et que les sections de poincare dans ces variables sont plus lisibles que les sections stroboscopiques usuelles. Ensuite, la dynamique quantique de ce systeme est etudiee au moyen de deux methodes numeriques: la premiere est une generalisation de la methode kkr dans l'espace-temps ; il suffit de resoudre une equation integrable sur le bord d'un billard espace-temps. La seconde methode est plus rapide et consiste en une succession de propagations libres et de pulses de potentiel. Ceci nous permet de calculer les etats de floquet que nous pouvons d'une part comparer a la dynamique classique grace aux distributions de husimi et d'autre part etudier en fonctions des parametres du systeme. Cette etude nous permet d'illustrer tres clairement certains phenomenes comme la localisation spatiale d'un paquet d'ondes dans un puits vibrant ou l'effet tunnel. Dans le regime adiabatique, nous donnons une formule pour les quasi-energies qui fait apparaitre notamment un terme de phase independant de l'etat (phase adiabatique). Dans ce regime, il existe des situations particuliere ou le spectre de quasi-energies presente une quasi-degenerescence totale. Alors l'energie d'un paquet d'ondes peut croitre de facon significative. Ce phenomene de resonance est tout a fait inattendu pour des oscillations lisses du mur vibrant. La troisieme partie traite de l'evolution d'une onde classique dans l'accelerateur de fermi. Grace a la methode kkr generalisee, nous mettons en evidence un phenomene quelque peu surprenant: dans la plupart des cas (pourvu que le mouvement du mur soit periodique) une onde se localise exponentiellement dans le puits et son energie augmente de facon exponentielle

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

18

Pebernet, Laura. "Etude d'un modèle Particle-In-Cell dans une approximation Galerkin discontinue pour les équations de Maxwell-Vlasov : recherche d'une solution hybride non conforme efficace." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1080/.

Full text

Abstract:

Cette thèse présente l'étude et le développement d'un outil de simulation numérique efficace pour la modélisation de l'interaction plasma/micro-ondes, à partir d'un solveur électromagnétique basé sur une approximation Galerkin Discontinue (GD). Le travail est organisé en deux parties principales. Tout d'abord, nous développons un modèle Particle-In-Cell (PIC) approprié au schéma GD. Pour cela, d'une part, nous proposons un modèle de correction hyperbolique pour la prise en compte de la loi de conservation de la charge et, d'autre part, nous intégrons des modèles physiques propres au plasma tels que les sources micro-ondes de forte puissance, les surfaces d'émission de particules et les faisceaux d'électrons. Ensuite, nous nous orientons vers la recherche de performances optimales pour le couplage Maxwell-Vlasov afin d'augmenter l'efficacité et la taille des applications à traiter. Cette recherche conduit à l'étude d'une hybridation non conforme de méthodes pour résoudre le problème Maxwell-Vlasov. Dans un premier temps, nous travaillons sur une méthode hybride entre différents schémas numériques pour la résolution d'un problème Maxwell 1D sur des maillages non conformes. Dans un second temps, nous nous intéressons au cas d'un problème 2D en mode TE, dans l'optique d'introduire un modèle PIC. Finalement, nous réalisons une hybridation FDTD/FDTD sur deux maillages non coïncidents pour les équations Maxwell-Vlasov 2D
This thesis presents the study and the development of an efficient numerical simulation's tool for the modeling of plasma/microwave interaction in an electromagnetic software based upon a Discontinuous Galerkin (DG) scheme. This work is organized following two main steps. First, we develop a Particle-In-Cell (PIC) model appropriate for DG scheme. For this, on the one hand, we propose a hyperbolic corrector method to take into account the charge conservation law and, on the other hand, we integrate physical plasma models such as high power microwave sources, emission particles surfaces and electrons beams. Then, we propose also optimal performances for the coupling of Maxwell-Vlasov equations in order to increase the efficiency and the size of the applications to treat. This leads to study a non conformal hybridization of methods to solve the Maxwell-Vlasov problem. In the first time, we work on a hybrid method between different numerical schemes to solve a 1D Maxwell problem on non conformal meshes. In the second time, we interest in a 2D TE Maxwell problem, in order to introduce a PIC model. Finally, we realise a FDTD/FDTD hybridization on two non coincident meshes for the 2D Maxwell-Vlasov system

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

19

Mathey, Fabrice. "Ecoulements cisaillés réactifs : étude par modélisation sous-maille du mélange et simulation numérique des grandes échelles." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10215.

Full text

Abstract:

Le formalisme de la simulation des grandes echelles (les) pour l'etude des ecoulements turbulents est presente. Des tests, en configuration de turbulence homogene isotrope et de couche de melange temporelle, mettent en evidence le comportement des differents modeles de viscosite turbulente vis-a-vis de la dissipation generee par les correcteurs de flux du schema ppm. Une solution est proposee permettant d'eviter une dissipation numerique trop importante pour les ecoulements en turbulence developpee et d'eviter le developpement d'instabilites numeriques dues aux conditions initiales. Les modeles de melange sous-maille specifiques aux ecoulements reactifs sont ensuite presentes. Deux approches sont en particulier retenues. Une approche stochastique, permettant de reconstruire jusqu'aux plus petites echelles l'evolution d'un champ de scalaire : le lem (linear eddy model). On montre que cette approche permet en particulier de reproduire des lois d'echelles observees dans les experiences et s'ecartant des theories classiques du melange. Puis une approche probabiliste ou la structure du champ a petite echelle est presumee a partir d'une fonction de densite de probabilite. Cette derniere approche necessite la modelisation de la variance sous-maille de la fraction de melange. Pour cela, une nouvelle modelisation est presentee, permettant des simulations les sans parametres ajustable. Ce modele est valide par des tests a priori a partir de simulations lem a grands nombres de reynolds, puis par des simulations de couche de melange temporelle reactive. Dans ce dernier cas, les resultats obtenus lors des phases de transition et de turbulence developpees sont compares aux experiences de la litterature. On montre que les quantites de produits sont correctement representees par le modele sous-maille de melange. Ces simulations permettent de mettre en evidence les mecanismes de la transition de melange et le role des tourbillons longitudinaux.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

20

Xia, Meng. "Etudes expérimentales et numériques de la pyrolyse et l’oxydation du charbon pulvérisé dans les flammes étirées de méthane/oxygène/azote." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLC060/document.

Full text

Abstract:

Dans ce travail, une configuration laminaire stratifiée est utilisée afin d’étudier les caractéristiques de la pyrolyse et de l’oxydation du charbon pulvérisé dans un mélange de flux réactif à la fois dans les conditions atmosphériques conventionnelles et dans des conditions de combustion enrichie en oxygène. Deux diagnostics optiques, la spectroscopie d’émission de flamme et la mesure de l’émission spontanée sont utilisés pour caractériser la structure de la flamme. Les profiles de concentration de trois radicaux excités, OH*, CH* and C*2 sont mesurés et analysés.Des simulations 1-D utilisant la cinétique détaillée y compris des sous-mécanismes de OH*, CH* and C*2 et de combustion de charbon sont effectuées et comparées avec des données expérimentales. La comparaison qualitative a montré que la configuration numérique actuelle était appropriée pour la prédiction des émissions de OH*, CH* and C*2. Les résultats prédits par l’approche numérique diffèrent avec les modifications apportées aux sous-modèles de charbon et aux paramètres cinétiques. Le modèle de pyrolyse et les matières volatiles semblent jouer des rôles plus importants
In the present work, a laboratory-scale laminar strained configuration is used to investigate the characteristics of pulverized coal devolatilization and oxidation in a mixture of CH4/O2/N2 reactive flow both in conventional air conditions and in oxygen-enriched combustion conditions. Two optical diagnostics, Flame Emission Spectroscopy and measurement of spontaneous emission, are employed for the characterization of flame structure. The spatial concentration evolution of three excited radicals, OH*, CH*and C*2 , are measured and analyzed.1-D simulations using detailed gas-phase kinetics including OH*, CH*, and C*2 sub-mechanisms and coal combustion submodels are performed and compared with experimental data. Qualitative comparison with experiments showed that the current numerical configuration was suitable for the prediction of OH*, CH* and C*2 emission. The predicted results differed with changes to the coal sub-models and kinetic parameters. The devolatilization model and volatile matters seem to play more important roles

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

21

Cortazar, Miguel Angel. "Le Cavermod, modèle physique de l'érosion de cavitation : qualification expérimentale et numérique." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10089.

Full text

Abstract:

Le cavermod est un dispositif entièrement original destiné à simuler les tourbillons cavitants dont l'efficacité agressive dans les machines hydrauliques a été remarquée depuis plusieurs années. Ce dispositif permet de fixer la valeur des trois paramètres qui caractérisent le tourbillon cavitant: son taux de rotation, sa taille et sa vitesse d'implosion. L'étude expérimentale porte à la fois sur la réalisation du dispositif, sur l'équipement de mesure nécessaire à l'observation de l'écoulement crée (durée de vie: quelques millisecondes, vitesse d'implosion comprise entre 70 et 700 m/s), sur l'histoire de cet écoulement et sur les corrélations que l'on peut établir entre l'écoulement et les marques d'érosion formées sur des éprouvettes métalliques. Un modèle numérique permettant le suivi de l'interface liquide-vapeur donne une valeur de la distribution de la pression qui est en accord avec les valeurs expérimentales. L'étude a permis d'une part de cerner l'instant ou les évènements critiques d'érosion ont lieu et d'autre part de déterminer les bases d'une optimisation du dispositif

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

22

Revel, Adrien. "Modélisation des plasmas magnétisés. Application à l'injection de neutres pour ITER et au magnétron en régime impulsionnel haute puissance." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112083/document.

Full text

Abstract:

Un plasma est défini comme un gaz partiellement ou totalement ionisé. Bien que très présent dans l'univers visible, les plasmas naturels sont rares sur Terre. Cependant, ils représentent un intérêt majeur pour les industries et les instituts de recherche (traitement de surface, propulsion spatiale). Toutefois, la compréhension du comportement d'un plasma est complexe et fait appel à de nombreux domaines de la physique. De plus, ces plasmas peuvent être magnétisé i.e. lorsqu'un champ magnétique extérieur ou induit influence significativement la trajectoire des particules : r/L<1 où r est le rayon de Larmor et L la longueur caractéristique du système. Ce travail de thèse s'intéresse à la modélisation du comportement du plasma présent dans deux dispositifs : l'accélérateur de l'Injecteur de Neutres (IdN) rapides d'ITER et le magnétron en régime DC ou HiPIMS. La réalisation de la fusion nucléaire sur Terre fait actuellement l'objet de nombreuses recherche dans le monde. Du fait de l'énergie nécessaire au franchissement de la barrière de répulsion coulombienne, le plasma doit être confiné. Dans le cas d'ITER, le confinement est réalisé par de puissant champ magnétique. Cependant, pour atteindre les conditions nécessaires aux réactions de fusion, notamment en température, un injecteur de particules neutres à haute énergie (1MeV) est nécessaire. L'accélération de ces particules est une phase critique dans la création du faisceau de neutres et elle représente un défi technologique qui fait l'objet d'une étude dans ce travail de thèse. Le magnétron est un procédé industriel permettant la réalisation de couches minces par pulvérisation cathodique. Les ions créés par un plasma de décharge arrachent les atomes de la cathode qui se déposent sur l'anode. Le champ magnétique créé par des aimants permanents piège les électrons à proximité de la cathode augmentant l'efficacité du dispositif. Le comportement du plasma magnétron est ainsi étudié en régime continu ou pulsé ainsi que l'apparition de structures auto-organisées en rotation autour de l'axe du magnétron dans certaines conditions. Afin d'étudier ces dispositifs, plusieurs programmes de simulation numérique ont été développés. La méthode Paticle-In-Cell a été choisie car elle permet de prendre en compte la charge d'espace des particules de manière auto-cohérente. Diverses techniques (technique de collision nulle, Monte Carlo Collision, a posteriori Monte Carlo) et améliorations (maillage non uniforme, projections de charges au troisième ordre) ont été développées et implémentées. De plus, une méthode originale, Pseudo 3D, permettant un traitement à trois dimension du magnétron a été utilisées avec succès. Enfin, ces programmes ont été parallélisés afin de réduire le temps de calcul
A plasma is defined as a partially or completely ionized gas. Even though, they are very present in the visible universe, natural plasmas are rare on Earth. However, they are a major interest for industries and research institutes (surface treatment, spatial propulsion). Nevertheless, the understanding of plasma behavior is complicated because of the numerous physical fields involved. Moreover, theses plasmas can be magnetized, i.e., a magnetic field, external or induced, affects significantly the particle trajectories: r/L<1 where r is the Larmor radius and L the typical length of the system. This thesis is focused on the plasma modeling in two device: the accelerator of the ITER's neutral beam injector (NBI) and the magnetron in DC or HiPIMS regime. The feasibility of nuclear fusion on Earth is subject of numerous research around the world. Because of the energy necessary to get over the Coulomb barrier, the plasma must be confined. For ITER, the confinement is achieved by intense magnetic fields. However, to reach the required conditions of nuclear fusion reactions, especially in temperature, a high energy (1MeV) neutral beam injector is needed. The particle acceleration is a critical part in the creation of the neutral beam and it represents a technical challenge which is studied in this thesis work. The magnetron is an industrial process for creating thin film by physical sputtering. The ions created by a plasma discharge tear the atoms out of the cathode which are then deposited on the anode. The magnetic field created by permanent magnets trap the electrons near the cathode improving the process efficiency. The plasma behavior inside the magnetron is studied in direct and pulsed current as well as the appearance of self-organized structures in rotation around the magnetron axis. To study these devices, several program of numerical simulation have been developed. The Particle-In-Cell methode has been chosen because it takes into account, self-consistently, the space charge of the particules. Several techniques (null collision technique, Monte Carlo Collision, a posteriori Monte Carlo) and improvement (Non uniform mesh, third order charge projection) have been developed and implemented. Moreover, an original method, Pseudo 3D, allowing a three dimensional study of the magnetron, has been used with success. Finally, these programs have been parallelized to reduce the computation time

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

23

Deniset, François. "Modélisation numérique des conditions d'apparition de la cavitation de tourbillon marginal sur une aile-3D : effet de confinement." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0070.

Full text

Abstract:

Ces travaux de recherche sont consacres a la modelisation numerique de l'ecoulement tridimensionnel stationnaire autour d'une aile d'envergure finie et de forme en plan elliptique. L'analyse du mecanisme d'enroulement tourbillonnaire qui prend naissance en extremite d'aile, ainsi que l'effet d'une paroi de confinement sur le declenchement et l'evolution du tourbillon marginal, sont plus particulierement etudies. Cela doit permettre, a terme, une meilleure comprehension de l'influence du carenage entourant certaines helices marines sur les conditions d'apparition de la cavitation. Le but de cette etude est donc de disposer d'un outil numerique de prediction de la cavitation de tourbillon marginal sur les derives de sous-marins et les helices marines. La premiere partie est consacree a l'approche realisee par la methode potentielle. La methode integrale aux frontieres, utilisee dans le cadre de la theorie du fluide parfait, est mise en uvre autour de l'aile consideree, placee dans une veine en charge de section rectangulaire. Apres avoir ete valide a l'aide de nombreuses comparaisons entre resultats numeriques et mesures experimentales, le code singularites developpe est utilise de maniere intensive et permet une etude approfondie du mecanisme d'enroulement tourbillonnaire. Dans la seconde partie est exposee l'approche menee a l'aide du logiciel fluent, le code de mecanique des fluides et de transferts thermiques le plus repandu dans le monde. La prise en compte de la viscosite lors de la resolution permet de determiner la pression au cur du tourbillon marginal et donc d'estimer le parametre d'apparition de la cavitation

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

24

Béreaux, Yves. "Simulation numérique d’écoulements de fluides viscoélastiques à formulation intégrale, par la méthode des tubes de courant." Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0005.

Full text

Abstract:

La methode des tubes de courant est bien adaptee a la simulation numerique des ecoulements de fluides viscoelastiques, notamment les fluides decrits par des lois de comportement integrales, representatives des polymeres fondus ou en solutions. L'hypothese fondamentale est de poser comme inconnue l'existence d'une fonction de transformation f, qui fait passer du domaine physique a un domaine transforme simple ou les lignes de courant sont rectilignes et paralleles. Dans le cadre de cette methode, nous avons developpe un code de calcul prenant en compte les lois de comportement integrales codeformationnelles. Plusieurs points cles ont ete resolus: 1) un calcul simple et precis du tenseur des contraintes viscoelastiques le long des lignes de courant transformees est effectue, sans l'obstacle du probleme de suivi de la particule, a l'aide d'une forme explicite du tenseur des deformations et d'une integration de gauss-laguerre. 2) l'interpolation precise de la fonction de transformation f et de ses derivees partielles est assuree grace a un element d'hermite specifique. 3) le systeme d'equations non lineaires resultant est resolu par un algorithme d'optimisation de type region de confiance, applique aux problemes de moindres carres non lineaires et beneficiant d'une propriete de convergence globale. Dans le cadre des filieres axisymetriques, de nombreux calculs ont ete effectues, avec des geometries convergentes d'angles 45 ou 90, avec des modeles de la litterature ou specifiques permettant des comparaisons avec des resultats experimentaux sur les pertes de charge totales et d'entree. La premiere ligne de courant calculee montre l'importance de la zone de recirculation et les effets de singularites sur les contraintes. La formulation a ete etendue aux ecoulements veritablement tridimensionnels

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

25

Parzani, Céline. "Modélisation mathématique d'expansion de plasma et de décharges électriques." Toulouse, INSA, 2003. http://www.theses.fr/2003ISAT0019.

Full text

Abstract:

Cette thèse porte sur la modélisation mathématique et numérique de deux phénomènes physiques. Dans une première partie, nous traitons l'expansion d'une bulle de plasma dans le vide avec émission d'un faisceau d'électrons à l'interface plasma-vide. A partir du système Euler-Poisson à deux espèces (ions, électrons), une analyse asymptotique conduit à un modèle quasineutre à courant constant (nul ou non) pour le plasma et à une loi de Child-Langmuir pour le faisceau. Le couplage de ces deux modèles est réalisé soit en imposant un terme de pression à l'interface, soit par la recherche d'une onde de transition à l'interface. En une dimension d'espace, les hypothèses de modélisation sont validées numériquement en utilisant un schéma de type volumes finis avec un traitement spécifique de l'interface. Le modèle à courant nul dans le plasma est ensuite étendu au cadre bidimensionnel et des simulations sont obtenues par une méthode Lagrange-Projection avec une reconstruction de l'interface fluide-vide par une méthode de type VOF (volum of fluid). La deuxième partie de la thèse porte sur la modélisation des décharges électriques sur les satellites. Un modèle de type Boltzmann en une dimension d'espace est proposé et approché numériquement par une méthode particle-in-cell. Les résultats numériques montrent la formation d'un nuage électronique très dense
We are interested in the mathematical and numerical modeling of plasma expansion in vacuum when an electron beam is emitted from the plasma-vacuum interface. From the Euler-Poisson system for each species (ions, electrons), we perform an asymptotic analysis yielding a quasineutral model for the plasma region with a constant current (vanishing or not) and a Child-Langmuir law for the beam region. These two models are connected either considering a pressure term concentrated at the plasma-vacuum interface, either through a transmission layer problem. In one space dimension, a numerical validation of these hypothesis is proposed using a finite volume method with a psceific treatment of the plasma-vacuum interface. Next, the asymptotic model with zero-current in the plasma is derived in the two dimensionnal case. Numerical simulations are obtained using a Lagrange-Projection method with an interface representation deduced from a VOF method. The second part of the thesis is concerned with the modeling of electrical discharges occuring on satellites. A Vlasov model with boundary operator is proposed. An Hilbert expansion gives a Boltzmann-type model in one pace dimension, which is numerically approximated by a particle in cell method. The numerical results show that a high density plasma is obtained

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

26

El-Masri, Samir D. "Application de la méthode numérique TLM (transmission line matrix) aux ondes acoustiques et à la parole." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0129.

Full text

Abstract:

La plupart des theories actuelles sur la propagation des ondes acoustiques dans le conduit vocal se basent sur le principe des ondes planes (unidimensionnelles) et ne sont valables qu'aux basses frequences. Compte tenu de la difficulte posee par l'etude theorique ou experimentale des ondes acoustiques aux frequences elevees et dans des structures complexes telles que le conduit vocal, les methodes de simulation numerique sont particulierement utiles. La methode numerique tlm (transmission line matrix) a ete developpee initialement pour la simulation de la propagation des ondes electromagnetiques. Les objectifs de la these ont consiste a appliquer cette methode a la propagation des ondes acoustiques dans le conduit vocal. Apres avoir etabli les analogies necessaires entre domaines electrique et acoustique, nous avons valide systematiquement cet outil de simulation par comparaison avec la theorie pour des cavites de forme simple, avec des sources elementaires (monopolaire, dipolaire, quadripolaire). Ceci a permis de montrer que les conditions aux limites utilisees pour simuler l'espace infini sont adequates. Nous avons mis en oeuvre une methode qui permet de mettre en evidence les modes d'ordre superieur de maniere individuelle et etudie leur distribution dans des differences cavites rectangulaires et circulaires. Ce travail a ensuite ete etendu a des modelisations plus detaillees de l'acoustique dans des geometries complexes correspondants a des conduits vocaux realistes, et de participer a l'amelioration de la qualite de la synthese de parole.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

27

Hernandez, Laura. "Simulations numériques par méthode de Monte Carlo des transitions de phase dans les antiferromagnétiques anisotropes purs et dilués : FeCl2, FeBr2, FexMg1-xCl2." Toulouse, INSA, 1993. http://www.theses.fr/1993ISAT0006.

Full text

Abstract:

L'interet de l'etude des systemes antiferromagnetiques tres anisotropes s'est sans cesse renouvele au cours des dernieres annees. Soumis a un champ magnetique, les systemes purs presentent un comportement tricritique et les systemes dilues sont une realisation physique du modele d'ising en champ aleatoire. Notre travail comporte deux parties. Dans la premiere, nous utilisons une simulation de monte carlo avec un modele qui prend en compte les caracteristiques essentielles de ces systemes. L'anisotropie, les interactions frustrees et en competition ont ete prises en compte pour chaque reseau. Pour fecl#2, un excellent accord quantitatif est trouve entre la valeur calculee du rapport de la temperature tricritique et de la temperature de neel et sa mesure experimentale. Pour febr#2, nos resultats montrent le caractere non ising de ce compose. Dans la seconde partie, nous appliquons notre modele au systeme dilue fe#xmg#1##xcl#2. Nous avons realise une etude systematique pour x=0. 9, 0. 8 et 0. 7. Des simulations de refroidissement (fc) et rechauffement (fh) sous champ et de montees et descentes de champ ont ete effectuees. Des irreversibilites dans les cycles fh-fc ont ete trouvees en accord avec l'experience. La forme des domaines magnetiques associes a ete etudiee. Nous montrons l'existence d'un point tricritique et son evolution avec la concentration. Enfin, nous avons analyse la possibilite de l'existence d'une phase verre de spin, a tres basse temperature et haut champ: nous montrons qu'aucune ligne critique n'existe pas dans cette region

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

28

Nicolas, Xavier. "Simulation numérique et stabilité des écoulements de convection mixte en conduite rectangulaire chauffée par le bas." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00812211.

Full text

Abstract:

Nous proposons une étude numérique bidimensionnelle des écoulements laminaires de convection mixte en conduite rectangulaire horizontale chauffée par le bas (encore appelés "écoulements de Poiseuille-Rayleigh-Bénard"). La méthode de résolution est de type volumes finis; elle est basée sur la méthode du Lagrangien augmenté. Nous présentons une revue bibliographique, historique et complète, des travaux effectués sur ce sujet. Nous rapportons de manière détaillée les résultats de trois thèses, analysant la stabilité linéaire de l'écoulement de Poiseuille et la stabilité faiblement non-linéaire des rouleaux thermoconvectifs transverses à l'axe de la conduite, et fournissant des mesures expérimentales très fines des champs de vitesse dans les domaines linéaires et non-linéaires. L'objectif de ce travail est d'étudier dans quelle mesure les simulations numériques s'accordent avec théories et expériences en effectuant des comparaisons quantitatives systématiques avec ces trois thèses. Nous étudions l'influence des conditions aux limites ouvertes et périodiques sur la stabilité et sur le développement spatial et temporel des rouleaux transversaux, en prenant en compte le caractère convectif ou absolu de l'instabilité. Cinq sortes de conditions aux limites ouvertes sont testées. On montre que l'amplitude de la perturbation en amont de la frontière de sortie peut considérablement varier d'une condition à l'autre, alors que la longueur de la zone perturbée varie très peu, et que la structure de l'écoulement en dehors de la zone perturbée se conserve. Avec les conditions aux limites périodiques, les rouleaux transversaux transitent vers l'écoulement de Poiseuille au passage du seuil entre instabilité convective et stabilité linéaire. Avec les conditions aux limites ouvertes, cette transition a lieu près du seuil entre instabilité absolue et instabilité convective. Tous les résultats de la stabilité faiblement non-linéaire sont reproduits par la simulation 2D, et certains résultats expérimentaux 3D sont retrouvés avec une grande précision. On montre que les points de désaccord qui sont mis en évidence résultent d'effets purement tridimensionnels et qu'ils ne pourront donc être traités que par la simulation numérique 3D.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

29

Garnica-Anguas, Paul. "Simulation numérique du frottement entre solides par équations intégrales aux frontières et modèle d'interface non linéaire : application aux pieux." Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10143.

Full text

Abstract:

L'interaction sol-structure est traitee comme un probleme de contact entre deux solides elastiques. Cela suppose que les non-linearites soient localisees a l'interface. Sur un plan numerique, nous abordons sous un angle continu le probleme de frottement entre solides, a l'aide de la methode des equations integrales aux frontieres. La premiere partie est dediee a la mise en equations du probleme de contact avec frottement. La deuxieme partie est consacree au perfectionnement d'un modele d'interface sol-structure de type vectoriel et a dependance directionnelle. Ce modele est base sur le principe d'une interpolation dite rheologique et privilegie la notion de chemin de cisaillement d'interface. La dilatance et la contractance localisees jouent un role fondamental dans le comportement d'interface. La troisieme partie traite des applications a la simulation numerique d'essais d'arrachement de pieux en chambre d'etalonnage ou en centrifugeuse, et ceci en trois dimensions. Une serie de resultats est presentee et commentee

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

30

Bochu, Philippe. "Modélisation et simulation de la gravure chimique des monocristaux." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005029.

Full text

Abstract:

Nous présentons dans cette thèse deux approches de modélisation 3D de la gravure chimique des monocristaux. A partir de la géométrie initiale d'un cristal et de ses propriétés physiques, les modèles décrits permettent de prévoir l'évolution de la forme du cristal au cours du temps. La prémière méthode que nous proposons est une extension en 3D de la construction géométrique dûe à Wulff et Jaccodine, basée sur l'analyse de résultats expérimentaux. Nous montrons qu'un sommet 3D peut être représenté par une composition de demi-espaces, dont chacun se déplace suivant une vitesse correspondant à son orientation. Nous étudions ensuite les limitations de cette méthode, liées à son implémentation. La seconde méthode que nous proposons s'appuie sur un modèle théorique original. Nous établissons tout d'abord une propriété applicable aux surfaces de classe C1 sur lesquelles la vitesse d'un point ne dépend que de la normale en ce point. Nous montrons ensuite qu'il est possible d'approcher la forme d'un cristal polyédrique par une surface de classe C1 et ainsi de lui appliquer le résultat précédent par passage à la limite. Pour représenter la forme du cristal et la trajectoire des points de sa surface, nous utilisons la notion d'espaces fibres. Nous présentons enfin une implémentation sous forme d'acteurs de cette méthode en 2D et montrons comment la méthode peut être étendue en 3D.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

31

Blaise, Philippe. "Dynamique moléculaire quantique : méthodes numériques et étude physique de la structure, de la thermodynamique, de la stabilité et de la fragmentation des agrégats métalliques de sodium." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10110.

Full text

Abstract:

Le but de cette these est l'etude des agregats metalliques de sodium par la simulation numerique. Nous avons developpe deux codes de calculs de dynamique moleculaire ab initio en fonctionnelle de densite. Le premier se fonde sur le modele semi-classique de thomas-fermi etendu. La resolution est en espace reel et utilise la methode car-parrinello. Son cout est en o(n), et nous avons mis au point un pseudopotentiel qui accelere le calcul. Au sacrifice des effets de couche, nous pouvons etudier un vaste ensemble d'agregats. Nous montrons alors qu'avec un minimum d'ajustements, les agregats de sodium suivent une energetique goutte liquide. Nous avons etudie les modes vibratoires de compression et de surface, ainsi que la repartition de la charge. Nous montrons que l'energie de surface des agregats est tres sensible a la temperature, et que leur point de fusion est plus bas que celui du solide. Nous avons extrait des barrieres de fission grace a une methode de contrainte. Le deuxieme code est base sur le modele quantique de kohn-sham. La resolution est en espace reel, et son cur est le couplage de l'algorithme du point fixe de broyden pour l'auto-coherence avec l'algorithme iteratif de lanczos-davidson pour le probleme propre. Cette methode possede un cout beaucoup plus eleve. Dans un premier temps, nous avons optimise les structures de plus basse energie des petits agregats et calcule leur energetique. L'accord avec des travaux anterieurs est excellent. Puis nous avons etudie la dynamique des agregats tres charges. Nous montrons que la fission peut etre extremement sensible aux conditions initiales. Nous avons mis en evidence pour la premiere fois, que les systemes de grande fissilite multifragmentaient avec l'emission preferentielle de monomeres sur des echelles de temps inferieures a la pico-seconde. Ces resultats ont pu etre obtenus grace au developpement d'une methode originale de maillage adaptatif dont la geometrie suit celle du systeme lors de la fragmentation.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

32

Morelon, Nhan Duc. "Dynamique moléculaire du composé d'inclusion TANO-heptane : une étude combinée : simulation numérique/diffusion quasiélastique incohérente des neutrons." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10015.

Full text

Abstract:

Les composes d'inclusion du tano sont des complexes moleculaires constitues de deux especes chimiques. Les molecules de tano forment une matrice ayant une structure en canaux, dans laquelle sont incluses une grande variete de molecules lineaires (alcanes, polymeres, etc). La complexite et la variete du desordre dynamique rencontre dans ces cristaux plastiques nous a amener a completer les etudes experimentales anterieures par des simulations de dynamique moleculaire. Apres un resume des principales caracteristiques des composes d'inclusion du tano (descriptions des phases basse et haute temperature du tano-heptane, transitions de phase) et un rappel detaille des resultats obtenus precedemment par diffusion quasielastique des neutrons par bee etal, les methodes de simulation utilisees par la suite sont exposees de maniere synthetique. Nous introduisons aussi dans cette partie les fonctions utilisees en diffusion neutronique et leurs liens avec les resultats issus des simulations. Nous decrivons ensuite en detail les procedures utilisees pour mettre au point le potentiel d'interaction empirique a partir des donnees experimentales disponibles et des resultats de calculs ab initio. Cette phase, dite de parametrisation, determine de facon cruciale la qualite des simulations de dynamique moleculaire. Un premier test du potentiel empirique est realise en comparant les structures moleculaires calculees aux resultats experimentaux et ab initio. La description et l'analyse approfondie des simulations de dynamique moleculaire de la phase haute temperature du tano-heptane est ensuite detaillee. Les trajectoires atomiques simulees nous ont permis de calculer les spectres de diffusion quasielastique incoherente et ainsi d'effectuer une comparaison directe de nos simulations aux etudes experimentales. Des etudes experimentales de diffusion quasielastique sous pression concluent notre travail et montrent finalement que les composes d'inclusion du tano sont encore loin d'etre parfaitement compris.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

33

Drouin, Mathieu. "Vers la simulation particulaire réaliste de l'interaction laser-plasma surcritique : conception d'un schéma implicite avec amortissement ajustable et fonctions de forme d'ordre élevé." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00442715.

Full text

Abstract:

Le caractère éminemment cinétique et hors équilibre de l'interaction laser-plasma et du transport électronique nécessite de résoudre le système complet des équations de Vlasov-Maxwell. Cette thèse se concentre sur les méthodes PIC (‘‘Particle-In-Cell''), et vise à en accroître le régime de fonctionnement. Tout d'abord, nous présentons l'analyse de stabilité linéaire d'un algorithme PIC explicite incluant l'effet de la discrétisation spatio-temporelle. Cette analyse met en exergue l'instabilité d'aliasing, que nous relions au problème, plus général, du chauffage numérique dans les codes PIC en régime surcritique. Nous montrons l'influence bénéfique de la montée en ordre du facteur de forme pour réduire ce chauffage, permettant ainsi d'atteindre des régimes de densité jusque là inaccessibles. Les codes PIC implicites ne sont pas soumis aux mêmes contraintes de stabilité que leurs équivalents explicites. En particulier nous ne sommes plus tenus de résoudre les modes haute fréquence électroniques. Une telle propriété est particulièrement précieuse lorsqu'on modélise l'interaction entre un laser à ultra-haute intensité et un plasma fortement sur-critique. Nous présentons ici l'extension relativiste de la méthode implicite dite directe, en y incluant un paramètre d'amortissement ajustable et des facteurs de forme d'ordre élevé. Ce formalisme a été implémenté dans le code ELIXIRS, 2D en espace et 3D en vitesse. Ce code est validé sur de nombreux problèmes de physique des plasmas, allant de l'expansion d'un plasma à une ou deux températures électroniques, à l'interaction laser-plasma à haut-flux, en passant par les instabilités ‘‘deux faisceaux'' et de filamentation en régime relativiste. Nous montrons notamment la capacité du code à capturer les principales caractéristiques de l'interaction laser-plasma, malgré une discrétisation spatio-temporelle dégradée, autorisant ainsi des gains substantiels en temps de calcul.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

34

Theodore, Fred. "Préformage de monocristaux de saphir optique : optimisation de la croissance hors fissuration par simulation numérique du problème thermomécanique." Grenoble INPG, 1998. http://www.theses.fr/1998INPG0100.

Full text

Abstract:

Le preformage de monocristaux designe des methodes d'elaboration de geometries speciales au plus pres des cotes fonctionnelles. Nees de la necessite de controler le diametre des boules czochralski, ces techniques ont evolue jusqu'a concevoir le tirage au travers de filieres alimentees par des canaux capillaires. Applique au saphir, le preformage pose des problemes de qualite cristalline, de rupture fragile au cours de la croissance, et de respect des tolerances dimensionnelles. Des cristaux sont elabores par croissance capillaire classique et par une technique originale de preformage local dont on effectue la mise au point pour le tirage de tubes, de plaques, de cones, d'hemispheres, etc. Les pieces sont ensuite caracterisees pour verifier qu'elles conservent les proprietes optiques, notamment dans l'infrarouge, et les proprietes mecaniques des monocristaux massifs. Une grande part du travail realise consiste en la simulation numerique des conditions de croissance a haute temperature (t > 2000 c). Le calcul des echanges thermiques dans le four de tirage permet d'etablir les lois de regulation validees experimentalement. Un modele de comportement thermo-elasto-viscoplastique du saphir est mis en place et valide par la simulation d'essais mecaniques rapportes dans la litterature. La modelisation du comportement thermomecanique pendant la croissance donne ensuite une evolution fiable des contraintes dans le cristal et de la degradation de la qualite microstructurale par multiplication de dislocations. Elle est egalement appliquee a l'etude de conditions particulieres de tirage non realisees experimentalement. Enfin, ces calculs qui integrent toute l'histoire de la solidification determinent des criteres de compatibilite pour la croissance sans fissuration.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

35

Brun, Christophe. "Étude expérimentale et numérique de l'interaction forte entre sillages d'obstacles cylindriques." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10049.

Full text

Abstract:

Cette etude s'interesse aux phenomenes caracteristiques de la formation et de l'interaction des sillages turbulents en aval d'obstacles cylindriques en configuration complexe. Pour le bas regime sous-critique de nombre de reynolds nous effectuons une investigation de la zone de proche sillage de facon a la fois experimentale via des mesures de vitesse par anemometrie laser doppler et numerique via des simulations 2d avec raffinement du maillage en paroi. Dans un premier temps nous etudions le cas de l'interaction forte entre deux cylindres en parallele dont l'ecartement bord a bord est inferieur au diametre. L'effet de blocage se traduit par l'apparition d'un jet inter-tubes. Deux regimes sont identifies par rapport a une valeur critique re#c du nombre de reynolds. En deca de re#c le jet se plaque de facon stable du cote de l'un des cylindres provoquant une disymetrie du double sillage forme en aval. Des nombres de strouhal differents sont retrouves dans la zone arriere de chacun des tubes. Au-dela de re#c le jet adopte un mouvement de battement aleatoire de part et d'autres de l'axe median des tubes. Nous relions l'apparition de ce phenomene d'intermittence a grande echelle de l'ecoulement a la naissance d'instabilites 2d de kelvin-helmholtz au sein de la couche cisaillee decollee. Ces deux effets d'asymetrie et de battement de l'ecoulement (selon le regime) s'estompent au-dela de cinq diametres pour laisser place a un sillage unique qui tend vers une etat de turbulence quasiment developpee. Les phenomenes de melange a grande echelle et de transfert d'energie et dissipation a petite echelle sont favorises par cette configuration d'interaction forte. Enfin, nous etudions experimentalement le cas plus complexe de l'ecoulement au sein et en aval d'un faisceau de tubes en quinconce a des regimes de reynolds equivalents. Les proprietes de melange sont accentuees par rapport au cas geometriquement et hydrodynamiquement equivalent de l'interaction forte entre deux tubes.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

36

Boucker, Marc. "Modélisation numérique multidimensionnelle d'écoulements diphasiques liquide-gaz en régimes transitoire et permanent : méthodes et applications." Cachan, Ecole normale supérieure, 1998. http://www.theses.fr/1998DENS0032.

Full text

Abstract:

Ce travail est consacré au développement d'une méthode de résolution numérique d'un modèle simplifie d'écoulements diphasiques liquide-gaz, a sa mise en œuvre dans une maquette logicielle et a sa validation sur des configurations d'écoulements stationnaires et instationnaires. Le modèle d'écoulement diphasique considéré est une restriction du modèle général à deux fluides comprenant deux équations de bilan de masse et deux équations de bilan de quantité de mouvement. Ce système ne peut se mettre sous forme conservative et sa partie convective n'est pas hyperbolique. Une méthode volumes finis fondée sur le schéma volumes finis a flux caractéristiques est appliquée a ce système et adaptée au cas tridimensionnel sur des maillages non structures formes de tétraèdres. Une discrétisation originale du terme non conservatif dans le cas multidimensionnel est proposée. Une formulation implicite non linéaire du schéma numérique permet d'atteindre de grandes valeurs du nombre de cfl (supérieur a 100). Par ailleurs, les contraintes visqueuses sont prises en compte dans un algorithme à pas fractionnaire au moyen d'une discrétisation par éléments finis. Le passage de la discrétisation volumes finis a la discrétisation éléments finis est réalisé a l'aide des techniques de projections appelées passerelles volumes finis - éléments finis. Les calculs sur des cas test de validation ont permis d'obtenir les principaux résultats suivants : démonstration de la faisabilité de calculs sur un modèle diphasique a deux fluides non hyperbolique, en 3d sur des maillages non structures ; la gamme des taux de vide est accessible numériquement sur presque toute son étude ; l'efficacité du traitement implicite en temps pour atteindre des états stationnaires est démontrée.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

37

Drouin, Mathieu. "Vers la simulation particulaire réaliste de l'interaction laser-plasma surcritique : conception d'un schéma implicite avec amortissement ajustable et fonctions de forme d'ordre élevé." Phd thesis, Cachan, Ecole normale supérieure, 2009. https://theses.hal.science/tel-00442715/fr/.

Full text

Abstract:

Le caractère éminemment cinétique et hors équilibre de l'interaction laser-plasma et du transport électronique nécessite de résoudre le système complet des équations de Vlasov-Maxwell. Cette thèse se concentre sur les méthodes PIC (‘‘Particle-In-Cell''), et vise à en accroître le régime de fonctionnement. Tout d'abord, nous présentons l'analyse de stabilité linéaire d'un algorithme PIC explicite incluant l'effet de la discrétisation spatio-temporelle. Cette analyse met en exergue l'instabilité d'aliasing, que nous relions au problème, plus général, du chauffage numérique dans les codes PIC en régime surcritique. Nous montrons l'influence bénéfique de la montée en ordre du facteur de forme pour réduire ce chauffage, permettant ainsi d'atteindre des régimes de densité jusque là inaccessibles. Les codes PIC implicites ne sont pas soumis aux mêmes contraintes de stabilité que leurs équivalents explicites. En particulier nous ne sommes plus tenus de résoudre les modes haute fréquence électroniques. Une telle propriété est particulièrement précieuse lorsqu'on modélise l'interaction entre un laser à ultra-haute intensité et un plasma fortement sur-critique. Nous présentons ici l'extension relativiste de la méthode implicite dite directe, en y incluant un paramètre d'amortissement ajustable et des facteurs de forme d'ordre élevé. Ce formalisme a été implémenté dans le code ELIXIRS, 2D en espace et 3D en vitesse. Ce code est validé sur de nombreux problèmes de physique des plasmas, allant de l'expansion d'un plasma à une ou deux températures électroniques, à l'interaction laser-plasma à haut-flux, en passant par les instabilités ‘‘deux faisceaux'' et de filamentation en régime relativiste. Nous montrons notamment la capacité du code à capturer les principales caractéristiques de l'interaction laser-plasma, malgré une discrétisation spatio-temporelle dégradée, autorisant ainsi des gains substantiels en temps de calcul
Laser-plasma interaction and electronic transport are pure kinetic processes thus requiring to solve the complete Vlasov-Maxwell system of equations. This thesis focuses on PIC (‘‘Particle-In-Cell'') methods, and is intended to widen the operating regime of such methods. First, we present the linear stability analysis of an explicit PIC algorithm including spatial and temporal step size effects. This study highlights the aliasing instability, which we link to the more intricate issue of numerical heating in PIC codes in the overcritical regime. We show the beneficial influence of using an increasingly high order weight function to drop this heating, thereby allowing to reach overcritical regimes relevant for comparison with experiments. Implicit PIC codes are not submitted to the constraints affecting their explicit counterparts. Particularly we can relax the need to solve high frequency electronic modes. Such a property is extremely valuable when we model the interaction between a high intensity laser and a highly overcritical plasma. Here, we give the relativistic extension of the direct implicit method, provided with an adjustable damping parameter and high order weight functions. This formalism was implemented in the code ELIXIRS, 2D in space and 3D in velocity. This code was validated for various plasma physics configurations, among them one or two electronic temperatures plasma expansions, high intensity laser-plasma interaction, and also beam-plasma instabilities in the relativistic regime. Especially, we prove the capability of the code to catch the main characteristics of the aforementioned phenomena, despite a crude spatio-temporal discretisation, thus providing significant gains of computation time

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

38

Pham, Tan Hung. "Problèmes couplés inverses : optimisation des systèmes couplés magnéto-thermiques avec la méthode des éléments finis et les algorithmes numériques d’optimisation de type gradient." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0151.

Full text

Abstract:

Dans le cadre de cette etude, nous nous sommes interesses a etablir la faisabilite et a developper une methodologie pour les problemes inverses magneto-thermiques couples. La solution de tels problemes inverses couples est obtenue de facon iterative en utilisant la methode des elements finis pour evaluer la performance de systeme et les algorithmes numeriques d'optimisation de type gradient pour modifier les parametres de conception. L'analyse de sensitivite couplee a ete developpee et utilisee pour fournir les informations gradientes du systeme couple aux algorithmes d'optimisation numerique. L'analyse de sensitivite couplee utilise le change de chaleur par element, genere par les courants de foucault dans les materiaux conducteurs comme les parametres fictifs afin de coupler l'analyse de sensitivite du systeme a courants de foucault a l'analyse de sensitivite du systeme thermique par la derivation en chaine.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

39

Heude-Bonnet, Nathalie. "Optimisation de l'homogénéité de ventilation dans les batiments d'élevage : étude numérique et expérimentale." Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0055.

Full text

Abstract:

Cette these a ete menee afin de permettre une meilleure comprehension, pour une optimisation, de la circulation de l'air dans les porcheries ventilees par un systeme a plafond diffuseur (plaque perforee ou poreuse situee entre l'entree d'air et l'enceinte ventilee ou se trouvent les animaux). Dans un premier temps, des simulations ont ete menees pour un ecoulement unidirectionnel passant a travers un tel ecran considere globalement comme un milieu poreux virtuel. Ces tests ont permis de determiner les conditions optimales a adopter afin d'obtenir des variations de pression correctes : schema de differenciation ccct et modele de turbulence bas-reynolds. Des etudes experimentales (visualisations et mesures au fil chaud 1d) ont ete effectuees dans une maquette simplifiee de porcherie. Deux types de plafond ont ete testes : type i, plafond physiquement poreux (mousse de filtration) et type ii, plafond perfore de trous uniformement repartis. Pour le type i les simulations menees sur cette meme geometrie sont validees en ce qui concerne les vitesses. Pour le type ii, le plafond diffuseur est considere de deux facons. Dans les simulations iia, on prend en compte chacun des jets de la plaque perforee pour une rangee de trous dans la profondeur. On obtient des resultats satisfaisants qui montrent en particulier la formation d'une recirculation due aux jets. Dans les simulations iib, la plaque est consideree virtuellement comme un milieu poreux et les resultats ne sont pas consistants avec la structure de l'ecoulement experimental. Des simulations ont ensuite ete menees pour un plafond diffuseur de type i en prenant en compte l'effet de sources de chaleur dues aux porcs dans la geometrie de la maquette puis dans celle de la porcherie de reference etudiee par le cemagref de rennes.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

40

Fourrier, Joris. "Les accélérateurs à champ fixe et gradient alterné FFAG et leur application médicale en protonthérapie." Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10161.

Full text

Abstract:

La radiothérapie utilise des faisceaux de particules dans le but d'irradier et d'éliminer les tumeurs cancéreuses tout en épargnant au maximum les tissus sains. La perte d'énergie en forme de pic de Bragg des protons dans la matière permet une amélioration balistique du dépôt de la dose par rapport aux rayons X. Le volume irradié peut ainsi être précisément ajusté au volume tumoral. Cette thèse, dans le cadre du projet RACCAM, vise à étudier et à mettre au point le design d'une installation de protonthérapie basée sur un accélérateur de particules à champ fixe et à gradient alterné FFAG dans le but de construire un aimant FFAG à secteur spiral pour validation. Nous présentons tout d'abord la protonthérapie pour définir un cahier des charges médicales définissant les critères techniques d'une installation de protonthérapie. Puis nous introduisons les accélérateurs FFAG par une présentation des projets passés et en cours dans le monde avant de développer la théorie de la dynamique faisceau dans le cas de l'optique à focalisation invariante. Nous décrivons ensuite les outils de modélisation et simulation mis au point pour étudier cette dynamique faisceau dans une optique FFAG à focalisation invariante et à secteur spiral. Nous expliquons par la suite la recherche des paramètres de l'optique ayant abouti à la construction d'un aimant prototype. Enfin, nous décrivons l'installation de protonthérapie du projet RACCAM depuis le cyclotron injecteur jusqu'au système d'extraction
Radiotherapy uses particle beams to irradiate and kill cancer tumors while sparing healthy tissues. Bragg peak shape of the proton energy loss in matter allows a ballistic improvement of the dose deposition compared with X rays. Thus, the irradiated volume can be precisely adjusted to the tumour. This thesis, in the frame of the RACCAM project, aims to the study and the design of a proton therapy installation based on a fixed field alternating gradient (FFAG) accelerator in order to build a spiral sector FFAG magnet for validation. First, we present proton therapy to define medical specifications leading to the technical specifications of a proton therapy installation. Secondly, we introduce FFAG accelerators through their past and on-going projects which are on their way around the world before developing the beam dynamic theories in the case of invariant focusing optics (scaling FFAG). We describe modelling and simulation tools developed to study the dynamics in a spiral scaling FFAG accelerator. Then we explain the spiral optic parameter search which has leaded to the construction of a magnet prototype. Finally, we describe the RACCAM project proton therapy installation starting from the injector cyclotron and ending with the extraction system

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

41

Faugier, Loreline. "Modeling airflow related to train movement in subway stations : small-scale model and numerical simulations compared to on-site measurements." Electronic Thesis or Diss., La Rochelle, 2023. http://www.theses.fr/2023LAROS022.

Full text

Abstract:

La qualité de l'air et l'efficacité de la ventilation dans les stations de métro souterraines sont des préoccupations en matière de santé et de sécurité. L'effet piston, causé par le passage des trains, contribue de manière significative aux mouvements d'air. La réalisation de mesures sur site étant coûteuse, l’utilisation de modèle permet d’étudier et de prédire la circulation de l'air dans ces environnements. Les différences entre les données mesurées et modélisées sont cependant rarement discutées. Cette thèse développe des modèles pour la circulation de l’air induite par les trains sur les quais des stations de métro. Un modèle de dynamique des fluides numérique (CFD) de la station en 3D avec un maillage dynamique est réalisé, et la vélocimétrie par imagerie de particules (PIV) est utilisée sur un modèle à l'échelle 1:95. Les deux modèles incluent le mouvement réaliste du train, comprenant la décélération, l'arrêt et le départ. Pour valider les modèles, des mesures de la vitesse de l’air à différentes positions sur le quai sont réalisées. Les résultats sont comparés à l'aide de paramètres de corrélation et de forme de pic. Ils montrent que les modèles capturent les principaux éléments de l’effet piston dans la station. Les résultats numériques comme expérimentaux révèlent des différences entre des positions proches les unes des autres, conséquences de caractéristiques de l'écoulement se développant à une fraction de l'échelle du quai dans le plan horizontal ; et des changements locaux de vitesse se produisent sur de courts intervalles de temps liés à la vitesse du train. Cependant, les prédictions plus fines concernant l'amplitude de la vitesse sont moins fiables, car limitées par des simplifications de la géométrie, des conditions aux limites, et des considérations d'échelle. Malgré ces limitations, les modèles permettent d’étudier comment les variations de l’architecture de la station et de la vitesse du train affectent la vitesse et les échanges d'air dans la station
Air quality and ventilation efficiency in underground subway stations are concerns for health and safety. The piston effect, caused by trains passing through the station, contributes significantly to air movements. Models are often used to study and predict airflow in these environments due to challenges in on-site measurements. However, the differences between measured and modeled data are rarely discussed. This thesis focuses on developing models for train-induced airflow on platforms of underground subway stations. A 3D Computational Fluid Dynamics (CFD) model with a dynamic mesh is implemented to simulate the station. A small-scale model at 1:95 scale with Particle Image Velocimetry (PIV) is also used. Both models include the train's realistic movement, deceleration, stop, and departure phases. To validate the models, extensive on-site measurements are conducted, recording velocity magnitude at various platform positions. The results are compared using correlation and peak shape parameters. They show that models can capture the key elements of piston wind in the station: both the numerical and experimental results reveal that differences can be found between locations close to each other, that are the consequence of flow features developing at a fraction of the platform scale in the horizontal plane; and that local velocity changes occur over short time intervals scaling with the train velocity. However, finer predictions about the value of velocity magnitude are less reliable as they are bounded by simplifications of the geometry, of the boundary conditions and by scaling considerations. Despite these limitations, the models provide insights into flow patterns and are used to investigate how changes in station blockage ratio and train speed affect velocity magnitude and air exchanges in the station. The study concludes that the models are valuable tools for exploring platform airflow, but caution is needed in interpreting fine-scale velocity predictions

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

42

Fourrier, Joris. "Les accélérateurs à champ fixe et gradient alterné FFAG et leur application médicale en protonthérapie." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00338177.

Full text

Abstract:

La radiothérapie utilise des faisceaux de particules dans le but d'irradier et d'éliminer les tumeurs cancéreuses tout en épargnant au maximum les tissus sains. La perte d'énergie en forme de pic de Bragg des protons dans la matière permet une amélioration balistique du dépôt de la dose par rapport aux rayons X. Le volume irradié peut ainsi être précisément ajusté au volume tumoral. Cette thèse, dans le cadre du projet RACCAM, vise à étudier et à mettre au point le design d'une installation de protonthérapie basée sur un accélérateur de particules à champ fixe et à gradient alterné FFAG dans le but de construire un aimant FFAG à secteur spiral pour validation. Nous présentons tout d'abord la protonthérapie pour définir un cahier des charges médicales définissant les critères techniques d'une installation de protonthérapie. Puis nous introduisons les accélérateurs FFAG par une présentation des projets passés et en cours dans le monde avant de développer la théorie de la dynamique faisceau dans le cas de l'optique à focalisation invariante. Nous décrivons ensuite les outils de modélisation et simulation mis au point pour étudier cette dynamique faisceau dans une optique FFAG à focalisation invariante et à secteur spiral. Nous expliquons par la suite la recherche des paramètres de l'optique ayant abouti à la construction d'un aimant prototype. Enfin, nous décrivons l'installation de protonthérapie du projet RACCAM depuis le cyclotron injecteur jusqu'au système d'extraction.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

43

Promayon, Emmanuel. "Modélisation et Simulation de la Respiration." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00130070.

Full text

Abstract:

Le problème de la modélisation et de la simulation des mouvements du tronc pendant la respiration est étudié dans cette thèse. L'objectif est la représentation graphiquement réaliste de ces mouvements grâce à des modèles générateurs. Le découpage de ce document propose des étapes méthodologiques pour la modélisation.
Dans une première partie les principes mécaniques du phénomène de la respiration sont exposés. Le problème apparaît alors comme la modélisation et la simulation comportementale sous contraintes d'un objet complexe composés de régions ayant des propriétés différentes (élasticité, motricité, rigidité). Les modèles générateurs basés sur la physique se révèlent être les outils informatiques les plus aptes à atteindre notre objectif. Un état de l'art de ces méthodes et des problématiques liées est alors dressé.
La deuxième partie présente la construction du modèle informatique découpée en régions de propriétés spécifiques. On présente alors une nouvelle fonction d'élasticité utilisant l'expression d'une mémoire de forme locale. Comparée à un modèle classique masse-ressort, cette fonction d'élasticité prouve son efficacité. La modélisation des régions musculaires et solides est ensuite présentée. Puis, on montre la possibilité de contraindre ces régions afin de modéliser d'autres propriétés. On développe notamment une méthode de résolution directe permettant de vérifier des contraintes locales et globales sans utiliser d'algorithme itératif. La résolution de la contrainte d'incompressibilité illustre cette méthode de résolution ; les principes généraux de cette résolution sont dégagés permettant ainsi de généraliser son application.
La dernière partie de ce manuscrit fournit une validation qualitative du modèle développé par l'intermédiaire de différents exemples, dont celui de la simulation des mouvements du tronc pendant la respiration.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

44

Promayon, Emmanuel. "Modélisation et simulation de la respiration." Phd thesis, Grenoble 1, 1997. https://theses.hal.science/tel-00130070.

Full text

Abstract:

Le problème de la modélisation et de la simulation des mouvements du tronc pendant la respiration est étudié dans cette thèse. L'objectif est la représentation graphiquement réaliste de ces mouvements grâce à des modèles générateurs. Le découpage de ce document propose des étapes méthodologiques pour la modélisation. Dans une première partie les principes mécaniques du phénomène de la respiration sont exposés. Le problème apparaît alors comme la modélisation et la simulation comportementale sous contraintes d'un objet complexe composés de régions ayant des propriétés différentes (élasticité, motricité, rigidité). Les modèles générateurs basés sur la physique se révèlent être les outils informatiques les plus aptes à atteindre notre objectif. Un état de l'art de ces méthodes et des problématiques liées est alors dressé. La deuxième partie présente la construction du modèle informatique découpée en régions de propriétés spécifiques. On présente alors une nouvelle fonction d'élasticité utilisant l'expression d'une mémoire de forme locale. Comparée à un modèle classique masse-ressort, cette fonction d'élasticité prouve son efficacité. La modélisation des régions musculaires et solides est ensuite présentée. Puis, on montre la possibilité de contraindre ces régions afin de modéliser d'autres propriétés. On développe notamment une méthode de résolution directe permettant de vérifier des contraintes locales et globales sans utiliser d'algorithme itératif. La résolution de la contrainte d'incompressibilité illustre cette méthode de résolution ; les principes généraux de cette résolution sont dégagés permettant ainsi de généraliser son application. La dernière partie de ce manuscrit fournit une validation qualitative du modèle développé par l'intermédiaire de différents exemples, dont celui de la simulation des mouvements du tronc pendant la respiration.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

45

Casella, Arnaud. "Étude du comportement d'un milieu pâteux : approche biphasique et identification." Cachan, Ecole normale supérieure, 1997. http://www.theses.fr/1997DENS0032.

Full text

Abstract:

L'objet de cette thèse a été de décrire l'écoulement d'un milieu fluide pâteux, constitue de grains et d'un liant. Nous avons développé un modèle décrivant la pate comme la superposition de deux milieux continus en interaction (phases) : le réseau de grains et le fluide interstitiel. Dans ce but, nous avons établi les lois de conservation pour chaque phase et les avons reliées, grâce au principe du changement d'échelle, aux lois de conservation existant pour chaque constituant à l'échelle microscopique. Notre travail a consiste à écrire et identifier, sur des expériences appropriées, un modèle pour chaque phase et pour leur interaction (essai de couette, essai de perméabilité). Pour la phase squelette, le problème à résoudre étant un problème de structure, nous avons du nous préoccuper a la fois du comportement intrinsèque de cette phase et de son contact a la paroi. Cela nous a conduit à développer une méthode d'identification a partir d'essais capillaires et de convergents. Son originalité réside essentiellement dans le choix de la mesure de l'erreur entre les résultats tires des expériences et ceux obtenus par simulation. Celle-ci porte sur la dissipation et est construite a partir de résultats de simulation à pression puis a vitesse imposées. Pour la mise en œuvre numérique, une approche originale de description de l'écoulement a été envisagée a l'aide d'une méthode lagrangienne dite sph, qui permet de rendre compte de très grandes distorsions géométriques localisées. Nous avons propose des modifications a cette méthode pour améliorer la précision des résultats obtenus, afin d'être représentatif du comportement de fluides visqueux newtoniens et non newtoniens. Les simulations numériques utilisant le modèle biphasique ont été effectuées à l'aide d'un code volumes finis. Elles sont en accord avec les essais de perméabilité et de passage dans un convergent, tant au niveau de la ségrégation qu'au niveau des pressions mesurées.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

46

Jiang, Li. "Calcul en fatigue des ouvrages métalliques par la mécanique de la rupture (approche probabiliste)." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1994. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00569145.

Full text

Abstract:

Cette thèse est une contribution à l'analyse probabiliste des ponts métalliques ou mixtes en fatigue. Dans cette thèse, nous proposons des méthodes originales, pour calculer l'indice de fiabilité ß et évaluer la probabilité de ruine, basées respectivement sur le modèle d'endommagement linéaire de Miner et sur la loi de propagation de fissure de Paris à seuil, qui prennent en compte les aléas quantifiés sur les charges de trafic réel et sur la résistance déduite des essais de fatigue. L'application du théorème central limite permet des calculs analytiques explicites du dommage cumulé. La modélisation de l'avancement de fissure par processus Markovien simplifie les calculs de la distribution de probabilité. Un programme informatique est fait pour calculer l'intégrale J et pour déterminer le facteur d'intensité de contraintes.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

47

Feuardent, Valérie. "Amélioration des modèles par recalage : application aux structures spatiales." Cachan, Ecole normale supérieure, 1997. http://www.theses.fr/1997DENS0019.

Full text

Abstract:

Les modèles de calcul doivent permettre de prédire le comportement de structure complexe de façon précise. Il s'agit de minimiser la distance séparant les résultats de calcul (modèles éléments-finis) des données expérimentales (vibrations libres). Pour cela, la technique itérative de localisation-correction basée sur la notion de mesure d'erreur en relation de comportement (incluant une mesure d'erreur dynamique) est utilisée. Une base réduite de projection est proposée pour le recalage concernant les modélisations à grand nombre de degrés de liberté. Cette base construite à l'aide d'une méthode de sous-structuration a la particularité d'être associée aux tests expérimentaux. La robustesse au bruit de la méthode est considérée. Au niveau des résultats, l'étape de localisation des erreurs de modélisation est particulièrement performante et le problème inverse de détermination des paramètres dans le processus de correction ne rencontre pas de difficulté de résolution. Les erreurs faites lors de la modélisation des masses et des raideurs sont corrigées en quelques itérations.

APA, Harvard, Vancouver, ISO, and other styles

Dissertations / Theses on the topic 'Simulations numériques PIC'

Create a spot-on reference in APA, MLA, Chicago, Harvard, and other styles