Dissertations / Theses on the topic 'Visualisation située'

Dans ma thèse, je définis ce qu'est la visualisation en mouvement et j'apporte plusieurs contributions sur la manière de visualiser et de concevoir des visualisations localisées en mouvement. Dans la visualisation localisée de données, les données sont directement visualisées à proximité de l'espace physique, de l'objet ou de la personne auxquels elles se réfèrent. Les visualisations localisées sont souvent utiles dans des contextes où le référent des données et l'observateur sont en mouvement relatif. Imaginez, par exemple, un coureur regardant une visualisation sur un bracelet de fitness qu'il porte ou sur un écran public alors qu'il passe devant. De tels scénarios d'utilisation mobile et dynamique peuvent affecter la lecture de visualisations localisées. Il est donc important de comprendre comment optimiser la conception des visualisations pour ces contextes. En d'autres termes, il est d'abord nécessaire de définir des encodages de données localisées efficaces et visuellement stables; puis de les étudier lorsque des facteurs de mouvement sont impliqués. A ce titre, je définis d'abord la visualisation en mouvement comme des représentations de données visuelles utilisées dans des contextes qui présentent un mouvement relatif entre un observateur et une visualisation entière. Je classe la visualisation en mouvement en trois catégories : (a) observateur en mouvement et visualisation stationnaire, (b) visualisation en mouvement et observateur stationnaire, et (c) observateur et visualisation tous deux en mouvement. Pour analyser les opportunités et les défis de la conception de visualisations en mouvement, je propose un agenda de recherche. Pour commencer, j'explore avec quelle précision les observateurs peuvent lire une visualisation en mouvement. A cette fin, je mène une série d'études empiriques sur la perception de l'estimation de la proportion de la magnitude. Mes résultats montrent que les participants peuvent obtenir des informations fiables à partir de visualisations en mouvement, même s'ils se déplacent à grande vitesse et selon des trajectoires irrégulières. Sur la base de mes résultats de perception, je cherche à répondre à la question de savoir comment concevoir et intégrer la visualisation en mouvement dans des contextes réels. J'utilise la natation comme scénario d'application, car la natation possède des données riches et dynamiques. J'implémente un outil de prospection technologique qui permet à des concepteurs d'intégrer les visualisations en mouvement à une vidéo de natation. Les concepteurs peuvent modifier en direct les encodages visuels, l'état de mouvement ainsi que l'emplacement des visualisations. Les visualisations utilisent des données réelles liées à la course. Mon évaluation montre que la conception de visualisations en mouvement nécessite plus que ce que proposent les outils de conception de visualisations traditionnelles : la visualisation doit être placée dans son contexte (par exemple, son référent de données, son arrière-plan) mais doit également pouvoir être prévisualisée avec son déplacement réel. Le contexte complet avec les effets de mouvement peut affecter les décisions de conception. Ensuite, je continue à travailler pour comprendre l'impact du contexte sur la conception de visualisations en mouvement et son expérience utilisateur. J'utilise les jeux vidéo comme plateforme de test, dans lesquels les visualisations en mouvement sont placées dans un arrière-plan chargé et dynamique mais doivent aider les joueurs à prendre des décisions rapides pour gagner. Mon étude montre qu'il existe des compromis entre la lisibilité de la visualisation en mouvement et son esthétique. Les participants recherchent un équilibre entre la lisibilité de la visualisation, l'adéquation esthétique au contexte, l'expérience d'immersion qu'apporte la visualisation, le support que la visualisation peut fournir pour gagner, et l'harmonie entre la conception des visualisations et leur contexte
In my thesis, I define visualization in motion and make several contributions to how to visualize and design situated visualizations in motion. In situated data visualization, the data is directly visualized near their data referent, i.e., the physical space, object, or person it refers to. Situated visualizations are often useful in contexts where the data referent or the viewer does not remain stationary but is in relative motion. For example, a runner is looking at visualizations from their fitness band while running or from a public display as they are passing it by. Reading visualizations in such scenarios might be impacted by motion factors. As such, understanding how to best design visualizations for dynamic contexts is important. That is, effective and visually stable situated data encodings need to be defined and studied when motion factors are involved. As such, I first define visualization in motion as visual data representations used in contexts that exhibit relative motion between a viewer and an entire visualization. I classify visualization in motion into 3 categories: (a) moving viewer & stationary visualization, (b) moving visualization & stationary viewer, and (c) moving viewer & moving visualization. To analyze the opportunities and challenges of designing visualization in motion, I propose a research agenda. To explore to what extent viewers can accurately read visualization in motion, I conduct a series of empirical perception studies on magnitude proportion estimation. My results show that people can get reliable information from visualization in motion, even if at high speed and under irregular trajectories. Based on my perception results, I move toward answering the question of how to design and embed visualization in motion in real contexts. I pick up swimming as an application scenario because swimming has rich, dynamic data. I implement a technology probe that allows users to embed visualizations in motion in a live swimming video. Users can adjust in real-time visual encoding parameters, the movement status, and the situatedness of visualization. The visualizations encode real swimming race-related data. My evaluation with designers confirms that designing visualizations in motion requires more than what traditional visualization toolkits provide: the visualization needs to be placed in-context (e.g., its data referent, its background) but also needs to be previewed under its real movement. The full context with motion effects can affect design decisions. After that, I continue my work to understand the impact of the context on the design of visualizations in motion and its user experience. I select video games as my test platform, in which visualizations in motion are placed in a busy, dynamic background but need to help players make quick decisions to win. My study shows there are trade-offs between visualization's readability under motion and aesthetics. Participants seek a balance between the readability of visualization, the aesthetic fitting to the context, the immersion experience the visualization brings, the support the visualization can provide for a win, and the harmony between the visualization and its context

Les simulations paralllèles sont devenues des outils indispensables dans de nombreux domaines scientifiques. Pour simuler des phénomènes complexes, ces simulations sont exécutées sur de grandes machines parallèles. La puissance de calcul de ces machines n'a cessé de monter permettant ainsi le traitement de simulations de plus en plus imposantes. En revanche, les systèmes d'I/O nécessaires à la sauvegarde des données produites par les simulations ont suivit une croissance beaucoup plus faible. Actuellement déjà, il est difficile pour les scientifiques de sauvegarder l'ensemble des données désirées et d'avoir suffisament de puissance de calcul pour les analyser par la suite. A l'ère de l'Exascale, on estime que moins de 1% des données produites par une simulation pourronts être sauvegardées. Ces données sont pourtant une des clés vers des découvertes scientifiques majeures. Les traitements in-situ sont une solution prometteuse à ce problème. Le principe est d'effectuer des analyses alors que la simulation est en cours d'exécution et que les données sont encore en mémoire. Cette approche permet d'une part d'éviter le goulot d'étranglement au niveau des I/O mais aussi de profiter de la puissance de calcul offerte par les machines parallèles pour effectuer des traitements lourds en calcul. Dans cette thèse, nous proposons d'utiliser le paradigme du dataflow pour permettre la construction d'applications in-situ complexes. Pour cela, nous utilisons l'intergiciel FlowVR permettant de coupler des codes parallèles hétérogènes en créant des canaux de communication entre eux afin de former un graphe. FlowVR dispose de suffisament de flexibilité pour permettre plusieurs stratégies de placement des processus d'analyses que cela soit sur les nœuds de la simulation, sur des cœurs dédiés ou des nœuds dédiés. De plus, les traitements in-situ peuvent être exécutés de manière asynchrone permettant ainsi un faible impact sur les performances de la simulation. Pour démontrer la flexibilité de notre approche, nous nous sommes intéressés au cas à la dynamique moléculaire et plus particulièrement Gromacs, un code de simulation de dynamique moléculaire couramment utilisé par les biologistes pouvant passer à l'échelle sur plusieurs milliers de coeurs. En étroite collaboration avec des experts du domaine biologique, nous avons contruit plusieurs applications. Notre première application consiste à permettre à un utilisateur de guider une simulation de dynamique moléculaire vers une configuration souhaitée. Pour cela, nous avons couplé Gromacs à un visualiseur et un bras haptique. Grâce à l'intégration de forces émises par l'utilisateur, celui ci peut guider des systèmes moléculaires de plus d'un million d'atomes. Notre deuxième application se concentre sur les simulations longues sur les grandes machines parallèles. Nous proposons de remplacer la méthode native d'écriture de Gromacs et de la déporter dans notre infrastructure en utilisant deux méthodes distinctes. Nous proposons également un algorithme de rendu parallèle pouvant s'adapter à différentes configurations de placements. Notre troisième application vise à étudier les usages que peuvent avoir les biologistes avec les applications in-situ. Nous avons développé une infrastructure unifiée permettant d'effectuer des traitements aussi bien sur des simulations intéractives, des simulations longues et en post-mortem
Parallel simulations have become a powerwul tool in several scientific areas. To simulate complex phenomena, these simulations are running on large parallel machines. The computational power available on those machines has increased a lot in the last years allowing to simulate very large models. Unfortunately, the I/O capabilities necessary to save the data produced by simulation has not grown at the same pace. Nowadays, it is already difficult to save all the needed data and to have enough computational power to analyse them afterwards. At the exascale time frame, it is expected that less than 1% of the total data produced by simulations will be saved. Yet, these data may lead to major discoveries. In-situ analytics are a promising solution to this problem. The idea is to treat the data while the simulation is still running and the data are in memory. This way, the I/O bottleneck is avoided and the computational power avaible on parallel machines can be used as well for analytics. In this thesis, we propose to use the dataflow paradigm to enable the construction of complex in-situ applications. We rely on the FlowVR middleware which is designed to couple parallel heterogeneous codes by creating communication channels between them to form a graph. FlowVR is flexible enough to allow several placement strategies on simulation nodes, dedicated cores or dedicated nodes. Moreover, in-situ analytics are executed asynchronously leading to a low impact on the simulation performances. To demonstrate the flexibility of our approach, we used Gromacs, a commonly used parallel molecular dynamic simulation package, as application target. With the help of biology experts, we have built several realistic applications. The first one is allowing a user to steer a molecular simulation toward a desired state. To do so, we have couple Gromacs with a live viewer and an haptic device. The user can then apply forces to drive molecular systems of more than 1 million atoms. Our second application focus on long simulation running in batch mode on supercomputers. We replace the native writing method of Gromacs by two methods in our infrastructure. We also propose a implemented a flexible rendering algorithm able to able to various placement strategies. Finally, we study the possible usage o biologists with our infrastructure. We propose a unifed framework able to run treatments on interactive simulation, long simulations and in post-process

La mise en glissement d’une interface de contact est un phénomène dont la dynamique spatiotemporelle est encore mal comprise. Dans cette thèse, nous avons développé et mis en oeuvre un dispositif expérimental original permettant de visualiser in situ les phénomènes locaux en jeu lors de la mise en glissement d’interfaces rugueuses élastomères, avec une bonne résolution temporelle. Nous avons mis en évidence une forte réduction de l’aire de contact réelle au sein d’une interface de contact sous cisaillement, et ce bien avant le début du glissement macroscopique. Cette réduction influence la valeur de la force de frottement statique de l’interface. Nous avons montré que le paramètre qui quantifie l’amplitude de la réduction vérifie une loi d’échelle valable largement, allant des monocontacts millimétriques jusqu’aux jonctions micrométriques impliquées dans les interfaces rugueuses. Nous avons ensuite montré que la contrainte de cisaillement critique de mise en glissement d’une interface n’est pas une constante pour un couple de matériaux en contact. En effet, en changeant systématiquement l’épaisseur d’un revêtement élastique sur l’un des corps en contact, on peut varier cette contrainte d’un facteur trois. Cet effet est interprété semi-quantitativement via un modèle couplant dissipation à l’interface et dans le volume des matériaux. Nous avons enfin montré que la dynamique spatio-temporelle de mise en glissement est influencée par le couple appliqué à l’interface par la force de frottement, lorsque celle-ci n’est pas exercée dans le plan de l’interface. En particulier, via une mesure du champ de déplacement par corrélation d’images, nous avons réalisé la première comparaison quantitative avec un modèle récent décrivant cet effet de couple
The onset of sliding of a contact interface is a phenomenon the space-time dynamics of which are still poorly understood. In this thesis, we have developed and implemented an original experimental device allowing us to visualize in situ the local phenomena involved during the onset of sliding of rough elastomer interfaces, with a good temporal resolution. We have shown a strong reduction of the real contact area within a sheared contact interface, well before the beginning of macroscopic sliding. This reduction affects the value of the static friction force of the interface. We have shown that the parameter that quantifies the amplitude of the reduction obeys a well-defined scaling law ranging from millimetric mono-contacts to the micrometric junctions involved in rough interfaces. We have then shown that the shear strength of an interface is not a constant for a couple of materials in contact. Indeed, by systematically changing the thickness of an elastic coating on one of the bodies in contact, we could vary the value of the shear strength by a factor three. This effect is interpreted semi-quantitatively via a model incorporating dissipation both at the interface and in the bulk of the materials. We have finally shown that the space-time dynamics of the onset of sliding is influenced by the torque applied to the interface by the friction force, when the latter is not exerted in the plane of the interface. In particular, via a digital image correlation-based measurement, we performed the first quantitative comparison with a recent model describing this torque effect

This thesis examines techniques that provide a method of computer visualisation of bushfire spread. Existing techniques studied include, Kourtz & O???Regan, Green???s Contact, Heat Accumulation, Percolation modelling and Huygens??? Principle by Anderson et.al., French, Roberts, Richards. Many of these techniques are extended as part of a comprehensive study into how they perform in a two dimensional reference frame (ie over flat terrain only). New techniques are defined for Percolation Modelling and Huygens??? Principle. Each technique is examined in a series of test cases which include computer simulations with no wind, constant wind, variable wind, variable vegetation (including patchy fuel and two fuels) and where fuel burns out. These test cases provide: (a) an incremental approach to understanding the operation of each technique; (b) a basis for comparison; and (c) verification of correctness of the technique in two dimensions. Several of the techniques are shown, by these test cases, to be equivalent. For instance, the Kourtz & O???Regan technique using a square template is equivalent to the Contact Technique, Site percolation is similar to the Heat Accumulation technique and Template percolation is similar to the Contact Technique. Overall the Huygens??? Principle techniques provide the most accurate simulations of bushfire spread.

The aims of this thesis was to participate in the improvement of the current knowledge of tidewater glaciers' behaviour in Greenland. This was achieved by a multi-scale and multi-disciplinary approach.

Dans un ventilateur axial, le décollement tournant peut être caractérisé par des cellules à débit réduit, nul ou négatif qui se propagent dans le sens de la rotation du ventilateur à une vitesse angulaire constante. L'objectif de notre travail a consisté à utiliser les méthodes expérimentales telles que la vélocimétrie laser, le fil chaud et la technique de visualisation pour étudier l'apparition de ce phénomène. En général, les sondes perturbent l'écoulement. La mesure sans contact du fluide par vélocimétrie laser nous permet une approche plus fine du phénomène étudié. Des fils chauds simples ont été utilisés pour détecter le décollement tournant, permettant d'en tirer les caractéristiques de celui-ci (vitesse, nombre et amplitude des zones décollées). La technique de visualisation est très peu utilisée jusqu'à présent dans l'étude du décollement tournant dans les ventilateurs axiaux. Nous avons choisi cette méthode pour étudier le décollement tournant, puisque les images obtenues nous permettent une meilleure compréhension de la structure de l'écoulement étudié. Une étude bibliographique portant sur les travaux théoriques et expérimentaux dans le domaine de l'écoulement instationnaire concernant le décollement tournant dans les ventilateurs axiaux est présentée.

Deux outils originaux, l'un expérimental et l'autre numérique, ont été proposés pour l'investigation des phénomènes de diffusion acoustique sur cibles élastiques immergées. Utilisés conjointement, ils fournissent un éclairage nouveau et complémentaire de ces phénomènes relativement aux méthodes conventionnelles. Ils permettent de mettre l'accent sur les mécanismes de création des différents types d'onde propagés dans les structures considérées et au niveau d'hétérogénéités. Les allures spatio-temporelles en surface de l'objet des ondes de Lamb et les distributions spatiales de leur rayonnement dans le fluide environnant ont été obtenues. L'onde de Scholte-Stoneley A a été mise en évidence expérimentalement de façon directe et son mécanisme de création par l'onde de Lamb Ao a été identifié numériquement. Les résultats obtenus sur cible LINE concernent les réémissions et/ou conversions de modes sur les hétérogénéités locales entre partie cylindrique et hémisphérique
2 original tools, experimental and numerical, are proposed for the investigations of acoustic scattering phenomena on water-immersed elastic targets. They supply a new and additional lighting of these phenomena with regard to the conventional methods. They allow the emphasis of the mechanisms of creation of the various types of wave propagated in the considered structures. The space-time diagram of Lamb's waves (An and Sn ; ) at the surface of the object and the spatial distributions in the surrounding fluid were obtained. Scholte-Stoneley wave was observed experimentally in a direct way and its mechanism of creation by the Ao Lamb wave was described numerically. The results obtained on a LINE target concern the scattering and\or the conversions of modes on the local heterogeneity between cylindrical and hemispherical part

De nos jours, les véhicules terrestres doivent répondre parfaitement aux attentes de l'utilisateur, qui devient de plus en plus exigeant, obligeant ainsi les constructeurs à entamer une rude concurrence dans le domaine de l'aérodynamique. En effet, les gains en performances dynamique et aérodynamique se réduisent très sensiblement depuis quelques années. Le champ d'écoulement autour de ces véhicules est très complexe, caractérisé par une tridimensionnalité : le décollement, le plaquage et la génération de vortex. Nous présentons une étude concernant l'optimisation aérodynamique des formes de véhicules terrestres. L’originalité de notre travail consiste à introduire les angles privilégiés dans la conception des maquettes représentant les véhicules de tourisme et industriels. Nous avons mis en place un dispositif de mesure de coefficient de pénétration dans l'air (c x), de coefficient de pression locale (c p) et de visualisation de l'écoulement autour des maquettes. Les résultats obtenus à partir des expériences effectuées sur les différentes maquettes réalisées ont confirmé l'importance des angles privilégiés associés aux bombements des surfaces planes dans la conception des formes de carrosseries. Un choix judicieux de ces angles entre arêtes a permis d'obtenir à travers la visualisation, un écoulement exempt de décollement et un sillage stable confirmant ainsi les bons résultats obtenus par les mesures de c x et de c p.

Les recherches menées dans notre laboratoire ont montré l'importance des angles privilégiés notamment en ce qui concerne la réduction du coefficient de traîné Cx, entraînant une diminution de la consommation du carburant et une amélioration de la tenue de route. En effet, les résultats obtenus confirment l'intérêt de ces angles et on constate que les formes des voitures construites avec ces angles bénéficient d'un écoulement aussi dispensé que possible du décollement, et le sillage à l'arrière de la carrosserie est stable et peu divergent. Le but donc de cette étude est d'optimiser les formes marines, aériennes et terrestres, telles que : les voiles, les ailes d'avions, les voitures et les trains, optimisation liée à la stabilité de l'écoulement des fluides autour de ces formes
The searches led in our laboratory showed the importance of the privileged angles, notably as regards the reduction of the coefficient of dragged Cx, entailing a decrease of the consumption of the fuel and an improvement of the road holding. Indeed the obtained results confirm the interest of these angles and one observes that the forms of cars built with these angles benefit from a drainage so exempt as possible of the unsticking, and the trail behind the body is stable and little divergent. The purpose thus of this study is to optimize the navy forms, air and ground such as : the veils, the wings planes, the cars and the trains, optimization bound to the stabilitv of the drainage of the fluids around these forms

Le travail mené dans le cadre de cette thèse a permis d'obtenir, de manière expérimentale, les caractéristiques géométriques des jets libres Diesel pour des pressions supérieures à celles utilisées de nos jours (jusqu'à 2500 bar). Ces caractéristiques ont été obtenues grâce à la mise en place d'un moyen d'essai spécifique et au développement d'un logiciel d'analyse d'images de jets. Elles ont servi à quantifier l'influence de telles pressions d'injection sur la qualité de la pulvérisation. Cette étude a permis d'étendre, à des pressions supérieures, le champ d'application de lois déjà proposées par certains auteurs et d'obtenir de nouvelles lois d'évolutions temporelles capables de renseigner des modèles de combustion phénoménologiques. Cependant une étude énergétique de la génération de pression a montré qu'il fallait être très prudent quant à l'intérêt de l'augmentation de la pression d'injection
Thesis work has permitted to obtain, experimentally, the geometric features of Diesel free sprays for injection pressures not unreached so far (2500 bar). Those features have been obtained thanks to a specific test bench and via a picture processing software development. They have enabled us to evaluate the influence of such pressure on pulverization quality. This study has permitted to enlarge , for higher pressure, the application field of laws already suggested by somes authors. It has also enabled us to obtain new temporal evolution laws able to inform phenomenologic combustion models. Nevertheless, an energizing study of pressure generation has shown that we should be very cautious as to the interest of the injection pressure increase

Inscrit dans un projet de modélisation de la combustion du charbon pulvérisé dans les grands foyers à chauffe tangentielle réalisé en partenariat avec l'ADEME et la société ALSTOM Power, ce travail se focalise sur la connaissance des caractéristiques dynamiques de l'écoulement se développant dans de tels foyers. En particulier, les conditions initiales de l'écoulement définies par les brûleurs, jouent un rôle prépondérant. Un brûleur matérialisé par un jet complexe, est étudié de façon expérimentale et numérique. La revue bibliographique s'attache au détail de plusieurs caractéristiques propres à cette étude comme l'aspect coaxial, l'influence de l'introduction d'un gradient de masse volumique sur la redistribution du champ de vitesse ainsi que l'effet d'une géométrie rectangulaire sur le développement d'un jet libre. L'étude se focalise ensuite sur un fonctionnement en régime coaxial. Les mesures mettent en évidence des propriétés communes avec les jets coaxiaux circulaires comme l'existence d'un régime recirculant auto-entretenu. L'effet de la géométrie se manifeste tout particulièrement au travers de la morphologie de la région potentielle du jet. En complément, une étude numérique est réalisée à l'aide du code de calcul Fluent qui montre les limites de la modélisation employant des modèles de type moyenne de Reynolds classiques. Enfin, deux régimes spéciaux issus de l'industrie caractérisés par la mise en service de tous les injecteurs et pour un, par l'injection de dioxyde de carbone dans la partie centrale du jet, sont ensuite étudiés. Les données expérimentales en régime hétérogène ont été obtenues par l'emploi d'une sonde thermo-anémométrique spéciale. L'influence du gradient de masse volumique ainsi que la redistribution de masse volumique dans les couches de mélange sont analysées à l'aide de cet instrument. Enfin, une campagne de simulations numériques employant une modélisation aux grandes échelles est réalisée à partir de ces deux écoulements. Les résultats issus de ces simulations s'accordent correctement aux mesures. La validation de cette procédure de calcul permet d'exploiter les SGE pour analyser les propriétés de mélange et de transfert de masse dans le jet
Within a tangetially fired coal combution boilers modelisation project conducted in association with ADEME and ALSTOM Power, this work focuses on the dynamic characteristics of the flow inside the boilers. Initial conditions of the flow, are set by the burners. One burner is scaled down and experimentally and numerically studied. The bibliography focuses on particularities such as the coaxial aspect, the rectangular geometry and the influence of density variations onver the jet spreading. First part of the study deals with the coaxial regimes. Similarities with rectangular coaxial jets such as the auto-oscillating regime are pointed out experimentally. The influence of the geometry on the potential core morphology is also highlighted. In addition, a numerical study is lead with the Fluent CFD code using Reynolds averaged classical models. Then two specific regimes, issued from the industry are studied. Both uses four jets and one also involves a density gradient in the central part of the jet. Experimental evidences of the influence of the density gradient on the flowfield are obtained with a specially designed double howires probe. Finally a numerical simulation campaign is conducted using Large Eddy Simulations models. Good agreement with experimental data is found and LES results aare exploited to further explore the mixing ans the mass transfert properties of the jet

L’ère de l’exascale creusera encore plus l’écart entre la vitesse de génération des données de simulations et la vitesse d’écriture et de lecture pour analyser ces données en post-traitement. Le temps jusqu’à la découverte scientifique sera donc grandement impacté et de nouvelles techniques de traitement des données doivent être mises en place. Les méthodes in situ réduisent le besoin d’écrire des données en les analysant directement là où elles sont produites. Il existe plusieurs techniques, en exécutant les analyses sur les mêmes nœuds de calcul que la simulation (in situ), en utilisant des nœuds dédiés (in transit) ou en combinant les deux approches (hybride). La plupart des méthodes in situ traditionnelles ciblent les simulations qui ne sont pas capables de tirer profit du nombre croissant de cœurs par processeur mais elles n’ont pas été conçues pour les architectures many-cœurs qui émergent actuellement. La programmation à base de tâches est quant à elle en train de devenir un standard pour ces architectures mais peu de techniques in situ à base de tâches ont été développées.Cette thèse propose d’étudier l’intégration d’un système in situ à base de tâches pour un code de dynamique moléculaire conçu pour les supercalculateurs exaflopiques. Nous tirons profit des propriétés de composabilité de la programmation à base de tâches pour implanter l’architecture hybride TINS. Les workflows d’analyses sont représentés par des graphes de tâches qui peuvent à leur tour générer des tâches pour une exécution in situ ou in transit. L’exécution in situ est rendue possible grâce à une méthode innovante de helper core dynamique qui s’appuie sur le concept de vol de tâches pour entrelacer efficacement tâches de simulation et d’analyse avec un faible impact sur le temps de la simulation.TINS utilise l’ordonnanceur de vol de tâches d’Intel® TBB et est intégré dans ExaStamp, un code de dynamique moléculaire. De nombreuses expériences ont montrées que TINS est jusqu’à 40% plus rapide que des méthodes existantes de l’état de l’art. Des simulations de dynamique moléculaire sur des système de 2 milliards de particles sur 14,336 cœurs ont montré que TINS est capable d’exécuter des analyses complexes à haute fréquence avec un surcoût inférieur à 10%
The exascale era will widen the gap between data generation rate and the time to manage their output and analysis in a post-processing way, dramatically increasing the end-to-end time to scientific discovery and calling for a shift toward new data processing methods. The in situ paradigm proposes to analyze data while still resident in the supercomputer memory to reduce the need for data storage. Several techniques already exist, by executing simulation and analytics on the same nodes (in situ), by using dedicated nodes (in transit) or by combining the two approaches (hybrid). Most of the in situ techniques target simulations that are not able to fully benefit from the ever growing number of cores per processor but they are not designed for the emerging manycore processors.Task-based programming models on the other side are expected to become a standard for these architectures but few task-based in situ techniques have been developed so far. This thesis proposes to study the design and integration of a novel task-based in situ framework inside a task-based molecular dynamics code designed for exascale supercomputers. We take benefit from the composability properties of the task-based programming model to implement the TINS hybrid framework. Analytics workflows are expressed as graphs of tasks that can in turn generate children tasks to be executed in transit or interleaved with simulation tasks in situ. The in situ execution is performed thanks to an innovative dynamic helper core strategy that uses the work stealing concept to finely interleave simulation and analytics tasks inside a compute node with a low overhead on the simulation execution time.TINS uses the Intel® TBB work stealing scheduler and is integrated into ExaStamp, a task-based molecular dynamics code. Various experiments have shown that TINS is up to 40% faster than state-of-the-art in situ libraries. Molecular dynamics simulations of up to 2 billions particles on up to 14,336 cores have shown that TINS is able to execute complex analytics workflows at a high frequency with an overhead smaller than 10%

La nécessité de produire plus d’énergie électrique à un côut moindre entraîne la nécessité de produire mieux, à un rendement meilleur. Ce constat pose de multiples problèmes de refroidissement des machines électriques, notamment celles utilisées au sein des éoliennes. La méconnaissance des phénomènes qui s’y produisent et la recherche de solutions de refroidissement ont motivé cette étude. Le travail consiste en la détermination expérimentale des échanges convectifs à la surface d’un disque en rotation en régime permanent, dans trois configurations : rotor seul et système rotor-stator avec et sans jet. Un banc expérimental a été mis au point pour mesurer localement l’énergie prélevée au disque en rotation en utilisant une technique de « couche épaisse » et la thermographie infrarouge. Le disque est mis en rotation dans de l’air au repos. Cela crée un écoulement d’air à sa surface et un échange de chaleur convectif. L’étude du rotor seul a permis la validation du banc expérimental en comparaison aux données bibliographiques, très complètes sur cette configuration. Les configurations rotor-stator avec et sans jet ont permis de mettre en évidence l’influence des différents paramètres sur le refroidissement du système. Les données bibliographiques sur les écoulements et les visualisations effectuées permettent de faire une analyse des phénomènes mis en jeu. Les transferts de chaleur locaux et moyens à la surface du disque en rotation sont ensuite corrélés par des lois faisant intervenir les paramètres géométriques et dynamiques de l’étude
The need for producing more electric power at a less cost involves the need for better producing, at a higher efficiency. This report poses multiple problems as far as the cooling of electrical machines is concerned, particularly those used within the wind turbines. The ignorance of the phenomena which occur there and the search of cooling improvement justified this study. Work consists of the experimental determination of the convective heat transfer on the surface of a rotating disk, when the steady-state regime is reached: single rotating disk and rotor-stator system with and without impinging jet. An experimental apparatus was developed to locally measure the dissipated energy over the rotating disk surface by using a technique of “thick layer” and infrared thermography. When the disk is rotating, an air flow is created and so a convective heat transfer. The apparatus was validated in a single disk configuration, which is very detailed in literature. The both rotor-stator configurations (with and without jet) let to highlight the influence of the different parameters on the system cooling. As far as the flow structure is concerned, literature data and visualization using a laser technique make possible the analysis of phenomena inside the air gap. Local and mean heat transfer are then correlated

L’étude menée concerne l'influence d'un obstacle bidimensionnel sur le transfert thermique convectif en convection naturelle sur une plaque plane verticale. Une étude bibliographique présente tout d'abord les phénomènes physiques sur une plaque plane verticale. On présente également des travaux antérieurs concernant l'influence d'un obstacle sur le transfert convectif. La partie expérimentale de ce travail a tout d'abord été axée sur la validation du banc d'essais en configuration plaque plane verticale ainsi que de la démarche expérimentale. Pour calculer la distribution du coefficient d'échange local à partir de la mesure de la distribution de la température de surface, nous avons développé une méthode d'identification permettant de résoudre certains problèmes liés à l'utilisation de la thermographie infrarouge. Cette étude numérique a été validée sur des cas test ainsi que sur des cas expérimentaux. Finalement, nous présentons des distributions locales du coefficient d'échange convectif dans le cas d'une plaque plane verticale en présence d'un obstacle. Nous présentons également l'influence de certains paramètres sur ces distributions locales. En outre, des visualisations d'écoulements ont permis de faire un parallèle entre les distributions du coefficient d'échange et la dynamique autour de l'obstacle. De cette étude locale, nous en avons déduit l'influence de l'obstacle sur les performances convectives globales. Dans toutes les configurations que nous avons testées, nous avons obtenu des diminutions de l'ordre de 20% de l'échange convectif comparativement au cas de la plaque plane.

Les batteries à électrode lithium métal ont des capacités théoriques élevées, une différence de potentiel importante, des géométries adaptables. Leur développement à l'échelle industrielle est pourtant compromis par l'électrodépôt d'agrégats irréguliers de lithium (dendrites) lors de la recharge de la batterie. La croissance dendritique à faible densité de courant est mal comprise, et semble liée à une mauvaise distribution de la densité de courant locale du fait des inhomogénéités à l'interface lithium/électrolyte. Ce manuscrit présente nos résultats sur des cellules symétriques Li/Electrolyte/Li qui permettent d'étudier simultanément le dépôt et la dissolution du lithium. Ces cellules sont basées sur des systèmes à base de POE+LiTFSI fonctionnant à 80°C, et sur des systèmes à base de PVdF-HFP/POE imbibé en EC:PC+LiTFSI et fonctionnant à température ambiante. Nous avons étudié ces cellules par visualisation in situ de l'espace inter-électrodes, et par spectroscopie d'impédance. Sur des cellules de visualisation à base d'électrolyte polymère fondu chargé en sel coloré, nous avons observé l'évolution des profils d'absorption optique directement liés aux profils de concentration dans l'électrolyte. Sur le système à base d'électrolyte gélifié nous avons constaté des variations locales de densité de courant en cours de polarisation. Par impédance, nous mettons en évidence la présence de deux couches de passivation à l'interface lithium/électrolyte qui évoluent différemment en vieillissement. Lorsqu'on polarise une cellule à courant constant, sa réponse en tension met en évidence la présence d'un milieu peu diffusif à l'interface entre le lithium et l'électrolyte.

Le but de ce travail est de caractériser expérimentalement l'instabilité de tourbillons toriques, en utilisant différentes méthodes optiques : la tomoscopie, la PIV 2D2C et 2D3C. Dans la phase linéaire, ces mesures ont mis en évidence le champ de contrainte responsable de l'instabilité. Elles ont confirmé la forme des perturbations eet ont permis de déterminer le mode dominant et la largeur de la bande de modes instables. Ces résultats sont en accord avec les théories non-visqueuses, contrairement au taux d'accroissement pour lequel l'influence de la viscosité paraît importante. Les premières non-linéarités apparaissent sous forme d'harmoniques du mode le plus instable qui plafonnent rapidement. Parallèlement, se développent des modes d'ordre faible et des tourbillons secondaires autour du noyau, entraînant le rejet de vorticité en aval du vortex et précédant la transition vers la turbulence. Une vitesse azimutale moyenne apparaît dans cette phase non-linéaire.

De nos jours, nous générons une quantité immensément grande de données juste en accomplissant nos simples tâches quotidiennes. L'analyse de ces données soulève des challenges ardus. Dans cette thèse, nous nous intéressons à deux aspects des données relationnelles. En premier lieu, nous considérons les données relationnelles dans lesquelles les relations sont pondérées. Un exemple concret serait le nombre commun de suiveurs entre deux utilisateurs de Twitter. Dans un deuxième temps, nous abordons le cas dynamique de ces données qui est inhérent à leur nature. Par exemple, le nombre de suiveurs communs pourrait changer au fil du temps. Dans cette thèse nous utilisons les graphes pour modéliser ces données qui sont à la fois complexes et évolutives. Les travaux de cette thèse s'articulent aussi autour de la détection de communautés pour les graphes pondérés et dynamiques. Pour un utilisateur expert, l'identification de ces communautés pourrait l'aider à comprendre la sémantique sous-jacente à la structure du graphe. Notre hypothèse repose sur l'utilisation des triangles comme ossature pour la détection de communautés. Cela nous a amenés à proposer plusieurs algorithmes : Séparation et évaluation, recherche gloutonne, heuristiques et algorithme génétique sont proposés. En se basant sur cet ensemble de triangles, nous proposons un algorithme de détection de communautés, appelé Tribase. L'idée conductrice de cet algorithme est de comparer les poids des communautés, permettant aux communautés dominantes d'acquérir plus de membres. Les résultats de l'étude comparative sur le benchmark LFR montrent que l'algorithme que nous proposons parvient à détecter les communautés dans les graphes dans lesquels une structure de communautés existe. De plus, l'applicabilité de notre algorithme a été testée sur des données réelles du projet ANR Info-RSN. Dans l'optique d'accompagner l'utilisateur expert dans son processus d'acquisition de l'information, une application visuelle et interactive a été implémentée. NLCOMS (Nœud-Lien et COMmunautéS) propose une panoplie de vues synchronisées pour la représentation de l'information. Par ailleurs, nous proposons dans cette thèse un algorithme de détection de communautés pour les graphes pondérés et dynamiques, appelé Dyci. Dyci permet de gérer les différents scénarios de mise à jour possibles de la structure du graphe. L'idée principale de Dyci est de guetter au cours du temps l'affaiblissement d'une communauté (en termes de poids) dans le but de reconsidérer localement sa place dans la structure, évitant ainsi une réindentification globale des communautés. Une étude comparative a été menée montrant que l'algorithme que nous proposons offre un bon compromis entre la solution obtenue et le temps de calcul. Finalement, l'intégration dans NLCOMS des visualisations adéquates pour la variante dynamique a été effectuée
Relational data in our society are on a constant increasing, rising arduous challenges. In this thesis, we consider two aspects of relational data. First, we are interested in relational data with weighted relationship. As a concrete example, relationships among Twitter's users could be weighted with regard to their shared number of followers. The second aspect is related to the dynamism which is inherent to data nature. As an instance, in the previous example the number of common followers between two Twitter's users can change over time. In order to handle these complex and dynamic relational data, we use the modelling strength of graphs. Another facet considered in this thesis deals with community identification on weighted and dynamic graphs. For an analyst, the community detection might be helpful to grasp the semantic behind the graph structure. Our assumption relies on the idea to use a set of disjoint pairwise triangles as a basis to detect the community structure. To select these triangles, several algorithms are proposed (i.e., branch-and-bound, greedy search, heuristics and genetic algorithm). Thereafter, we propose a community detection algorithm, called Tribase. In the latter, the weights of communities are compared allowing dominant communities to gain in size. Tribase is compared with the well-known LFR benchmark. The results show that Tribase identifies efficiently the communities while a community structure exists. Additionally, to asset Tribase on real-world data, we consider social networks data, especially Twitter's data, of the ANR-Info-RSN project. In order to support the analyst in its knowledge acquisition, we elaborate a visual interactive approach. To this end, an interactive application, called NLCOMS is introduced. NLCOMS uses multiple synchronous views for visualizing community structure and the related information. Furthermore, we propose an algorithm for the identification of communities over time, called Dyci. The latter takes advantage from the previously detected communities. Several changes' scenarios are considered like, node/edge addition, node/edge removing and edge weight update. The main idea of the proposed algorithm is to track whether a part of the weighted graph becomes weak over time, in order to merge it with the "dominant" neighbour community. In order to assess the quality of the returned community structure, we conduct a comparison with a genetic algorithm on real-world data of the ARN-Info-RSN project. The conducted comparison shows that Dyci algorithm provides a good trade-off between efficiency and consumed time. Finally, the dynamic changes which occur to the underlying graph structure can be visualized with NLCOMS which combines physical an axial time to fulfil this need

The goal of this thesis is a construction technological project of an apartment building in Ivančice. The work focuses on the graphic visualisation of earth and foundation works progress and consequently on the item budget and timetable for construction works. Technological regulation for earth and foundation works with the changes on foundation constructions, organization of the construction, construction site equipment plan, draft of the main machinery and mechanisms are also part of this work. Technical report, coordination layout with a description of transport options, schedule, and financial plan are also part of this thesis.

The goal of the thesis is a construction technological project of a Bidfood warehouse. Part of the work is the solution of technological regulation for drilled piles and assembly of steel skeleton, organization of the construction, construction site equipment plan, draft of the main machinery and mechanisms. Technical report, coordination layout with a description of transport options, schedule, and financial plan are also part of this thesis.

Wind turbines installed in the open atmosphere experience much more complex and highly-varying flow than their counterparts in wind tunnels or numerical simulations. In particular, aerodynamic stall—which occurs often on stall-regulated wind turbines in such variable flow conditions—can affect both wind turbine blade lifespan and noise generation. A field test site was therefore installed at the outer limits of the city of Waterloo, Ontario to study a small-scale 30 kW stall-regulated wind turbine. Experimental equipment was installed to monitor parameters such as wind speed and direction, electrical power output, blade pitch angle, rotor rotational speed, and wind turbine yaw orientation. Extensive hardware and software was developed and installed to wirelessly collect data from all instrumentation. Tufts and a remote-operated camera were also installed on one of the two blades of the 10 m diameter horizontal-axis turbine. In a variation on the tuft flow visualisation technique, video files were analysed using a novel digital image processing code. The code was developed in MATLAB to calculate the fraction of the blade which was stalled by determining the position and angle of each tuft in every video frame. The algorithm was able to locate on average 85% of the visible tufts and correctly tagged those which were stalled with a bias of only −5% compared to the typical manual method. When the algorithm was applied to 7 h of tuft video at the outboard 40% of the blade, the total average fraction of stalled tufts varied from 5% at 5 m/s to 40% at 21 m/s. This trend was expected for the stall-regulated design since, as the wind speed is increased, the stall progresses from inboard to outboard regions and from trailing edge to leading edge. The 7 h time period represents at least a two order-of-magnitude increase compared with time periods analysed using previous manual methods. This work has demonstrated a digital implementation of tuft flow visualisation which lends statistical validity (through long-time-period averaging) to a common tool for researching wind turbine stall. The speed and ease with which the tuft method can be implemented, combined with the high cost per energy of small-scale wind turbines, suggest that this digital algorithm is a highly beneficial tool for future studies.

No
Although 3D imaging is increasingly used in archaeology as a presentational tool, advances in technology are such that its analytical potential is beginning to be realised. As part of the ENTRANS Project, 3D imaging has been undertaken on a range of Iron Age objects from museums in Slovenia and Croatia, including several items of situla art. This paper reviews the potential and limitations of various imaging techniques in relation to both presentational and analytical objectives. It considers such variables as time and resource constraints, the size and portability of objects and equipment, and the potential problems caused by past conservation. It concludes that 3D imaging, appropriately utilised, has great potential in both the analysis and presentation of Iron Age art.
HERA