Tesis: "PIC numerical simulations"

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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.

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Resumen

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

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

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Resumen

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

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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.

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Resumen

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

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Wahba, Essam Moustafa. "Hierarchical formulations for numerical flow simulations /". For electronic version search Digital dissertations database. Restricted to UC campuses. Access is free to UC campus dissertations, 2004. http://uclibs.org/PID/11984.

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Charoy, Thomas. "Numerical study of electron transport in Hall thrusters". Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAX046.

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Resumen

Ces dernières années, le nombre de satellites en orbite autour de la Terre a augmenté de manière exponentielle. Grâce à leur faible consommation en carburant, de plus en plus de propulseurs électriques sont utilisés à bord de ces satellites, notamment le propulseur à effet Hall qui est l’un des plus efficaces. De la diversité des applications découle le besoin d’avoir des propulseurs de taille et puissance variables. Cependant, la physique des propulseurs à effet Hall est encore méconnue et les nouveaux designs se font de manière empirique, avec un développement long et coûteux, pour un résultat final limité. Pour pallier ce problème, des codes de simulation peuvent être utilisés mais une meilleure compréhension des phénomènes clés est alors nécessaire, plus particulièrement du transport anormal des électrons qui doit être pris en compte de manière auto-consistante pour pouvoir capturer totalement le comportement de la décharge. Ce transport étant relié à l’instabilité azimutale de dérive électronique, un code 2D particulaire existant a été amélioré pour pouvoir simuler cette direction azimutale mais aussi la direction axiale. Avant d’analyser le comportement de la décharge, ce code a été vérifié sur un cas de benchmark, avec 6 autres codes particulaires développés par différents groupes de recherches internationaux. Ce cas simplifié a été ensuite utilisé pour vérifier de manière intensive un développement analytique pour estimer la force de friction électron-ion, qui est le témoin de la contribution des instabilités azimutales sur le transport anormal. Puis, la dynamique des neutres a été rajoutée pour capturer de manière auto-consistante le comportement de la décharge. Une technique artificielle de loi d’échelle a été adoptée, avec une augmentation de la permittivité du vide, pour alléger les contraintes de stabilité du code particulaire et accélérer les simulations. Grâce à une parallélisation du code efficace, ce facteur artificiel a été réduit de manière significative, se rapprochant ainsi d’un cas proche de la réalité. La force de friction électron-ion a été observée comme étant celle qui contribuait le plus au transport anormal durant les oscillation basse-fréquence du mode de respiration. Pour finir, l’interaction complexe entre le mode de respiration, l’instabilité de transit des ions et l’instabilité de dérive électronique a aussi été étudiée, avec la formation de structures azimutales à grande longueur d’onde, associées à un plus grand transport anormal
In the last decade, the number of satellites orbiting around Earth has grown exponentially. Thanks to their low propellant consumption, more and more electric thrusters are now used aboard these satellites, with the Hall thrusters being one of the most efficient. From the diversity of applications stems the need of widening the thruster power capabilities. However, due to a lack of knowledge on Hall thruster physics, this scaling is currently done empirically, which limits the efficiency of the newly developed thrusters and increases the development time and cost. To overcome this issue, numerical models can be used but a deeper understanding on key phenomena is still needed, more specifically on the electron anomalous transport which should be self-consistently accounted for to properly capture the discharge behaviour.As this transport is related to the azimuthal electron drift instability, an existing 2D Particle-In-Cell code was further developed to simulate this azimuthal direction along with the axial direction in which the ions are accelerated, producing the thrust. Prior to analyse the discharge behaviour, this code has been verified on a benchmark case, with 6 other PIC codes developed in different international research groups. This simplified case was later used to stress-test previous analytical developments to approximate the instability-enhanced electron-ion friction force which represents the contribution of the azimuthal instabilities to the anomalous transport. Then, the neutral dynamics has been included to capture the full self-consistent behaviour of the discharge. We used an artificial scaling technique, increasing the vacuum permittivity, to relax the PIC stability constraints and speed-up the simulations. Thanks to an efficient code parallelisation, we managed to reduce this scaling factor to a small value, hence simulating a case close to reality. The electron-ion friction force was found to be the main contributor to the anomalous transport throughout the whole low-frequency breathing mode oscillations. Finally, the complex interaction between the breathing mode, the ion-transit time instabilities and the azimuthal electron drift instabilities has been studied, with the formation of long-wavelength structures associated with an enhanced anomalous transport

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Rogers, Tamara M. "Numerical simulations of convection, overshoot, and gravity waves in the sun /". Diss., Digital Dissertations Database. Restricted to UC campuses, 2006. http://uclibs.org/PID/11984.

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Ikram, M. "Radio-frequency generation of an electron plasma in a Malmberg-Penning trap and its interaction with a stationary or pulsed electron beam". Doctoral thesis, Università degli Studi di Milano, 2014. http://hdl.handle.net/2434/233616.

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Resumen

Experiments and numerical investigations on trapped electron plasmas and traveling electron bunches are discussed. A Thomson backscattering diagnostics set up was installed in the ELTRAP (Electron TRAP) device, a Penning-Malmberg trap operating at the Department of Physics of the University of Milano since 2001. Here, an infrared (IR) laser pulse collides with nanosecond electron bunches with an energy of 1-20 keV traveling through a longitudinal magnetic field in a dynamical regime where space-charge effects play a significant role. The backscattered radiation is optically filtered and detected by means of a photomultiplier tube. The minimum sensitivity of the backscattering diagnostics has been estimated for the present set-up configuration. Constraints on the number of photons and thus on the information one can obtain with the Thomson backscattering technique are determined by the relatively low density of the electron beam as well as by noise issues. Solutions to increase the signal level and to reduce the noise are briefly discussed. The generation of an electron plasma by stochastic heating was realized in ELTRAP under ultra-high vacuum conditions by means of the application of low power RF (1-20 MHz) drives on one of the azimuthally sectored electrodes of the trap. The relevant experimental results are reviewed. The electron heating mechanism has been studied by means of a two-dimensional (2D) particle-in-cell (PIC) code, starting with a very low electron density, and applying RF drives of various amplitudes in the range 1-15 MHz on different electrodes. The axial kinetic energy of the electrons is in general increasing for all considered cases. Of course, higher temperature increments are obtained by increasing the amplitude of the RF excitation. The simulation results indicate in particular that the heating is initially higher close to the cylindrical wall of the device. These results on the electron heating point in the same direction of the experimental findings, where the plasma formation due to the ionization of the residual gas is found to be localized close to the trap wall. The simulations indicate also major heating effects when the RF drive is applied close to one end of the trap. Similar results are obtained for an electron plasma at higher densities, simulating a situation in which the RF is applied to an already formed plasma. With the aim to extend these RF studies to the microwave range, a bench test analysis has been performed of the transmission efficiency of a microwave injection system up to a few GHz. The test was based on the use of a prototype circular waveguide with the same diameter and length of the ELTRAP electrode stack and of a coupled rectangular waveguide with dimensions suitable for a future installation in the device. Electromagnetic PIC simulations have also been performed of the electron heating effect, again both at very low and relatively high electron densities, applying a microwave drive with a frequency of approximately 3 GHz close to the center and close to one end of the trap. Both the bench test of the injection system and the numerical simulations indicate that the new microwave heating system will allow the extension of the previous RF studies to the GHz range. In particular, the electron cyclotron resonance heating of the electrons will be aimed to increasing the electron temperature, and possibly its density as a consequence of a higher ionization rate of the residual gas. The installation of the new RF system will open up the possibility to study, e.g., the interaction between the confined plasma and traveling electron bunches.

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Berton, Stefano. "Numerical simulation of the durability mechanics of cement-based materials /". For electronic version search Digital dissertations database. Restricted to UC campuses. Access is free to UC campus dissertations, 2003. http://uclibs.org/PID/11984.

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Vedin, Jörgen. "Numerical modeling of auroral processes". Doctoral thesis, Umeå University, Physics, 2007. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:umu:diva-1117.

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One of the most conspicuous problems in space physics for the last decades has been to theoretically describe how the large parallel electric fields on auroral field lines can be generated. There is strong observational evidence of such electric fields, and stationary theory supports the need for electric fields accelerating electrons to the ionosphere where they generate auroras. However, dynamic models have not been able to reproduce these electric fields. This thesis sheds some light on this incompatibility and shows that the missing ingredient in previous dynamic models is a correct description of the electron temperature. As the electrons accelerate towards the ionosphere, their velocity along the magnetic field line will increase. In the converging magnetic field lines, the mirror force will convert much of the parallel velocity into perpendicular velocity. The result of the acceleration and mirroring will be a velocity distribution with a significantly higher temperature in the auroral acceleration region than above. The enhanced temperature corresponds to strong electron pressure gradients that balance the parallel electric fields. Thus, in regions with electron acceleration along converging magnetic field lines, the electron temperature increase is a fundamental process and must be included in any model that aims to describe the build up of parallel electric fields. The development of such a model has been hampered by the difficulty to describe the temperature variation. This thesis shows that a local equation of state cannot be used, but the electron temperature variations must be descibed as a nonlocal response to the state of the auroral flux tube. The nonlocal response can be accomplished by the particle-fluid model presented in this thesis. This new dynamic model is a combination of a fluid model and a Particle-In-Cell (PIC) model and results in large parallel electric fields consistent with in-situ observations.

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Chong, Antonio. "Numerical modelling and stability analysis of non-smooth dynamical systems vie ABESPOL". Thesis, University of Aberdeen, 2016. http://digitool.abdn.ac.uk:80/webclient/DeliveryManager?pid=231038.

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Spirkin, Anton M. "A three-dimensional particle-in-cell methodology on unstructured Voronoi grids with applications to plasma microdevices". Link to electronic dissertation, 2006. http://www.wpi.edu/Pubs/ETD/Available/etd-050506-145257/.

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Seddighi-Moormani, Mehdi. "Study of turbulence and wall shear stress in unsteady flow over smooth and rough wall surfaces". Thesis, University of Aberdeen, 2011. http://digitool.abdn.ac.uk:80/webclient/DeliveryManager?pid=166096.

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Resumen

Flows over hydraulically smooth walls are predominant in turbulence studies whereas real surfaces in engineering applications are often rough. This is important because turbulent flows close to the two types of surface can exhibit large differences. Unfortunately, neither experimental studies nor theoretical studies based on conventional computational fluid dynamics (CFD) can give sufficiently accurate, detailed information about unsteady turbulent flow behaviour close to solid surfaces, even for smooth wall cases. In this thesis, therefore, use is made of a state of the art computational method “Direct Numerical Simulation (DNS)” to investigate the unsteady flows. An “in-house” DNS computer code is developed for the study reported in this thesis. Spatial discretization in the code is achieved using a second order, finite difference method. The semi-implicit (Runge-Kutta & Crank-Nicholson) time advancement is incorporated into the fractional-step method. A Fast Fourier Transform solver is used for solving the Poisson equation. An efficient immersed Boundary Method (IBM) is used for treating the roughness. The code is parallelized using a Message Passing Interface (MPI) and it is adopted for use on a distributed-memory computer cluster at University of Aberdeen as well as for use at the UK’s national high-performance computing service, HECToR. As one of the first DNS of accelerating/decelerating flows over smooth and rough walls, the study has produced detailed new information on turbulence behaviours which can be used for turbulence model development and validations. The detailed data have enabled better understanding of the flow physics to be developed. The results revealed strong non-equilibrium and anisotropic behaviours of turbulence dynamics in such flows. The preliminary results on the rough wall flow show the response of turbulence in the core and wall regions, and the relationship between the axial and the other components are significantly different from those in smooth wall flows.

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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.

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Resumen

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

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Odložil, Jan. "Tuhnutí odlitků ve skořepinových formách při odlévání ve vakuu". Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2009. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-228718.

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Heat transfer during metal pouring and its solidification in the vacuum furnace have been investigated by experiments using model set of castings of different diameters and insulations. The pouring metal was Inconel 713LC alloy based on nickel. The found data have been used for optimization of the numerical simulation of the thermal regime during the both pouring and solidification phases of the process in vacuum. Numerical simulation of the alloy structure in individual castings has been made by the CAFE module of the ProCast software and obtained results compared with the real structure. The optimized boundary conditions can be used for simulation of real castings.

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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.

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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

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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.

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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.

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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.

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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

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Fallon, Benoit. "Simulation des grandes échelles d'écoulements turbulents stratifiés en densité". Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0162.

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Par la technique de simulation des grandes echelles, on etudie l'influence de la stratification stable sur la dynamique des structures coherentes se developpant en aval d'une marche. En l'absence de forces de flottaison, on montre que l'ecoulement developpe des tourbillons de kelvin-helmholtz fortement distortus suivant l'envergure, conduisant a des interactions tourbillonnaires d'appariements helicoidaux. Nous l'expliquons par le forcage induit par la recirculation. Les predictions statistiques sont en bon accord avec les mesures experimentales. Pour les configurations stratifiees, l'ecoulement tend a se bidimensionnaliser par stabilisation de la poche de recirculation. On visualise pour des intensites de stratification croissante le blocage de la croissance de la couche cisaillee par inhibition des processus d'appariements puis des instabilites primaires de kelvin-helmholtz, le developpement d'ondes de gravite et d'interfaces stables de densite. La topologie de l'ecoulement est comparee aux visualisations sur la couche de melange stratifiee. Des simulations complementaires ont permis de mettre en evidence les mecanismes instables du couple barocline. On montre, en accord avec le critere de stabilite lineaire, la formation d'une cascade de tourbillons de kelvin-helmholtz baroclines sur l'interface de densite entre deux structures primaires, favorisant les processus de melange turbulent. Enfin, les potentialites de la simulation des grandes echelles sont demontres sur un ecoulement industriel dans une cavite stratifiee. Les fluctuations de temperature sont comparees aux mesures experimentales. Les visualisations graphiques sont completees par des animations tridimensionnelles instationnaires

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

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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

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Incerti, Eric. "Synthèse de sons par modélisation physique de structures vibrantes : applications pour la création musicale par ordinateur". Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0115.

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La simulation informatique par modele physique permet de modeliser la chaine causale qui va de l'action humaine (le geste) a l'emission du son selon une serie de composants structurels (systemes excitateurs, structures vibrantes, resonateurs). Le theme central de ce travail de these est l'etude de la structure vibrante, objet producteur du phenomene sonore. Sur ce theme s'articulent plusieurs niveaux theoriques et experimentaux axes sur la mise au point d'un systeme de modelisation et simulation complet pour la creation musicale

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

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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

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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.

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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

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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.

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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.

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Kessler, Philippe. "Simulation des grandes échelles d’écoulements compressibles en géométrie complexe". Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0201.

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La transition a la turbulence d'ecoulements en geometrie complexe est etudiee par simulation numerique compressible bidimensionnelle et tridimensionnelle. On presente une simulation des grandes echelles d'un jet rond d'air, comparee a une experience en laboratoire et a une autre simulation numerique incompressible. Cette comparaison nous a permis de valider notre outil numerique. Nous montrons un bon accord entre les resultats experimentaux et notre simulation numerique en zone transitionnelle. On applique notre outil numerique a une geometrie complexe et industrielle: l'entree d'air en incidence. Cette etude est effectuee avec un code a gestion multi-domaine des transferts d'informations par methode aux caracteristiques. Les resultats sont compares a ceux d'une experience faite au ceat de poitiers. Nous avons mis en evidence les tourbillons de kelvin-helmholtz, ainsi que les tourbillons longitudinaux, responsables des fluctuations de pression au niveau du premier etage du compresseur. Enfin, on a reproduit une experience magnetohydrodynamique faite au laboratoire madylam, en geometrie bidimensionnelle ronde. L'influence du champ magnetique sur un ecoulement de mercure soumis aux forces de laplace cree un cisaillement au niveau de l'electrode. On presente une evolution temporelle de la vorticite et de la pression, ainsi que les statistiques obtenues en regime permanent. Nous montrons des resultats qualitatifs satisfaisants, mais par contre sur les statistiques, nous surestimons les valeurs moyennes et fluctuantes. Nous montrons que les caracteristiques de l'ecoulement ne sont pas bidimensionnelles, mais doivent etre tridimensionnelles

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

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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.

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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.

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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

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Moinat, Philippe. "Application des techniques de simulation des grandes échelles à un écoulement en géométrie complexe : la marche en dérapage". Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0141.

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La technique de simulation des grandes echelles est appliquee a l'etude d'ecoulements turbulents en aval d'une marche en derapage. Cette configuration fortement tridimensionnelle est un cas test representatif des geometries complexes de type industriel. Pour modeliser les petites echelles de la turbulence, on utilise differentes versions du modele sous-maille de la fonction de structure. A haut nombre de reynolds (60000), on trouve qu'un tourbillon helicoidal est forme par enroulement des couches cisaillees qui decollent de la marche. L'ecoulement est quasi-stationnaire a grande echelle mais on montre le processus de destabilisation du tourbillon qui conduit a une turbulence a petite echelle. A bas nombre de reynolds (1400) ce sont deux tourbillons quasi-stationnaires qui sont attaches a l'arete de la marche. Les simulations sont validees par des comparaisons qualitatives et quantitatives aux resultats experimentaux. Les nombreuses visualisations des simulations offrent en outre une comprehension approfondie de l'ecoulement. Cette etude d'application contribue au developpement des techniques de simulation des grandes echelles, la finalite etant la mise au point d'un outil performant pour le calcul des ecoulements industriels

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Gérard, Hervé. "Simulation de spectres de résonance magnétique nucléaire de cristaux liquides, polymères cristaux liquides et polymères conventionnels". Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10144.

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Le but de cette etude est la simulation et l'exploitation de spectres de rmn de cristaux liquides nematiques et de polymeres. Les formes de raie rmn sont analysees grace a deux modeles complementaires, le premier (modele a conformation unique) decrivant la contribution purement moleculaire (geometrie et mouvements internes a la molecule), le second la contribution des mouvements collectifs (modes visco-elastiques). Des rappels sur la methode rmn et la notion d'ordre orientationnel au sein de la phase nematique sont fournis dans la premiere partie ou sont egalement decrits ces deux modeles. Dans une deuxieme partie, ces modeles sont appliques aux donnees relatives a des molecules nematiques de faible masse moleculaire ainsi qu'a des polymeres nematiques. Cette application permet d'obtenir des informations sur la structure et les mouvements internes a la molecule, l'ordre orientationnel regnant au sein de la phase et les proprietes visco-elastiques du materiau etudie. Enfin, on montre que l'extension de ces modeles aux donnees rmn de polymeres ne presentant pas de phase nematique en phase pure permet d'obtenir des informations similaires en considerant que leur phase amorphe presente localement un ordre nematique

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

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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.

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Bert, Paul-Frédéric. "Modélisation des écoulements instationnaires dans les turbomachines par une méthode éléments finis". Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0218.

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Les ecoulements en turbomachiens sont intrinsequement instationnaires. Parmi les differentes sources d'instationnarite, il apparait que les effets de l'interaction d'aubage sont dominants. D'une part, ils sont presents a tous les regimes de fonctionnement de la machine et d'autre part, la frequence reduite qui leur est associee est generalement importante. Outre la description des phenomenes physiques non-constants dans le temps, il devient indispensable de fournir a l'ingenieur un outil de simulation detaillee des ecoulements dans l'ensemble de la turbomachine. L'objectif de l'etude est de developper cet outil a partir d'un code de calcul qui resout les equations de navier-stokes en moyenne de reynolds. Une methode de decomposition de domaines a ete etendue a la discretisation elements finis non-conforme. L'analyse du schema numerique en deux dimensions a permis de proposer une technique de couplage pour les problemes tridimensionnels ou, la compatibilite est assuree avec les conditions aux limites de paroi et de periodicite. Les differentes configurations topologiques rencontrees dans les machiens tournantes ont ete testees sur des geometries simples pour valider largement les nouveaux algorithmes. L'etude des phenomenes d'interaction a ete realisee dans un ventilateur tangentiel et une pompe centrifuge. Dans chacun des cas, un modele stationnaire vient completer l'analyse et les comparaisons avec les donnees experimentales. Les resultats corrects obtenus permettent d'envisager des perspectives larges pour l'outil numerique. L'objectif final demeure l'amelioration des performances des machines

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MANSOURI, KACEM. "Etude theorique et experimentale du transfert de chaleur en regime periodique pour un ecoulement force a plan directeur". Nantes, 1995. http://www.theses.fr/1995NANT2085.

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Ce travail a pour objet l'analyse du couplage conduction-convection forcee en regime thermique variable, dans le cas d'un ecoulement fluide entre plaques paralleles epaisses. Il s'agit de preciser la fonction de transfert obtenue pour une excitation periodique imposee a l'entree du fluide. L'etude comprend trois parties: la premiere est consacree a l'analyse theorique dans le cas d'un ecoulement laminaire a plan directeur. Le couplage est traite en ecrivant l'egalite des flux et des temperatures a l'interface (condition limite dite de type 4). Une solution analytique a ete developpee moyennant l'hypothese d'un profil de vitesse uniforme (slug flow). Ce probleme est egalement resolu a l'aide du modele quasi-stationnaire, le couplage a l'interface est alors assure en introduisant la notion de coefficient de convection. La deuxieme partie concerne la simulation numerique d'un ecoulement fluide en regime laminaire entre deux plaques paralleles. Le champ dynamique est considere etabli parabolique. La reponse thermique est etudiee en fonction des differents parametres du probleme, tels que la frequence du signal d'entree et les caracteristiques thermophysiques du fluide et du solide. Le modele numerique utilisant une formulation explicite aux differences finies est valide par rapport a la solution exacte developpee dans la premiere partie. En regime turbulent, des profils classiques de distribution de vitesse et de viscosite sont utilises dans un modele pseudo-laminaire. Les resultats sont alors compares a ceux obtenus simplement par l'utilisation du nombre de nusselt. La troisieme partie est relative a l'etude experimentale d'un ecoulement d'eau dans un canal rectangulaire de section 300 x 20 mm#2 et de longueur 3 m. Les parois sont en acier inoxydable de 5 mm d'epaisseur. Le fluide aborde le canal ainsi defini avec une temperature d'entree evoluant selon une loi temporelle periodique. On s'interesse a la distribution de temperature longitudinale dans l'axe du canal et a la paroi. En pratique, nous disposons de deux parametres, a savoir le nombre de reynolds et la frequence du signal d'entree. Les resultats experimentaux sont confrontes aux modeles precedents

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Boillot, Benjamin. "Contribution à l'étude des écoulements turbulents en convection mixte". Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10062.

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Ce travail porte sur l'etude des ecoulements turbulents en convection mixte. La premiere partie de ce travail fut consacree a la comparaison des couches limites de convection forcee et de convection naturelle. Nous avons pu montrer que ces deux ecoulements etaient fort differents, meme en proximite de paroi, tant sur les profils de grandeurs moyennes et les grandeurs fluctuantes que sur les transferts energetiques. Dans un deuxieme temps, nous avons calcule un ecoulement de convection mixte dans un canal vertical avec une paroi chaude et une froide. Pour cela, nous avons developpe un code unidimensionnel qui permet de calculer les profils etabli de cet ecoulement. Pour modeliser la turbulence, nous avons utilise un modele k- bas reynolds developpe par nagano et al. (celui-ci ayant donne les meilleurs resultats en convection forcee). Les resultats obtenus confirment ceux experimentaux de nakajima et al. . On observe une augmentation de l'intensite de la turbulence du cote de la paroi froide et inversement du cote de la paroi chaude. La principale conclusion porte sur les lois de paroi generalement utilisee en ecoulements turbulents. Ces lois de paroi de convection forcee paraissent inadequates pour resoudre des ecoulements avec forces de volume. En consequence, une etude experimentale sur l'etude de la turbulence en convection mixte semble necessaire afin d'obtenir une base de donnees detaillee pour developper des nouveaux modeles

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Mahjoub, Fares. "Modélisation diphasique des évolutions transitoires d’interfaces liquide-gaz : application aux bulles attachées à des corps en mouvement". Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG0158.

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Ce travail entre dans le cadre de l'etude de poches de gaz attachees a des corps immerges en mouvement. Nous avons cherche a modeliser les evolutions transitoires de grosses structures diphasiques placees en equilibre hydrodynamique important. Nous nous sommes interesses en particulier a l'influence de la vitesse des corps et de la pression initiale de ces bulles sur la stabilite des interfaces et l'apparition de jets rentrants. La complexite des phenomenes et la non-linearite du systeme d'equations issu des modeles physiques rend necessaire une modelisation numerique pour la determination complete de la plupart des cas, donnant en particulier acces aux impacts des jets pouvant apparaitre. Pour cela, sur la base d'un modele physique a deux fluides, nous avons construit un outil numerique utilisant le principe des volumes-finis associes a de nouveaux schemas de discretisation. Le developpement du code de calcul dans une optique industrielle polyvalente a permis la validation de ces differentes capacites. La comparaison de resultats numeriques et experimentaux pour des ecoulements laminaires ou turbulents, incompressibles, ou compressibles, monophasiques ou diphasiques nous a precise les limites de validite ducode. Elle a en outre permis de proposer une politique d'analyse des resultats de calculs plus complexes presentant des evolutions rapides d'interfaces. L'etude fine de trois configurations d'ecoulements a ete faite. Nous avons pu en extraire quelques conclusions physiques et numeriques sur l'influence des parametres de l'ecoulement sur l'ordre de grandeur des efforts dus aux impacts de jets rentrants sur les solides en presence

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Ren, Zhen. "Filtrage adaptatif appliqué au controle actif de l’acoustique d’une salle". Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG0188.

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Cette these contribue a l'etude du controle actif de l'acoustique d'une salle en utilisant des systemes electroacoustiques. L'idee essentielle est de constituer des murs actifs par un assemblage de cellules elementaires afin de changer la repartition energetique d'une salle. Chaque cellule doit permettre de regler le niveau de retour du haut-parleur a une valeur desiree tout en controlant la stabilite du systeme. Un ensemble des cellules convenablement couplees pourra alors controler le coefficient de reflexion globale d'un mur actif. Par consequent, le temps de reverberation et les premieres reflexions d'une salle seront controles. Une structure d'une cellule elementaire du systeme de mur actif est proposee. Deux filtres adaptatifs sont introduits pour controler respectivement la stabilite et le niveau de retour d'une cellule du systeme. Les algorithmes de calcul des deux filtres adaptatifs sont presentes. Les principaux resultats theoriques sont illustres sur des simulations. Le probleme de l'organisation des cellules d'un systeme de mur actif en vue de reconstituer un champ sonore le plus naturel possible a ete aborde. Les resultats de simulation de deux types de murs (un mur actif et un vrai mur de meme dimension) ont ete compares. La faisabilite pratique est discutee. Une realisation temps reel d'une cellule a ete implantee sur une carte specialisee (tms 320c30). Les performances du prototype d'une cellule sont testees notamment en ce qui concerne la stabilite d'un couple microphone haut-parleur. Un calcul acoustique theorique sous des hypotheses simplificatrices est donne. Nous pouvons donc evaluer en fonction du nombre de cellules le temps de reverberation d'une salle a partir de caracteristiques mesurees dans cette salle. Enfin un premier prototype simplifie d'un mur actif est presente

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Belhadri, Mansour. "Écoulements des fluides à seuil au travers de singularités convergentes et divergentes". Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0002.

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Cette etude porte sur l'ecoulement d'un fluide a seuil modele aux travers des singularites convergentes, progressivement coniques et divergentes. Pour mener a bien cette recherche, une caracterisation rheometrique fine du materiau a ete effectuee. Une installation experimentale et des procedures originales adaptees aux fluides a seuil ont ete mises en uvre. La zone statique (zone morte) a ete quantifiee au coin de la singularite par la visualisation en utilisant des geometries transparentes. Les mesures experimentales ont ete comparees aux predictions numeriques menees en parallele avec le logiciel polyflow. Ce logiciel permet le calcul par elements finis a l'aide d'un modele purement visqueux (loi a deux viscosites) afin de simplifier le calcul numerique rendu difficile par le traitement du seuil de contrainte. Le seuil de contrainte provoque une augmentation de la zone morte. Cette zone de non ecoulement augmente avec le rapport de contraction, diminue lorsque on adopte des singularites coniques et devienne negligeable a partir d'un angle de conicite limite. Les pertes de charges utiles au dimensionnement des installations industrielles sont egalement determinees, elles deviennent plus accentuees pour les hb grands. Et d'autre part en divergent, une zone morte est aussi observee au coin de la singularite, elle augmente en diminuant le niveau de contrainte dans l'ecoulement. Une zone de transition zone morte-tourbillon a ete mise en evidence pour la premiere fois en regime inertiel. Le tourbillon apparait entre la zone morte et l'ecoulement central et prend de l'ampleur lorsque les effets de l'inertie deviennent predominants. Une autre zone morte est observee au point du rattachement du tourbillon. Les comparaisons font apparaitre un bon accord entre mesures experimentales et predictions numeriques. Les resultats sont en accord satisfaisant compte tenu des incertitudes de mesure

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Heiderich, Anne. "Diffusion multiple en milieu non linéaire ou anisotrope". Université Joseph Fourier (Grenoble), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10200.

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Cette these est composee de trois parties: 1) une etude analytique de la retrodiffusion coherente de la lumiere en milieu desordonne et faiblement non lineaire: en utilisant une equation auto-consistante du type bethe-salpeter pour l'intensite moyenne, nous calculons le cone de retrodiffusion en milieu non lineaire. Le domaine de validite de la theorie est obtenu et discute. De plus, nous calculons le cone de retrodiffusion pour une couche mince non lineaire immergee dans un milieu lineaire. 2) une etude analytique du champ moyen dans des cristaux liquides en phase nematique orientee en presence des fluctuations thermiques de l'orientation des molecules (la solution de l'equation de dyson): l'operateur de masse en fonction du vecteur d'onde est calcule d'abord dans une approximation scalaire, puis pour un champ vectoriel. (seule sa partie imaginaire en fonction de la direction etait connue. ) l'influence des fluctuations a longue portee est discutee. Puis nous obtenons les lois de dispersion renormalisees, la longueur de diffusion, la fonction spectrale et le champ moyen. 3) une simulation numerique de type monte carlo de l'intensite moyenne dans ces materiaux (la solution de l'equation de bethe-salpeter): nous avons ecrit un code de simulation numerique de type monte carlo, afin d'etudier le transfert radiatif dans les nematiques. Celui-ci nous permet de simuler la polarisation de la lumiere en regime de diffusion multiple, le coefficient de transmission, le cone de retrodiffusion spacialement anisotrope, la distribution des temps de vol et le tenseur du coefficient de diffusion. Les resultats sont discutes et en partie compares avec un calcul analytique realise par van tiggelen

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Calvat, Pascal. "Mesure des observables de polarisation dans la photoproduction des mésons pseudoscalaires à GRAAL : préparation des programmes d'analyse et premiers résultats expérimentaux". Grenoble 1, 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10005.

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L'experience de physique nucleaire graal installee a grenoble aupres du synchroton europeen (esrf) produit, par retrodiffusion compton, un faisceau de gammas polarises lineairement ou circulairement. Les caracteristiques d'un tel faisceau rendent possible l'etude des reactions de photoproduction de mesons pseudoscalaires (pion, eta, kaon) dont certains aspects theoriques sont explicites dans le cadre de cette these. Une description precise des programmes d'analyse permet de comprendre le traitement complet des informations depuis l'acquisition des donnees jusqu'a la presentation des resultats preliminaires sur l'asymetrie du faisceau pour les reactions de photoproduction du pion et du eta dans le domaine d'energie situe entre 700 et 1100 mev. Des methodes d'extraction des observables de polarisation de la reaction de photoproduction d'un kaon, associe a un lambda, ont ete mises au point a partir de la simulation monte-carlo. La reproduction precise des trois observables de simple de polarisation ainsi que des quatre observables de double polarisations faisceau-recul, pour un ensemble de donnees simulees correspondant a 100000 reactions de photoproduction du kaon, montre que ces quantites peuvent etre mesurees dans l'experience graal

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Nencib, Nadim. "Conception et validation d'un dispositif de caractérisation magnétique sous excitation bidimensionnelle : comportement des toles FeSi en champ tournant". Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0109.

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On s'intéresse à caractériser et comprendre le comportement des tôles magnétiques fonctionnant sous un champ d'excitation bidimensionnel. Un dispositif de mesure performant a été développé. Il permet de déterminer les propriétés magnétiques d'échantillons de 300 x 300 mm2 de dimension en régime d'enduction tournante, d'une part, en régime unidirectionnel d'orientation quelconque dans le plan de la tôle, d'autre part. Il a été optimisé suite à des simulations bidimensionnelle et tridimensionnelle utilisant les logiciels FLUX2D et FLUX3D dans lesquelles l'influence de nombreux paramètres physiques et géométriques ont été analysées. Des tôles FeSi GO et Fe Si NO ont été caractérisées en champ tournant et en champ uniaxial. Les pertes et les courbes B(H) obtenues sont analysées en termes d'anisotropie. Enfin, une représentation géométrique des pertes en champ tournant équivalente au cycle d'hystérésis en champ uniaxial est proposée

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Rieu, Jean-Paul. "Contribution à l'étude de la fusion cristallisation des monocouches d'alcools courts à la surface de l'eau". Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 1995. http://www.theses.fr/1995GRE10207.

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La fusion des monocouches d'alcools courts est etudiee par diverses techniques experimentales et theoriques (tension de surface, ellipsometrie, diffraction sous incidence rasante et reflectivite des rayons x, simulations numeriques). Les alcools courts sont legerement solubles dans l'eau. Les monocouches qu'ils constituent ne peuvent donc etre etudiees par la technique des barrieres de compression. La monocouche est formee a partir d'une goutte d'alcool deposee a la surface de l'eau qui joue le role d'un reservoir de matiere. En faisant varier la temperature, une transition de phase est observee dans la monocouche. Les experiences de diffraction nous indiquent qu'il s'agit d'une transition cristal hexagonal rotateur liquide. En diluant la goutte d'alcool avec de l'alcane, on obtient les diagrammes pression-temperature et pression-aire par molecule de la fusion. Ces diagrammes permettent de localiser la transition des alcools courts sur le diagramme dit universel des monocouches de langmuir insolubles. Les experiences de reflectivite des rayons x ont permis de determiner le profil de densite vertical de la monocouche. Cette donnee est utilisee pour construire un modele statistique de l'organisation des molecules dans la monocouche qui decrit semi-quantitativement les proprietes microscopiques des molecules dans chacune des phases solide et liquide et la transition entre ces deux phases. L'accord du modele avec les simulations numeriques de dynamique moleculaire et nos resultats experimentaux sur la fusion des monocouches d'alcools courts est tres satisfaisant

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Coacolo, Jean-Louis. "Etude de la dynamique de faisceaux courts d'électrons en début de ligne accélératrice du laser à électrons libres ELSA". Grenoble 1, 1993. http://www.theses.fr/1993GRE10133.

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La recherche d'une grande efficacite de conversion d'energie entre le faisceau d'electrons et de photons, dans l'onduleur du laser a electrons libres, demande une connaissance approfondie de l'evolution de la qualite de faisceau. D'autant plus que la duree de celui-ci est de quelques dizaines de picosecondes, un domaine qui est mal connu. La degradation de cette qualite est due essentiellement, aux effets de champ propre dans la phase initiale de l'acceleration des electrons. En vue d'optimiser la qualite du faisceau, un modele analytique et une simulation numerique sont developpes pour etudier l'emission et la dynamique de faisceaux courts d'electrons dans le debut de la ligne acceleratrice. Les particules etant soumises a une acceleration brutale, nous devons prendre en compte les effets de retard relativiste et de rayonnement. L'interaction entre les electrons sera donc modelisee par les potentiels de lienard-wiechert. L'evolution des differentes emittances (grandeurs caracterisant la qualite de faisceau), la dispersion en energie, l'enveloppe du faisceau et la densite de courant maximale sont etudiees en fonction des parametres du faisceau et de la ligne acceleratrice. Finalement, nous etudions l'influence d'une lentille magnetique sur la qualite du faisceau mesuree par les diverses emittances et une comparaison avec les resultats experimentaux est faite

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Gasser, Jean-Claude. "Études d'écoulements tournants : application à l'atomisation MHD". Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0104.

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L'evolution actuelle de la metallurgie des poudres tend a orienter la fabrication vers des granulometries de plus en plus fines, typiquement de l'ordre de 50 microns. Dans ce memoire, nous proposons l'etude d'un nouveau concept d'atomisation base sur l'utilisation d'un champ magnetique tournant. Les forces engendrees par le dispositif electromagnetique entrainent en rotation le metal liquide et l'ecoulement externe prend la forme d'un voile conique que l'on peut aisement desintegrer au moyen de jets gazeux. Un prototype utilisant du mercure nous a permis de demontrer la faisabilite d'un tel procede. Pour ameliorer les performances de ce dispositif, nous proposons de controler le mecanisme de pulverisation du film liquide exterieur par des jets de gaz tangents. La forme prise par les voiles fluides ainsi que leur desintegration par des ecoulements de gaz paralleles ont ete dans un premier temps etudiees analytiquement puis experimentalement grace a plusieurs systemes fonctionnant avec de l'eau. Une comparaison experimentale montre la superiorite de ce principe devant la technique classique actuellement utilisee dans l'industrie. Enfin, pour modeliser l'ecoulement dans l'atomiseur m. H. D. , nous avons concu le code de calcul, swrirl. Il utilise la methode simple et permet la resolution des equations de transport de l'ecoulement fluide avec une discretisation spatiale a pas variables. Le modele de fermeture des equations de la turbulence est du type k- epsilon. Ce programme qui fournit entre autres la distribution des trois composantes du champ de vitesse, permet ainsi l'etude de problemes laminaires ou turbulents, stationnaires ou instationnaires, dans des reperes cylindriques ou cartesiens

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Neubrand, Anne Catherine. "Convection naturelle et ségrégation en solidification Bridgman sous champ magnétique". Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG0104.

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Lors de la solidification d'un alliage metallique ou semi-conducteur a partir d'un bain fondu, le transport de solute par convection induit des heterogeneites de composition dans le solide forme. La microgravite ou l'application d'un champ magnetique permettent de reduire les mouvements convectifs dans le liquide afin de s'approcher du regime de transport de solute purement diffusif. Nous etudions la solidification bridgman en configuration horizontale ou verticale avec un champ magnetique. L'hypothese d'alliages dilues permet d'aborder separement les problemes hydrodynamiques et solutaux. En configuration horizontale, les principaux resultats concernant la convection naturelle en presence d'un champ magnetique axial ou vertical sont presentes. Nous avons montre et verifie experimentalement que l'ecoulement sous champ vertical est extrement sensible au degre d'uniformite du champ magnetique. En configuration verticale, l'ecoulement en presence d'un champ magnetique axial est etudie analytiquement et numeriquement. Le probleme solutal est aborde par des moyens experimentaux, numeriques et analytiques. Le dispositif brahms a permis de montrer la diminution de la segregation axiale en presence d'un champ magnetique axial lors de la solidification bridgman horizontale ou verticale d'un alliage dilue etain-bismuth. Une large plage de parametres a ete etudiee grace a la modelisation numerique et leur influence a ete quantifie par l'analyse des ordres de grandeur de l'equation du solute. Il apparait que, meme en configuration verticale, l'effet du champ magnetique n'est pas suffisant pour permettre d'elaborer des echantillons homogenes de taille respectable. Nous avons alors mis en evidence les roles complementaires du champ magnetique et de la microgravite

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Rouve, Laure-Line. "Prise en compte du comportement magnétique fréquentiel des tôles FeSi en modélisation électrotechnique". Grenoble INPG, 1996. http://www.theses.fr/1996INPG0027.

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La bonne description du flux magnétique à travers les tôles magnétiques Fesi couramment utilisées en électrotechnique nécessite la prise en compte de l'hystérésis et des courants induits qui se développent dans l'épaisseur des tôles avec la fréquence. Le calcul des grandeurs magnétiques dans la section des tôles par résolution numérique de l'équation de la diffusion montre qu'un modèle de Preisach dynamique donne une bonne représentation du comportement magnétique local. Ce modèle permet en effet de décrire le comportement systématique du matériau ainsi que l'effet d'amortissement des courants induits sur le mouvement des parois. Grâce et ce modèle, l'induction moyenne sur la section et les pertes dissipées dans la tôle sont approchées de façon très satisfaisante gour un champ en surface sinusoïdal et des fréquences supérieures à la fréquence de travail habituelle des tôles. Pour les mêmes conditions de travail, une méthode est proposée pour résoudre analytiquement l'équation de la diffusion magnétique. Cette méthode repose sur l'utilisation du modèle de Preisach dynamique et des hypothèses simplificatrices concernant les variations de perméabilité différentielle dans le temps et l'espace dues à l'hystérésis. Elle donne des résultats très proches de ceux de la méthode numérique. Ainsi, ce travail présente-t'il les bacs d'un modèle reliant l'induction moyenne sur la section d'une tôle au champ appliqué en surface. Ce modèle, supposé scalaire (induction et champ colinéaires), permet également d'approcher les pertes dans les structures électrotechniques

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Baumgarten, Lars. "Gesteinsmechanische Versuche und petrophysikalische Untersuchungen – Laborergebnisse und numerische Simulationen". Doctoral thesis, Technische Universitaet Bergakademie Freiberg Universitaetsbibliothek "Georgius Agricola", 2016. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:105-qucosa-202612.

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Dreiaxiale Druckprüfungen können als Einstufenversuche, als Mehrstufenversuche oder als Versuche mit kontinuierlichen Bruchzuständen ausgeführt werden. Bei der Anwendung der Mehrstufentechnik ergeben sich insbesondere Fragestellungen hinsichtlich der richtigen Wahl des Umschaltpunktes und des optimalen Verlaufs des Spannungspfades zwischen den einzelnen Versuchsstufen. Fraglich beim Versuch mit kontinuierlichen Bruchzuständen bleibt, ob im Versuchsverlauf tatsächlich Spannungszustände erfasst werden, welche die Höchstfestigkeit des untersuchten Materials repräsentieren. Die Dissertation greift diese Fragestellungen auf, ermöglicht den Einstieg in die beschriebene Thematik und schafft die Voraussetzungen, die zur Lösung der aufgeführten Problemstellungen notwendig sind. Auf der Grundlage einer umfangreichen Datenbasis gesteinsmechanischer und petrophysikalischer Kennwerte wurde ein numerisches Modell entwickelt, welches das Spannungs-Verformungs-, Festigkeits- und Bruchverhalten eines Sandsteins im direkten Zug- und im einaxialen Druckversuch sowie in dreiaxialen Druckprüfungen zufriedenstellend wiedergibt. Das Festigkeitsverhalten des entwickelten Modells wurde in Mehrstufentests mit unterschiedlichen Spannungspfaden analysiert und mit den entsprechenden Laborbefunden verglichen.

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Pauty, Emmanuel. "Étude du comportement inclusionnaire dans les écoulements d'aluminium liquide". Grenoble INPG, 1994. http://www.theses.fr/1994INPG0115.

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Le memoire presente une etude phenomenologique, experimentale et numerique du comportement des inclusions solides dans les ecoulements d'aluminium liquide. La simulation numerique a pour objectif de completer les resultats issus d'analyses phenomenologiques et d'experiences. Ce travail est centre sur les etapes de maintien et de verse des fours d'aluminium. L'analyse phenomenologique permet de determiner les mecanismes de remises en suspension et d'entrainement des inclusions. En respectant les lois de similitudes avec un four d'aluminium, une maquette en eau a l'echelle 1/10 a ete construite et instrumentee. Les inclusions sont simulees par des particules de carbure de silicium. Cette installation autorise l'exploration des effets des parametres suivants (et des interactions entre ces parametres) sur la quantite de particules entrainees: la vitesse de basculement du four, la concentration et l'etat initial de decantation des particules, le diametre, la densite et la mouillabilite des particules et la rugosite du fond du bac. Etant donne le nombre eleve de parametres de controle, un plan d'experiences est mis en uvre. Une seconde maquette en eau, simulant la tranche centrale du four permet de visualiser l'ecoulement de verse. Des comparaisons avec les calculs numeriques sont ainsi possibles. On simule numeriquement les ecoulements 2d de verse et de thermoconvection. Un essai de calcul de l'ecoulement couplant les effets de verse et les pertes thermiques est presente. Des calculs de trajectoires de particules dans un ecoulement de verse sont realises. Ils permettent de determiner quelles inclusions peuvent etre transportees par l'ecoulement et polluent ainsi le metal coule. Une attention constante est portee a ce qui se passe dans l'ecoulement metallurgique de reference

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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.

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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.

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Hiebel, Patrick. "Étude de paliers magnétiques supraconducteurs". Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG0012.

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Les performances désormais intéressantes des supraconducteurs à haute température critique découverts dans les années 86/87 rendent possible l'étude et la réalisation de suspensions magnétiques supraconductrices stables totalement passives contrairement aux paliers magnétiques classiques. Les oxydes supraconducteurs sont des matériaux complexes, aussi pour optimiser les performances d'une suspension magnétique associant aimants permanents et supraconducteurs, il est nécessaire de réaliser de nombreuses caractérisations expérimentales. Différents paramètres ont été retenus : forces verticale et transversale essentielles pour la lévitation, courbe d'aimantation qui régit l'interaction magnétique, mais aussi les cartes de flux piégé qui permettent d'obtenir la répartition des courants macroscopiques et la structure granulaire des échantillons. Les échantillons supraconducteurs utilisés sont des composés d'YBaCuO élaborés sous champ magnétique au Laboratoire E. P. M. Pour développer des forces de lévitation importantes, il est nécessaire d'associer des pastilles supraconductrices à gros grains orientés et des structures d'aimants permanents à fort gradient de champ. Les forces de stabilisation transversale exigent des structures d'aimants permanents à fort gradient de champ transerval, un volume supraconducteur aimanté important et un refroidissement sous champ. Quelques simulations numériques simples ont permis de mieux comprendre l'influence des différentes structures d'aimants sur les supraconducteurs. Enfin, un premier dimensionnenement de suspension magnétique à structure hybride "dissociée" alliant très bonnes performances verticales et une stabilité transversale et la réalisation d'un coupleur Gagné tique supraconducteur utilisant les interactions magnétiques transversales entre supraconducteurs et des structures d'aimants ont conclu cette étude

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

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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.

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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.

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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.

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Lin, Qun-Fu y 林群富. "Simulations of seismic signals induced by landslides by numerical coupling of PFC and FLAC". Thesis, 2013. http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/54136855578701816025.

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碩士
國立中興大學
水土保持學系所
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A two-dimensional numerical coupling approach using the Particle Flow Code (PFC) and Fast Lagrangian Analysis of Continua (FLAC) code was developed to simulate the flow process of landslides and rock avalanches. The Xiaolin rock avalanche was used as a case study. The sliding of the rock fragments was simulated by PFC. When the rock fragments impact on the top boundary of FLAC, forces and velocities of the boundary grids were transmitted between the two codes. Monitoring locations were assigned in the coupled numerical model to record the seismic signals induced by the simulated rock avalanche. The time-frequency spectrograms of the seismic signals were analyzed using Hilbert-Huang transform (HHT) for examining the seismic characteristics. The simulated results were compared with the seismic signals recorded during the landslide from a broadband seismic station, SGSB, which is 11.4 km away from the Xiaolin landslide site. A rock-fall case was established using the same slope to simulate the signal induced by a single free falling rock. Monitoring locations were assigned in the coupled numerical model to record the seismic signals. The time-frequency spectrograms of the seismic signals were analyzed using HHT to examine the amplitudes of the seismic wave and the propagated velocities. The energy attenuation of the seismic wave versus distance and for different geological materials were analyzed.

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Tesis sobre el tema "PIC numerical simulations"

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