Littérature scientifique sur le sujet « Physical Modelisation »

In induction heating, one is often brought to solve the system of coupled equations:Thermal physical caracteristics (calorific capacity and thermal conductivity.) and electromagnetic (permeability, susceptibility, reluctivity, permittivity, electric conductivity) depend on the temperature for the first, the temperature and the magnetic or electric field for the seconds.The modelisation of the permeability according to the only applied field magnetic abounds in the scientific literature. But, its modelisation as a function of the applied field and also temperature is rather rare.The goal of this work is thus to establish this double modelisation.In this intention, we will use the heat equation, the Maxwell's equations and the function of Brillouin, wich is the physical and formally basis of this modelisation.

The composing semiconductors became the support privileged of information and the communication, in particular grace to the faster development of Internet, for the systems of telecommunications to high debit, some components are necessary. It is for this reason that of the alternative structures have been proposed: the IV-IV heterostructures or III-V. The most effective components in this domain are the field effect transistors (High Electron Mobility Transistor: HEMT) on IIIV substratum. The present work is dedicated to the contribution to the development of a numeric physical model which based on the influence of the different parameters (physical and geometric) on the parameters characterizing the potential at the interface of a heterostructure in GaAsAl/GaAs. The present work also has aim to characterize dynamics carriers in a HEMT heterostructure which we will consider later a dynamic study of quantum well solar cells in a rigorous and complete manner.

Many sources of heat can emanate from the operation of a rotating machine, and one of which is the friction among the different parts of the ball bearings. Over time, these frictions may lead to a tearing of matter of the rings or on the rolling elements that cause some type of degradation by flaking. Flaking, in turn, produces a repetitive shock as a new source of thermal energy. This work proposes a physical model for the study of the thermal heating of a ball bearing during operation. The resolution of the energy balance is achieved by the Nodal method where both the heating due to friction and the heat induced by the passage of the balls on defect are taken into account. The proposed thermal model is validated through an experimental thermal analysis. The obtained results show that the temperature increases in the position of defect ball ring with increasing rotational speed. The same results are obtained for the influence of radial load.

In aerated lagoons and even more in stabilization ponds the specific power (W/m3) is not high enough to maintain all the suspended solids in suspension. Some part of the suspended solids (including biomass) settles directly into the reactor and not in the final settling pond. The gradual accumulation of those sediments on the pond bottom affects performance by reducing the pond volume and shortening the Hydraulic Residence Time. However, the role played by these deposits is not restricted to such a physical effect. Far from being inert sediments they are also an important oxygen sink that must be taken into account when designing aerator power and oxygen supply, for example. On the other hand, under aerobic conditions, the upper layer of sediments may contribute to the treatment as a biofilm compartment in the reactor. In aerated lagoon systems another process contributes to the interaction of deposits and the liquid phase: the operating (often sequencing) of aerators may induce a drastic resuspension of deposits. In a 3,000 m3 aerated lagoon we evaluated that 3 tons of deposits were resuspended when aerators were started. Due to those processes we consider that a mathematical model of an aerated lagoon or of a stabilization pond has to take into account the contribution (positive and negative aspects) of deposits in the process. In this paper we propose a model for sediments including production but also biological processes. Simulations of the aerated lagoon with or without the “sediment compartment” demonstrate the effect and the importance of this compartment on the process. Of course a similar approach could be used for facultative or even maturation ponds. The next step would be to include anaerobic activities in the bottom layer.

This study presents an explanatory Ordinary Linear Regression Model for predicting wellbeing in the use of smart screen devices among children and youngsters in Spain, using a database of microdata for a total of 23,860 national representative households and some 6,106 total cohabiting minors under 15 years of age. The World Health Organization actively recommends children and youngsters to spend less hours in front of smart screen devices and encourages substituting them with more active play and direct socialisation. The main purpose of our research is to study the impact of the use of these devices on mental and physical well-being, sleep pattern, and the potential explanatory effects. To address the analysis, we contrasted the modelisation model proposed with microdata provided in the 2017 version of the National Health Survey in Spain. We performed a series of ordinary least square regression models OLS, obtaining significant information on the effects and risks excessive use of smart screen devices may be inflicting on children and adolescents in Spain. As a main result, we contrasted with the data and the modelisation that those individuals who use these devices more intensively have higher risk of mental health problems, significantly reduced sleeping hours and have a higher chance of suffering physical health problems such as obesity Este artículo presenta un Modelo Lineal General de Regresión para predecir el bienestar en el uso de pantallas inteligentes entre niños y jóvenes en España utilizando una base de datos de microdatos para un total de 23.860 hogares representativos nacionales y unos 6.106 menores cohabitantes de menos de 15 años. La Organización Mundial de la Salud recomienda activamente que los niños y jóvenes pasen menos horas frente a las pantallas inteligentes y alienta sustituirlas por un juego más activo y físico acompañado de socialización directa. El objetivo principal de nuestra investigación es estudiar el efecto del uso de estos dispositivos en el bienestar mental y físico, el patrón de sueño y los posibles efectos explicativos que se derivarían. Para abordar el análisis, comparamos la modelización propuesta con los microdatos proporcionados por la versión 2017 de la Encuesta Nacional de Salud en España. Ejecutamos una serie de modelos de regresión de mínimos cuadrados ordinarios MCO, obteniendo información significativa sobre los efectos y con ella sobre los riesgos que el uso excesivo de estos dispositivos pudiese estar infligiendo en niños y adolescentes en España. Como resultado principal, hemos contrastado con los datos y la modelización que las personas que usan estos dispositivos con mayor intensidad tienen un mayor riesgo de padecer problemas de salud mental, han reducido significativamente sus horas de sueño y tienen una mayor probabilidad de sufrir problemas de salud física como obesidad

Les alginates forment des gels transparents en solution aqueuse en présence de certains ions divalents. Cette propriété est principalement attribuée à la formation de zones de jonction impliquant les séquences (1->4)-a-L-guluronane de chaînes adjacentes. Des oligomères d'alginates ont été utilisés comme briques élémentaires pour la synthèse de polymères biohybrides contenant des chaines pendantes oligo-(1->4)-a-L-guluronane. La rhéologie et la diffusion de la lumière ont permis d'étudier leur gélification ionotropique. De plus, une image atomistique des associations entre chaines latérales a été donnée grâce à la modélisation moléculaire et la microscopie de force atomique. Les polymères biohybrides portant des résidus pendant (1->4)-a-L-guluronane forment des gels en présence de Ca2+. L'addition de blocs guluronane ou mannuronane au gel préformé fait diminuer sa force avec quasiment la même efficacité. L'étude par dynamique moléculaire de séquences (1->4)-a-L-guluronan totalement chargées en présence d'ions Ca2+ suggère qu'environ 8 unités de répétition sont suffisantes pour former spontanément des zones de jonction. De plus, l'analyse conformationnelle de duplexes de chaines (1->4)-a-L-guluronane ayant 12 unités de répétition révèle une grande variété de conformations accessibles, ce qui est consistant avec la difficulté d'obtention de cristaux de Ca2+-guluronate de dimension suffisante pour les études cristallographiques. Les forces d'adhésion entre des homo-oligomères d'alginates en présence de Ca2+ mesuré par spectroscopie de force atomique montrent que la force d'interaction croit selon l'ordre suivant: M-M < M-G or G-M < G-G. Un résultat important est que les blocs mannuronanes, en complexe avec le calcium, peuvent être impliqués dans des associations homotypiques et hétérotypiques. Ce résultat est consistant avec la détection d'agrégats d'oligomères de mannuronanes observés en diffusion de la lumière pendant l'addition de CaCl2. Les blocs M contribuent donc également à la formation du gel mais la force associée est plus faible que celle des blocs G
Alginates form transparent hydrogels in aqueous solution upon addition of some divalent cations. This property is mostly due to the formation of junction zones involving (1->4)-a-L-guluronan sequences on adjacent polymer chains. Oligomers of alginates were used as molecular bricks for the synthesis of biohybrid polymers featuring (1->4)-a-L-guluronan sequences as side chains. Rheology and Light Scattering have been applied to investigate their ionotropic gelation. In addition, an atomistic picture of the Ca2+-driven side chain associations was also provided thanks to Molecular Modeling and Atomic Force Spectroscopy. Biohybrid polymers carrying (1->4)-a-L-guluronan residues formed soft and transparent hydrogels in the presence of Ca2+. The addition of either guluronan, or mannuronan blocks to the pre-formed gel reduced its strength almost with the same efficiency. A molecular dynamics investigation of fully charged (1->4)-a-L-guluronan sequences in the presence of a neutralizing amount of Ca2+ ions suggested that about 8 repeating units may be sufficient to the spontaneous formation of junction zones. Furthermore, conformational analysis of (1->4)-a-L-guluronan chain having 12 repeating units in duplexes revealed a wide variety of accessible conformations, a feature consistent with the general difficulty in obtaining crystals of Ca2+-guluronate with suitable lateral dimensions for crystallographic studies. The adhesion forces between homo-alginate oligomers in the presence of Ca2+ measured by Atomic Force Spectroscopy showed that the strength of interactions increased in the following order: M-M < M-G or G-M < G-G. One of the most significant findings to emerge from this study is that mannuronan blocks complexed via calcium ions can be involved in both homotypic and heterotypic associations. This result is consistent with the detection of aggregates observed for mannuronan oligomers by Light Scattering during the addition of CaCl2. Thus, M-blocks also contribute to the gel formation but their strength seemed to be however weaker than G-blocks

L'etude concerne la prise en compte des variations d'humidite dans la representation du comportement mecanique du bois dans la direction des fibres. On rapelle des notions de base sur le bois, puis on analyse des resultats experimentaux sur le couplage hygromecanique. On propose ensuite des modeles uniaxiaux de la mecanosorption, basee sur l'ultrastructure de la matiere lignocellulosique. L'action de l'eau est modelisee de deux manieres. On prend enfin explicitement en compte la structure tridimensionnelle et l'orientation du reseau microfibrillaire. On propose une interpretation des contraintes internes generees a l'echelle moleculaire par la lignification et le sechage

La technologie sans fil est un catalyseur clé des promesses de l’industrie 4.0 (fabrication intelligente). En tant que telle, la technologie sans fil sera adoptée comme mode de communication principal au sein de l’usine en général et dans les unités de production en particulier. La communication des unités de production en usine a des exigences particulières en matière de latence, de fiabilité, d’échelle et de sécurité qui doivent d’abord être satisfaites par la technologie de communication sans fil utilisée. Le sans fil est considéré comme une forme de communication non idéale dans la mesure où par rapport aux communications câblées, il est considéré comme moins fiable (avec perte) et moins sécurisé. Ces dégradations possibles entraînent un retard et une perte de données dans un système d’automatisation industrielle où le déterminisme, la sécurité et la sûreté sont considérés comme primordiaux. Cette thèse étudie les exigences d’une communication sans fil dans les unités de production et l’applicabilité de la technologie sans fil existante dans ce domaine. Elle présente une modélisation SysML de l’architecture du système et des flux de données. Elle fournit une méthode d’utilisation des bases de données de type graphe pour l’organisation et l’analyse des données de performance collectées à partir d’un environnement de test. Enfin, la thèse décrit une approche utilisant l’apprentissage automatique pour l’évaluation des performances d’un système d’objets connectés dans le domaine de fabrication
Wireless technology is a key enabler of the promises of Industry 4.0 (Smart Manufacturing). As such, wireless technology will be adopted as a principal mode of communication within the factory beginning with the factory enterprise and eventually being adopted for use within the factory workcell. Factory workcell communication has particular requirements on latency, reliability, scale, and security that must first be met by the wireless communication technology used. Wireless is considered a non-ideal form of communication in that when compared to its wired counterparts, it is considered less reliable (lossy) and less secure. These possible impairments lead to delay and loss of data in industrial automation system where determinism, security, and safety is considered paramount. This thesis investigates the wireless requirements of the factory workcell and applicability of existing wireless technology, it presents a modeling approach to discovery of architecture and data flows using SysML, it provides a method for the use of graph databases to the organization and analysis of performance data collected from a testbed environment, and finally provides an approach to using machine learning in the evaluation of cyberphysical system performance

Dans cette thèse, la biodégradation et le devenir des matières organiques lentement biodégradables contenues dans les eaux usées ont été étudiés. La thèse s’est particulièrement penchée sur l’étude du processus d’hydrolyse dans la mesure où plusieurs auteurs considèrent qu’il s’agit du processus limitant durant la dégradation des matières considérées. L’analyse des résultats de la littérature en complétés de ceux que nous avons obtenu en laboratoire a permis d’identifier et ainsi souligner les manques par rapport aux mécanismes qui régissent la dégradation des matières organiques lentement biodégradables. Ensuite, nous avons confronté ces résultats expérimentaux (expériences réalisées en batch sur des substrats type « particules décantables ») aux modèles conventionnels du traitement des eaux mais aussi à d’autres modèles moins usuels afin d’évaluer les performances de ces derniers à décrire l’hydrolyse des différents substrats. La difficulté de ces modèles à décrire la diversité des situations rencontrées nous a amené à développer un nouveau modèle qui tient compte des propriétés physiques et géométriques du substrat et qui permettrait d’améliorer la caractérisation du processus d’hydrolyse. Enfin, nous nous sommes intéressés à la distinction d’une biomasse hydrolytique dans la masse cellulaire totale et de déterminer son origine. Il a été clairement démontré que l’hydrolyse des PSS dans les procédés à boues activées était plus impactée par les bactéries indigènes, initialement adsorbées dans le réseau, que par les bactéries exogènes, en provenance d’un inoculum de boue activées
In this work, the fate and biodegradation of slowly biodegradable organic matter contained in wastewaters were investigated. The hydrolysis process was particularly targeted as many sources proved that it controls the fate of the considered substrate. First, a synopsis of the literature results related to this topic as well as internal results were investigated especially in terms of respirometric aspects (OUR measurement) in order to identify differences and/or similarities between the experiments and, thus, address gaps in knowledge of the mechanisms that are involved in the hydrolysis of this matter. Then, in the second part of this thesis, experimental data from batch respirometric tests (performed in our laboratory), involving typical slowly biodegradable matter that are found in wastewaters (e.g. Particulate settleable solids, toilet paper…), were confronted to conventional (IAWQ models) and non-conventional models to evaluate the efficiencies of those models to describe the hydrolysis step. In the third part of this thesis, based on hypotheses, a novel conceptual framework was developed in order to enhance the description of the hydrolysis process. The physical properties (density, size, shape) of the components (bacteria and substrate) were taken into account in this model. Finally, in the fourth and last chapter of this thesis, the specific role of each bacterial population involved in the biodegradation of slowly biodegradable organic matter was assessed. It was here clearly evidenced that the hydrolysis of PSS in activated sludge processes appears more influenced by the initially adsorbed bacteria onto the sewage than by the added AS-inoculum concentration

L'objectif principal de cette thèse est d'évaluer la contribution d'une méthode d'interpolation dynamique pour améliorer la représentation des processus océaniques à petite échelle dans les cartes altimétriques. La résolution actuelle de ces cartes construites par interpolation statistique optimale, est bien adaptée à l'étude de la variabilité mésoéchelle mais ne permet pas d'observer des structures de taille inférieures à 150-200 km, en grande partie à cause de l'échantillonnage spatio-temporel des données. La méthode d'interpolation dynamique est basée sur un modèle de propagation quasi-géostrophique (QG) à une couche et demie, dont le but est de recréer une partie de l'évolution temporelle des petites structures océaniques en utilisant la dynamique locale. Dans cette étude, nous appliquons cette méthode à la Méditerranée occidentale. En premier lieu nous avons évalué la capacité du propagateur QG à représenter la dynamique dans cette région. Nous avons ensuite utilisé ce propagateur pour réaliser l'interpolation dynamique dans un cas idéalisé spatialement, en comparant les champs reconstruits avec un modèle numérique à haute résolution. Les résultats ont montré une amélioration générale par rapport à une interpolation linéaire sur une période de 5-10 jours. La performance de la méthode à montré une disparité spatiale et temporelle, avec une amélioration plus importante pour les régions de forte variabilité et en période hivernale. Nous avons exploité deux pistes de complexification du propagateur afin de mieux modéliser la dynamique de la région, fortement influencée par les forçages atmosphériques locaux intenses, la géométrie du bassin et sa bathymétrie. Dans une seconde étude, nous avons évalué la contribution de cette méthode d'interpolation dynamique pour cartographier les données altimétriques réelles le long des traces. Pour cette étude, les structures de covariance dérivées de l'évolution du modèle QG ont été intégrées dans un schéma d'interpolation optimal. Les cartes dynamiques interpolées résultantes ont été comparées aux cartes altimétriques actuelles. Cette étude, qui participe à la préparation de l'exploitation des futures données haute résolution de la mission SWOT, a démontré l'efficacité d'un modèle relativement simple pour améliorer la résolution des cartes altimétriques. Néanmoins, tous ces résultats ont révèlé la difficulté de paramétrer de façon optimale cette méthode de cartographie pour caractériser la dynamique dans une région qui présente une forte variabilité spatiale et temporelle. Ce travail souligne aussi le besoin de mieux exploiter les différents jeux de mesures indépendantes pour évaluer rigoureusement l'amélioration des petites échelles, qui ont un impact non négligeable sur la dynamique de mésoéchelle, notamment sur les transferts énergétiques au sein de l'océan et sur les interactions physico-biologiques
The main objectif of this thesis is to evaluate the contribution of a dynamic interpolation method to improve the representation of small scale ocean processes in altimetric maps. The current resolution of these maps constructed by a statistical optimal interpolation technique, is well adapted to the study of the mesoscale variability but does not allow us to observe structures of sizes smaller than 150-200km, largely due to the spatio-temporal sampling of the data. The dynamic interpolation method is based on a one-and-a-half layer quasi-geostrophic (QG) propagation model, aims to recreate part of the temporal evolution of small oceanic structures using the local dynamics. In this study, we apply this method to the western Mediterranean Sea. First we evaluate the QG propagator's capacity to represent the dynamics in this region. We then use this propagator to perform the dynamic interpolation in a spatially idealized case, comparing the reconstructed fields with a fine-resolution numerical model. The results show a general improvement compared to a linear interpolation over a period of 5-10 days. There is spatial and temporal disparity in the performance of the method, with a greater improvement for the regions of high variability and during the winter period. We explored ways of complexifying the QG propagator to better represent the dynamics of the region, influenced by the strong local atmospheric forcing, the geometry of the bassin and its bathymetry. In a second study, we evaluated the contribution of this dynamical interpolation method for mapping real alongtrack altimetric data. For this study, covariance structures derived from the QG model's evolution are integrated into an optimal interpolation scheme. The resulting dynamical interpolated maps are compared to the current altimetric maps. This study, which participates in the preparation of the exploitation of the future high resolution data of the SWOT mission, demonstrates the effectiveness of a relatively simple model to improve the resolution of the altimetric maps. Nevertheless, all of these results reveal the difficulty to optimally parameterize this mapping method to caracterize the dynamics in a region which presents a strong spatial and temporal variability. This work also highlights the need to better exploit the independant data to rigorously evaluate the improvement at small scales, which have significant impacts on the dynamics of the mesoscale, particularly on energy transfers within the ocean and on physico-biological interactions

Cette these propose une modelisation et une simulation d'un processus metallurgique de mise en forme dans un but de commande. Une description du procede en question est d'abord exposee. Puis nous analysons la commande et nous mettons en evidence l'interet de modeliser le procede. Notre volonte a ete d'etablir un modele physique simplifie : d'une part le modele doit contenir assez de physique pour faire de la prediction, d'autre part le modele doit etre exploitable et sa parametrisation compatible avec les donnees disponibles. Nous avons decompose le processus metallurgique de mise en forme en trois modeles. La conception de ces trois modeles est alors presentee, chaque modele faisant l'objet d'une etude particuliere. Les deux premiers modeles s'appuient essentiellement sur la theorie hydraulique, donc sur la theorie physique du processus, alors que le troisieme est davantage une representation simplifiee. Enfin cette modelisation est veritablement validee a partir de donnees de fabrication, dans un but d'utilisation en temps reel. Un logiciel de simulation a ete cree a partir de ce modele. La modelisation et la simulation ont permis d'obtenir une representation conceptuelle, ainsi qu'une meilleure connaissance du processus metallurgique de mise en forme.

L'augmentation de l'accumulation de neige simulée en Antarctique de l'Est pour le siècle à venir est une contribution négative à la hausse du niveau moyen des mers. Les modèles climatiques simulant cette augmentation ne possèdent pas de paramétrisation du transport éolien de neige or ce dernier joue un rôle primordial sur l'accumulation d'après les observations. Les modèles climatiques régionaux possédant une paramétrisation du transport éolien permettent d'estimer l'incertitude des modèles climatiques sur la hausse du niveau moyen des mers en ne représentant pas ce processus. Cependant aucune donnée de transport ne permet une validation précise de ces modèles en Antarctique. Dans ce contexte, cette thèse décrit la constitution d'une base de données de transport éolien de neige en Antarctique ainsi qu'une validation d'un modèle climatique régional incluant le transport éolien de neige. Un instrument acoustique, le FlowCapt, a été choisi pour acquérir les données. Une comparaison avec un appareil de mesure optique du transport, le Snow Particle Counter, a été menée dans les Alpes françaises. Cette comparaison a permis de déterminer les limites des deux générations de FlowCapt existantes pour la détection des événements de transport et la quantification du flux de neige. Une base de données de trois années a été acquise en Terre Adélie, Antarctique, pour permettre une comparaison avec un modèle climatique régional. Elle a permis de calculer la hauteur de rugosité et la vitesse de frottement seuil avec leurs incertitudes. Les épisodes de transport éolien de neige et une borne inférieure de la quantité de neige déplacée en un point ont été estimés. Deux comparaisons ont été menées avec le Modèle Atmosphérique Régional, un modèle climatique régional incluant de nombreuses rétroactions du transport sur l'écoulement. Les deux simulations utilisées pour les comparaisons ont été faites sur un petit domaine à fine échelle sur une période d'un mois. Le modèle simule bien les épisodes de transport sauf lorsque de la fonte s'est produite juste avant un épisode ou lorsque les épisodes ont une hauteur maximale de transport inférieure à cinquante centimètres. Le modèle sous-estime les quantités de neige transportée.

Ce mémoire concerne l'utilisation de matériaux non-linéaires optiques dans les cristaux photoniques (CPs) destinés à la limitation optique. En effet, le couplage entre des effets de type cubique (effet Kerr) ou de changement de phase et les phénomènes complexes de diffraction dans les CPs peut mener à des basculements ultra-rapides et auto-déclenchés d'un état transparent vers un état opaque.
Dans ce but, de nouvelles méthodes de simulation numérique ab-initio, évolutions de la Fast Fourier Factorization (FFF), et de la Matrix Scattering Method (MSM), sont développées et utilisées. Elles permettent de traiter rigoureusement le cas d'inclusions nonlinéaires inhomogènes ainsi que de traiter l'échauffement d'un CP lors d'une illumination par impulsion laser nanoseconde.
Dans la dernière partie du mémoire, la précision de l'approximation homogène est étudiée et partiellement remise en cause. Finalement, une solution de limiteur optique à cristal photonique est donnée.

This article presents a causal, forward looking approach for the hybrid electric vehicle where the typical performance engine map representation has been modified. The need for a more physical model of the power stroke process has been fulfilled with “the filling and emptying” method. The thermodynamic states in the intake and exhaust systems are calculated, while the in-cylinder process is still based on the engine fuel consumption map as a calibrated data. Comparisons with the conventional model are established, most important is the response of the engine torque under the load demand. This notion of an “available” torque is taken into account by the energy management strategy. Changes on the distribution of energy flow in order to meet the required torque at the wheel are observed and influence of this modelisation on the fuel consumption over various driving cycles is evaluated.