Letteratura scientifica selezionata sul tema "Modélisation de nuage de particules"

Dans le cadre du Plan d'Action Saint-Laurent, une méthodologie détaillée d'analyse de la contamination par tronçon faisant appel à la modélisation numérique a été développée. Une méthode de simulation utilisant le mouvement aléatoire de particules a servi à élaborer le logiciel PANACHE. Les concentrations sont obtenues en post-traitement en attribuant une masse de contaminant aux particules du modèle. Les champs de vitesses servant à calculer leurs mouvements sont produits à l'aide d'un modèle bidimensionnel aux éléments finis. Une nouvelle approche pour l'analyse de la contamination est proposée. Celle-ci s'inspire de la méthodologie de modélisation des micro-habitats populaire dans le domaine de l'hydrobiologie. Le résultat apparaît sous la forme d'Aires Pondérées Inutilisables (API), c'est-à-dire, des surfaces où certains critères de qualité de l'eau ne sont pas respectés dans les zones de mélange. Ce système Informatisé a été élaboré sur une plate-forme INTEL/386-486 - OS2/PM.

Le relevé par Scanner Laser Terrestre (SLT) et le traitement de ces données, ou lasergrammétrie, est en pleine évolution depuis plusieurs années. Les domaines de l'architecture et de la sauvegarde du patrimoine culturel bénéficient de plus en plus des produits dérivés de cette technologie. L'apparition de la lasergrammétrie a permis l'inventaire, l'archivage et la modélisation tridimensionnelle des édifices et des sites. Toutefois, le processus de traitement des données brutes et de production des produits dérivés est long et parfois difficile. Des travaux de recherche ont alors permis d'automatiser certaines étapes de traitement. Dans le cadre de l'analyse de façades de bâtiments historiques, les approches de traitement automatique développées pour l'identification des plans et des détails, dont la phase de segmentation, sont généralement géométriques. Ces approches présentent cependant des limites dans l'identification des éléments de façades appartenant au même plan. Dans ce contexte, nous proposons un nouveau processus automatique de segmentation d'un nuage de points. Ce processus intègre l'ensemble des composantes du nuage de points à savoir les composantes géométriques et radiométriques - couleur et intensité laser. Nous présentons ensuite une nouvelle méthode de filtrage des résultats de segmentation basée sur la triangulation de Delaunay. L'étape finale consiste à détecter les contours des éléments segmentés en vue de l'établissement d'un modèle vectoriel. Cette méthode est testée sur des façades des anciennes Médinas au Maroc dont celle de la Médina de Casablanca. Nos résultats montrent l'importance d'intégrer toutes les composantes du nuage de points pour l'établissement du modèle vectoriel.

La relation entre la succion et la teneur en eau est un paramètre essentiel du comportement des sols non saturés. Différentes approches ont été utilisées pour modéliser ces courbes de rétention. La première se base sur des corrélations expérimentales (Brooks et Corey, 1966 ; van Genuchten, 1980 ; Gallipoli et al., 2003). La deuxième est la modélisation physique des sols non saturés : elle est utilisée pour cette étude. La forme de la courbe de rétention est une conséquence des hypothèses physiques. Cet article présente un modèle théorique basé sur la disposition de particules sphériques élastiques. Tout d’abord, un modèle adapté à un sol uniforme est présenté avec un seul diamètre de particules de sol. La deuxième étape étend l’utilisation du modèle aux sols gradués. Le modèle permet de traiter l’hystérésis entre le chemin d’humidification et le chemin de mouillage. Il utilise uniquement des paramètres physiques faciles à mesurer. Il est comparé à la courbe de rétention expérimentale de deux sols différents, le limon et le sable de Livet-Gavet en pâte et compacté à une énergie de 3,4 Optimum Proctor Normal (OPN). Le modèle montre des capacités prédictives intéressantes, sans aucune mesure de succion.

With the aim of establishing a method for the dosage of α emitting radioactive elements present in natural phosphates, by using a polymeric detector of nuclear tracks, in our case a polycarbonate sold under the trade name CR39, we present, in this paper, a formalism for the development of nuclear tracks. This development widens the latent track (the zone of damage produced by the passage of the α particle) to make it visible by optical microscopy. The model uses two velocities of attack, a constant one (VB) and a variable one (VT). The evaluation of VT is obtained from the spherical phase of overdevelopment. A comparison is afterwards made between the apertures of the experimental tracks and of those simulated with the proposed formalism and the expressions of VB and VT.

Cet article présente la mise en œuvre d’un modèle de mécanique des fluides numérique pour évaluer les performances de décantation de trois bassins de stockage des eaux pluviales situés dans le sud-ouest de l’Allemagne et qui ne respectent pas les règles de l’art allemandes (rapport longueur sur largeur trop petit, entrée en virage et présence d’un siphon en sortie). Après la modélisation hydraulique 3D de l’écoulement, un suivi lagrangien des particules en suspension est mis en œuvre afin d’évaluer l’abattement des bassins pour l’ensemble des vitesses de chute. La comparaison avec la méthode de Hazen permet de montrer que cette dernière est très imprécise pour évaluer les performances de décantation d’un bassin. En matière de conception, cette étude permet de montrer que les performances peuvent être améliorées en distribuant le débit d’entrée sur plusieurs orifices ou bien en mettant en place un déflecteur.

La détermination des paramètres physiques tels que la température effective, la gravité de surface, la luminosité, et le rayon d’une étoile nécessite une analyse adéquate de ses relevés spectroscopiques. Dans cet article, l’objectif est de déterminer ses paramètres physiques pour l’étoile HD149382 à partir de son spectre. Notre méthode indirecte consiste à déterminer la largeur à mi-hauteur des profils des raies He I λ471.362 nm, He I λ501.605 nm, et He I λ667.872 nm qui présentent un profil en cloche et qui résultent de la vie radiative au sein de l’étoile et de la durée de vie des particules suite aux collisions. Nous utilisons une courbe de Gauss (Gaussienne) pour la modélisation des raies de l’hélium. Cette modélisation à consister dans un premier temps à extraire les raies considérées et à les modéliser à partir du logiciel Matlab. Notre méthode est principalement basée sur la détermination de la température effective, le rayon, la gravité de surface et la luminosité de l’étoile HD149382 par effet Doppler grâce à la largeur à mi-hauteur du profil Gaussien de la raie d’absorption modélisée. Les résultats obtenus montrent que la température effective, la gravité de surface, la luminosité, et le rayon ont des valeurs comprises respectivement entre 33 427-40 051.7 K, 4.979-6.764 cm.s-2, 86.821-86.675 erg/K3/s et 3.34 Rʘ -10 Rʘ et que l’étoile HD149382 est une étoile naine de type sdB.

RÉSUMÉ De nouvelles datations à l'accélérateur de particules des premiers macrorestes végétaux terricoles accumulés dans les sédiments postglaciaires d'une douzaine de lacs répartis en Gaspésie et au Bas-Saint-Laurent bouleversent entièrement la chronologie générale de la déglaciation de ces régions. Ces données indiquent que la Gaspésie est restée sous l'emprise des glaces jusque vers 10 500-10 000 ans BP sauf en bordure de la péninsule, notamment le long de la côte septentrionale où la déglaciation de l'arrière-pays date d'au moins 12 500 ans BP par endroits. La déglaciation finale se serait produite vers 9500-9000 ans BP dans la région de Murdochville. La chronologie de déglaciation qui se dégage de ces données s'accorde maintenant avec celle des provinces maritimes, notamment pour ce qui est de l'existence de masses glaciaires actives durant l'épisode du Dryas récent. Les conséquences sont importantes, tant pour la modélisation du retrait des glaces, la colonisation végétale et l'accessibilité du territoire aux populations humaines que pour les reconstitutions climatiques.

La présence de fines particules de matières oxydables est rencontrée dans de nombreuses situations industrielles. Le risque d'explosion de poussières présente une menace constante pour les industries de transformation qui fabriquent, utilisent ou manipulent des poudres ou despoussières de matières combustibles. Dans le secteur nucléaire, les scénarios envisagés traitent,en particulier, le risque d'explosion de poussières de graphite liées aux opérations dedémantèlement des réacteurs Uranium Naturel Graphite Gaz. La problématique considérée, dans le cadre de ce travail de thèse, est celle de la combustion d'un mélange dilué gaz-particules.L'objectif de cette thèse est de développer un modèle Euler-Lagrange macroscopique permettantde prédire la vitesse laminaire de flamme qui est une des données essentielles pour les modèlesde vitesse de flamme turbulente utilisés dans l'évaluation des risques d'explosion de poussières.Dans un premier temps, les équations macroscopiques de transferts massique et thermique sont dérivées à partir de la méthode de prise de moyenne volumique. L'intérêt de l'approche utilisée ici est de proposer des problèmes de fermeture permettant d'estimer les coefficients de transfertseffectifs, tels que les coefficients d'échanges thermiques et le coefficient effectif de la réactionhétérogène. Dans un deuxième temps, des simulations Euler-Lagrange sont utilisées pourdéterminer la vitesse de flamme laminaire diphasique plane en fonction des caractéristiques du mélange gazeux et des poussières de graphite. Le modèle proposé dans ce travail est comparé au modèle Euler-Lagrange classique basé sur la résolution du problème de couche limite pourune particule isolée en milieu infini. Cette étude montre que les effets du taux de dilution et deséchanges indirects entre les particules ne sont pas systématiquement négligeables dans leséchanges macroscopiques entre les deux phases. D'autre part, la présente étude laisse entrevoir la potentialité de l'approche proposée pour les simulations détaillées de l'écoulement diphasique
The presence of fine particles of oxidizable materials is encountered in many industrial situations.The risk of dust explosion presents a constant threat in transformation industries that manufacture,use or manipulate powders or combustible materials dusts. In nuclear safety analysis, one of themain scenarios is the risk of graphite dust explosion that may occur during decommissioningoperations of Uranium Natural Graphite Gas reactors. The issue considered in this thesis isrelated to combustion of a dilute gas-particle mixture. This work aims at developing a macroscopicEuler-Lagrange model for predicting laminar flame velocity, which is one of the essential data forturbulent flame velocity models used to evaluate the risk of dust explosion. First, the macroscopicheat and mass transfer equations are derived using the volume averaging method. The majorinterest of the proposed approach is to provide closure problems that allow to estimate theeffective transport coefficients, such as heat exchange coefficients and the effective coefficient ofthe heterogeneous reaction. Second, Euler-Lagrange simulations are used to determine the planetwo-phase laminar flame velocity as a function of gas mixture and graphite dust characteristics.The proposed model is compared to the classical Euler-Lagrange model based on the resolutionof the boundary layer problem in the vicinity of an isolated particle in infinite medium. Results showthat the dilution rate and the indirect particle-particle exchanges are not systematically negligible inthe macroscopic exchanges between the two-phases. On the other hand, this study suggests thepotentiality of the proposed approach for detailed simulations of two-phase flow

L'objectif de ce travail était de développer un modèle adapté à la combustion d'un nuage de charbon pulvérisé injecté dans un four à chute. Le modèle développé nous permet d'étudier le comportement collectif au cours de la combustion, et de comparer les résultats obtenus avec ceux obtenus par l'expérience réalisée dans notre laboratoire. Ce modèle est basé sur des bilans matière (O2, CO2 et CO) et énergétique effectués localement le long de l'axe vertical du réacteur où tombe le nuage. Ces bilans, couplés à l'étude cinématique du mouvement de chaque particule, fournissent un système d'équations aux dérivées partielles résolu numériquement. Deux paramètres expérimentaux nous servent à valider le modèle : les délais d'inflammation et les durées de combustion. Ce modèle, une fois validé, nous permet de calculer des grandeurs telles que la fraction molaire locale en oxygène, la température locale des gaz et des différentes particules. Les résultats obtenus confirment la combustion en groupe. Ces résultats ont aussi été discutés en faisant appel au nombre de combustion en groupe G, déjà introduit dans la littérature. Le caractère hautement non uniforme et non stationnaire du nuage a conduit à définir un nombre G local, permettant de caractériser localement le mode de combustion. Ce calcul, qui fait appel aux caractéristiques locales du nuage (rayon local des particules, nombre local de particules par unité de volume), confirme une combustion en groupe sur une grande partie du nuage pendant une grande partie de la durée de la combustion.

Ce travail de thèse porte sur l’étude des propriétés radiatives des gaz. Afin de déterminer le coefficient d’absorption monochromatique d’alcanes, d’alcènes et du dioxyde de carbone, deux dispositifs de mesure de la transmission spectrale des gaz ont été mis au point en collaboration avec la société MBDA. A partir des premières mesures, le coefficient d’absorption monochromatique a été calculé pour le méthane, l’éthane, l’éthylène et le propylène pour des pressions de 2 à 50bar et des températures de 300 à 800K. Les secondes ont permis de déterminer celui du dioxyde de carbone à 1bar pour des températures de 300 à 1100K. Des modèles d’évolution du coefficient d’absorption monochromatique en fonction de la température sont proposés pour ces gaz à différentes pressions. A partir de ces modèles ainsi que de mesures de luminance, l’inversion mathématique de l’équation de transfert radiatif d’un milieu semi-transparent homogène et non diffusant a permis de retrouver les profils de température et de concentrations dans un statoréacteur. Une modélisation du rayonnement émis par un nuage de gaz et de particules en expansion issu d’un explosif solide a été mise au point pour le Centre d’Etude de Gramat (DGA). Cette modélisation fait partie d’un projet d’étude du rayonnement émis par un nuage de gaz et de particules en expansion. Des expériences sur des explosions seront réalisées pour vérifier la validité des différents modèles. L’influence des paramètres du modèle est étudiée et des mesures spectrales sur des déflagrations ont permis sa validation
The objective of this thesis is to study the radiative properties of gases. In order to determine the monochromatic absorption coefficient of alkanes, alkenes and carbon dioxide, two measurement systems for the spectral transmission of gases were developed together with the MBDA Company. From the first measurements, the monochromatic absorption coefficient was calculated for methane, ethane, ethylene and propylene for pressures of 2 to 50bar and temperatures of 300 to 800K. Through the second measurements, that of carbon dioxide was determined for 1bar and temperatures of 300 to 1100K. Evolution models for the monochromatic absorption coefficient depending on temperature are presented for those gases at different pressures. From these models and from luminance measures, the mathematical inversion of the radiative transfer equation for a semi-transparent, homogeneous and non-disseminating environment made it possible to define the temperature and concentration profiles in a ramjet. A model of the radiation emitted by an expanding cloud of gas and particles coming from a solid explosive was developed for the research center of Gramat (DGA). This model is part of a research done on the radiation emitted by an expanding cloud of gas and particles. Experiments on explosions will be made to check validity of the different models. The influence of the model parameters was studied and a validation was achieved through spectral measurements on deflagrations

Les nuages stratosphériques polaires (PSC) jouent un rôle fondamental dans la destruction de l’ozone polaire. Toutefois les propriétés microphysiques de ces nuages ne sont pas encore bien caractérisées. De plus, les processus déterminant ces propriétés restent mal paramétrés dans les modèles de grande échelle. Cette thèse est consacrée à la restitution de la distribution en taille des PSC à partir d’observations lidar ainsi qu’à la comparaison de ces restitutions aux simulations d’un modèle de microphysique et de transport développé en parallèle. Dans la première partie de la thèse, la distribution en taille de PSC est estimée à partir des coefficients de rétrodiffusion lidar en utilisant une approche probabiliste, car le modèle optique est fortement non linéaire. Les comparaisons avec des mesures de taille in situ sont excellentes pour les particules sphériques. La même approche est ensuite appliquée à une détection de PSC durant une campagne de mesure lidar en Arctique. Les résultats mettent en évidence une forte variabilité spatio-temporelle de la distribution en taille, qui n’est pas proprement décrite dans les modèles à grande échelle. La deuxième partie de la thèse présente le couplage entre un modèle de transport haute résolution et un modèle de microphysique. Les premières comparaisons des simulations numériques avec les mesures lidar et les précédentes restitutions de distribution en taille sont très encourageantes. Un tel outil de simulation sera très utile dans l’analyse des premiers champs 3D de PSC mesurés par le lidar satellite CALIOP/CALIPSO.

Le regain d'intérêt actuel pour les missions spatiales a donné un nouvel essor aux études sur les systèmes de propulsion solide. Les particules d'aluminium constituent un élément indispensable à ce type de propulseur. Cependant des problèmes de combustion incomplète et d'agglomération des particules subsistent. Une solution envisagée pour les résoudre est d'utiliser des particules nanométriques en remplacement des particules micrométriques utilisées communément.
L'objectif de ce travail a été de caractériser expérimentalement la combustion dans l'air d'un nuage de particules d'aluminium micrométrique et nanométrique pour de fortes richesses dans les conditions normales de température et de pression. Un outil de simulation numérique a été élaboré sur cette base expérimentale. Pour répondre aux besoins de l'étude, un dispositif expérimental spécifique a été développé et de multiples techniques d'analyse ont été utilisées afin de comprendre les mécanismes physiques mis en jeu lors de la combustion des particules d'aluminium. Il en ressort que la vitesse de flamme augmente avec la concentration et que pour la même concentration globale, la combustion se propage plus rapidement dans les nuages de nanoparticules que dans les nuages de microparticules. Les températures de la phase gazeuse et de la phase condensée pour le nuage de particules nanométriques sont inférieures à celles du nuage de particules micrométriques. L'élaboration d'un modèle à partir des paramètres expérimentaux permet d'obtenir des temps de combustion qui concordent avec l'expérience. Deux lois en D 0,25 et D 0,49 peuvent être estimées en considérant des particules nanométriques non agglutinées.

Le regain d’intérêt actuel pour les missions spatiales avec la conquête de Mars et la reconquête de la Lune, a donné un nouvel essor aux études sur les systèmes de propulsion spatiaux. Le moyen de propulsion utilisé communément est l’association de la propulsion solide et liquide. Les particules métalliques, plus particulièrement celles d’aluminium, constituent un élément indispensable à la propulsion solide. Malgré les cinquante années d’études portant sur le sujet certains problèmes subsistent comme la combustion incomplète, l’agglomération des particules avant et/ou pendant la combustion et la haute température d’inflammation de ces particules. Une solution pour résoudre ces problèmes serait d’utiliser des particules non plus de taille micrométrique, comme c’est généralement le cas, mais de taille nanométrique. L’objectif de ce travail a été de caractériser expérimentalement la combustion dans l’air d’un nuage de particules d’aluminium de taille micrométrique (4,8 µm) et de taille nanométrique (197 nm) pour une large gamme de richesses (1 à 6) dans les conditions normales de température et de pression. Il aussi a été élaboré sur cette base, un outil de simulation numérique. Pour répondre aux besoins de l’étude, un dispositif expérimental spécifique a été développé afin de comprendre les mécanismes physiques mis en jeu lors de la combustion des particules d’aluminium et d’en identifier les propriétés. De multiples techniques et moyens d’analyse (caméra rapide, spectromètre, granulomètre laser, microscopie électronique) ont été utilisés à cet effet. Il en ressort que la vitesse de flamme des nuages de nanoparticules augmente avec la concentration et que pour la même concentration globale, la combustion se propage plus rapidement dans les nuages de nanoparticules (0,38 m. S-1 à la richesse 1,7) que dans les nuages de microparticules (0,32 m. S-1 à la richesse 1,9). Les températures de la phase gazeuse (AlO) et de la phase condensée (Al2O3) ont été déterminées pour le nuage de particules nanométriques (respectivement T≈2 900 K et 3 100 K) et pour le nuage de particules micrométriques (respectivement T≈3 300 K et 3 300 K). L’élaboration du modèle à partir des paramètres expérimentaux permet d’obtenir des temps de combustion qui concordent avec l’expérience. Le modèle est assez général et peut s’appliquer à d’autres types de particules métalliques ayant un diamètre maximal de 10 µm. L’estimation de la loi en D n peut être effectuée en considérant des particules nanométriques sont non agglomérées. Les valeurs de n trouvées numériquement 0,25 et 0,49 encadrent la valeur de 0,3 donnée par la littérature.

Les accélérateurs de particules reposent sur des simulations de haute précision pour optimiser la dynamique du faisceau. Ces simulations sont coûteuses en ressources de calcul, rendant leur analyse en temps réel difficilement réalisable. Cette thèse propose de surmonter cette limitation en explorant le potentiel de l'apprentissage automatique pour développer des modèles de substitution des simulations d'accélérateurs de particules. Ce travail se concentre sur ThomX, une source Compton compacte, et introduit deux modèles de substitution : LinacNet et Implicit Neural ODE (INODE). Ces modèles sont entraînés sur une base de données développée dans le cadre de cette thèse, couvrant une grande variété de conditions opérationnelles afin d'assurer leur robustesse et leur capacité de généralisation. LinacNet offre une représentation complète du nuage de particules en prédisant les coordonnées de toutes les macro-particules du faisceau plutôt que de se limiter à ses observables. Cette modélisation détaillée, couplée à une approche séquentielle prenant en compte la dynamique cumulative des particules tout au long de l'accélérateur, garantit la cohérence des prédictions et améliore l'interprétabilité du modèle. INODE, basé sur le cadre des Neural Ordinary Differential Equations (NODE), vise à apprendre les dynamiques implicites régissant les systèmes de particules sans avoir à résoudre explicitement les équations différentielles pendant l'entraînement. Contrairement aux méthodes basées sur NODE, qui peinent à gérer les discontinuités, INODE est conçu théoriquement pour les traiter plus efficacement. Ensemble, LinacNet et INODE servent de modèles de substitution pour ThomX, démontrant leur capacité à approximer la dynamique des particules. Ce travail pose les bases pour développer et améliorer la fiabilité des modèles basés sur l'apprentissage automatique en physique des accélérateurs
Particle accelerators rely on high-precision simulations to optimize beam dynamics. These simulations are computationally expensive, making real-time analysis impractical. This thesis seeks to address this limitation by exploring the potential of machine learning to develop surrogate models for particle accelerator simulations. The focus is on ThomX, a compact Compton source, where two surrogate models are introduced: LinacNet and Implicit Neural ODE (INODE). These models are trained on a comprehensive database developed in this thesis that captures a wide range of operating conditions to ensure robustness and generalizability. LinacNet provides a comprehensive representation of the particle cloud by predicting all coordinates of the macro-particles, rather than focusing solely on beam observables. This detailed modeling, coupled with a sequential approach that accounts for cumulative particle dynamics throughout the accelerator, ensures consistency and enhances model interpretability. INODE, based on the Neural Ordinary Differential Equation (NODE) framework, seeks to learn the implicit governing dynamics of particle systems without the need for explicit ODE solving during training. Unlike traditional NODEs, which struggle with discontinuities, INODE is theoretically designed to handle them more effectively. Together, LinacNet and INODE serve as surrogate models for ThomX, demonstrating their ability to approximate particle dynamics. This work lays the groundwork for developing and improving the reliability of machine learning-based models in accelerator physics

L’un des enjeux principaux dans l’appréhension de l’évolution du climat planétaire réside dans la compréhension du rôle des processus de formation de la glace ainsi que leur rôle dans la formation et l’évolution des nuages troposphériques. Un cold stage nouvellement construit permet l’observation simultanée de jusqu’à 200 gouttes monodispersées de suspensions contenant des particules de K–feldspath, connues comme étant des particules glaçogènes très actives. Les propriétés glaçogènes des particules résiduelles de chaque goutte sont ensuite comparées pour les différents modes de glaciation et le lien entre noyau glaçogène en immersion et en déposition est étudié. Les premiers résultats ont montré que les mêmes sites actifs étaient impliqué dans la glaciation par immersion et par déposition. Les implications atmosphériques des résultats expérimentaux sont discutés à l’aide de Descam (Flossmann et al., 1985), un modèle 1.5–d à microphysique détaillée dans une étude de cas visant à rendre compte du rôle des différents mécanismes de glaciation dans l’évolution dynamique du nuage convective CCOPE (Dye et al., 1986). Quatre types d’aérosol minéraux (K–feldspath, kaolinite, illite et quartz) sont utilisés pour la glaciation en immersion, par contact et par déposition, à l’aide de paramétrisations sur la densité de sites glaçogènes actifs. Des études de sensibilité, où les différents types d’aérosols et modes de glaciation sont considérés séparément et en compétition, permettent de rendre compte de leurs importances relatives. La glaciation en immersion sur les particules de K–feldspath s’est révélée comme ayant le plus d’impact sur l’évolution dynamique et sur les précipications pour un nuage convectif
One of the main challenges in understanding the evolution of Earth's climate resides in the understanding the ice formation processes and their role in the formation of tropospheric clouds as well as their evolution. A newly built humidity-controlled cold stage allows the simultaneous observation of up to 200 monodispersed droplets of suspensions containing K-feldspar particles, known to be very active ice nucleating particles. The ice nucleation efficiencies of the individual residual particles were compared for the different freezing modes and the relationship between immersion ice nuclei and deposition ice nuclei were investigated. The results showed that the same ice active sites are responsible for nucleation of ice in immersion and deposition modes.The atmospheric implications of the experimental results are discussed, using Descam (Flossmann et al., 1985), a 1.5-d bin-resolved microphysics model in a case study aiming to assess the role of the different ice nucleation pathways in the dynamical evolution of the CCOPE convective cloud (Dye et al., 1986). Four mineral aerosol types (K-feldspar, kaolinite, illite and quartz) were considered for immersion and contact freezing and deposition nucleation, with explicit Ice Nucleation Active Site density parameterizations.In sensitivity studies, the different aerosol types and nucleation modes were treated seperately and in competition to assess their relative importance. Immersion freezing on K-feldspar was found to have the most pronounced impact on the dynamical evolution and precipitation for a convective cloud

Les particules atmosphériques sont un sujet d’importance dans plusieurs couches de la société. Leur présence dans l’atmosphère est aussi bien une problématique météorologique et climatique qu’un enjeu de santé publique, notamment de par l’accroissement des maladies cardiovasculaires. En particulier, les particules radioactives émises dans l’atmosphère à la suite d’un accident nucléaire peuvent polluer les écosystèmes durant plusieurs années. Le récent accident du Centre Nucléaire de Production d’Électricité de Fukushima Daiichi en 2011 nous rappelle que, même aujourd’hui, le risque zéro n’existe pas. À la suite d’une émission dans l’atmosphère, les particules nanométriques diffusent et s’agglomèrent alors que les particules de plusieurs micromètres sédimentent. Les tailles intermédiaires vont, quant à elles, pouvoir être transportées à l’échelle globale dont le mécanisme principal de rabattement au sol provient des interactions avec les nuages et les précipitations. Afin d’améliorer la connaissance de la contamination des sols consécutive à de tels accidents, la compréhension de la capture des aérosols par les nuages est alors essentielle. Dans ce but, un modèle microphysique est implémenté dans ce travail, considérant les mécanismes microphysiques qui interviennent dans la capture des aérosols par des gouttes de nuage, notamment les forces électrostatiques dès lors que les radionucléides ont pour propriété de fortement se charger. Des mesures en laboratoire sont alors réalisées à l’aide de In-CASE (In-Cloud Aerosols Scavenging Experiment), expérience conçue dans ce travail, afin de comparer le modèle développé aux observations, et ce, toujours à une échelle microphysique où les paramètres d’influence régissant la capture au sein du nuage sont contrôlés. Par ailleurs, des systèmes de charge des particules et des gouttes sont conçus pour soigneusement maîtriser les charges électriques, tandis que l’humidité relative est précisément pilotée. Les nouvelles connaissances de la capture des particules par des gouttes de nuage qui en découlent, concernant entre autres les effets électrostatiques, sont ensuite incorporées au modèle de nuage convectif DESCAM (Detailed SCAvenging Model). Ce modèle à microphysique détaillée décrit un nuage de sa formation jusqu’aux précipitations, permettant d’étudier l’impact des nouvelles données sur le rabattement des particules à méso-échelle. De plus, des modifications sont apportées à DESCAM pour élargir l’étude aux nuages stratiformes qui constituent en France, la majorité des précipitations. À terme, cette étude ouvre la voie à l’amélioration de la modélisation du rabattement atmosphérique des particules, et notamment à la contamination des sols dans les modèles de crise de l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire
Atmospheric particles are a key topic in many social issues. Their presence in this atmosphere is a meteorological and climatic subject, as well as a public health concern since these particles are correlated with the increase of cardiovascular diseases. Specially, radioactive particles emitted as a result of a nuclear accident can jeopardise ecosystems for decades. The recent accident at the Fukushima Daiichi’s nuclear power plant in 2011 reminds us that the risk, even extremely unlikely, exists.After a release of nuclear material in the atmosphere, nanometric particles diffuse and coagulate, while micrometric particles settle due to gravity. Nevertheless, the intermediate size particles can be transported at a global scale when the main mechanism involved in their scavenging comes from the interaction with clouds and their precipitations. To enhance the ground contamination knowledge after such accidental releases, the understanding of the particle in-cloud collection is thus essential. For this purpose, a microphysical model is implemented in this work, including the whole microphysical mechanisms acting on the particle collection by cloud droplets like the electrostatic forces since radionuclides are well-known to become significantly charged. Laboratory measurements are then conducted through In-CASE (In-Cloud Aerosols Scavenging Experiment), a novel experiment built in this work, to get comparisons between modelling and observations, once again at a microphysical scale where every parameter influencing the particle in-cloud collection is controlled. Furthermore, two systems to electrically charge particles and droplets are constructed to set the electric charges carefully while the relative humidity level is also regulated. These new research results related to the particle collection by cloud droplets following the electrostatic forces, among others effects, are thus incorporated into the convective cloud model DESCAM (Detailed SCAvenging Model). This detailed microphysical model describes a cloud from its formation to the precipitations, allowing the study at a meso-scale of the impact of the new data on the particle scavenging. Moreover, some changes are made in DESCAM to expand the study to stratiform clouds since the major part of the French precipitations come from the stratiform ones. Finally, this work paves the way for the enhancement of the atmospheric particle scavenging modelling, including the ground contamination in the crisis model used by the French Institute in Radiological Protection and Nuclear Safety

Les risques importants d'inflammation de "nuages de poussières" en milieu industriel ainsi que l'entrée en vigueur de nouvelles normes (telles que les directives ATEX) font qu'il est aujourd'hui essentiel, pour les exploitants, de quantifier le danger représenté par leurs activités. Cette étude traite le cas des poussières d'aluminium et plus particulièrement l'influence de leur état d'oxydation sur les seuils d'amorçage par arc électrique. Un dispositif d'inflammation comprenant un système original de génération d'arc électrique à puissance constante a été mis au point spécifiquement pour ce travail. Une méthode statistique de traitement a été adaptée et utilisée afin d'évaluer des énergies d'inflammation conduisant à une probabilité d'amorçage de 50%. Une procédure d'oxydation contrôlée des poudres d'aluminium, ainsi que leur caractérisation physico chimique, est présentée. La croissance des seuils d'inflammation avec le taux d'oxydation des produits testés a ainsi pu être mise en évidence. Dans un second temps, des mesures de vitesse apparente de flamme ainsi que des relevés de pression dans les premiers instants de l'explosion ont été réalisés. Ces mesures expérimentales seront confrontées aux résultats obtenus à l'aide d'un modèle numérique permettant de relier l'évolution de la pression dans la chambre à la vitesse de propagation de la flamme.

On considère un processus qui est une combinaison de la méthode des particules et de la méthode des grosses particules, lorsque les particules fluides se déplacent le long de trajectoires lagrangiennes dans le fluide principal. Le mouvement de ces particules est déterminé par les lois de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l'énergie. En figeant le mouvement de ces particules, il est possible de créer une méthode de simulation du mouvement d'un fluide dans un milieu poreux basée sur les lois de conservation, présentée dans la dernière section. Les modifications apportées à la méthode de modélisation des fluides visqueux sont également discutées.

L'utilisation de modèles informatiques comme outil de conception pour les nanocomposites polymères est discutée. En particulier, un modèle de calcul 3D est utilisé pour étudier la conductivité électrique de polymères chargés de nanotubes de carbone (CNT), de nanoplaquettes de graphène (GNP) et de particules hybrides CNT-GNP. Des lignes directrices qui aident à améliorer la conductivité électrique des composites polymères sont présentées sur la base des résultats de simulation.