Tesi: "Modélisation de nuage de particules"

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Belerrajoul, Mohamed. "Modélisation multi-échelle de la combustion d'un nuage de particules". Thesis, Toulouse, INPT, 2019. http://www.theses.fr/2019INPT0014/document.

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Abstract (sommario):

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

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Choi, Young-Chan. "Modélisation de la combustion d'un nuage de particules de charbon injecté dans un four à chute". Mulhouse, 1997. http://www.theses.fr/1997MULH0487.

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Abstract (sommario):

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.

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Vasseur, Pierre. "Propriétés optiques des gaz : modélisation du rayonnement émis par un nuage de gaz et de particules en expansion". Paris 10, 2008. http://www.theses.fr/2008PA100061.

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Abstract (sommario):

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

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Jumelet, Julien. "Etude des particules stratosphériques par couplage entre mesures Lidar et modélisation microphysique". Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066449.

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Abstract (sommario):

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.

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Escot, Bocanegra Pablo. "Études expérimentales et modélisation de la combustion des nuages de particules micrométriques et nanométriques d'aluminium". Phd thesis, Université d'Orléans, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00347592.

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Abstract (sommario):

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.

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Escot, Bocanegra Pablo. "Etudes expérimentales et modélisation de la combustion des nuages de particules micrométriques et nanométriques d'aluminium". Orléans, 2007. http://www.theses.fr/2007ORLE2079.

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Abstract (sommario):

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.

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Goutierre, Emmanuel. "Machine learning-based particle accelerator modeling". Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASG106.

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Abstract (sommario):

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

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Hiron, Thibault. "Experimental and modeling study of heterogeneous ice nucleation on mineral aerosol particles and its impact on a convective cloud". Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2017. http://www.theses.fr/2017CLFAC074/document.

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Abstract (sommario):

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

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Dépée, Alexis. "Etude expérimentale et théorique des mécanismes microphysiques mis en jeu dans la capture des aérosols radioactifs par les nuages". Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC057.

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Abstract (sommario):

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

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Baudry, Guillaume. "Etude de l'inflammabilité d'un nuage de particules d'aluminium partiellement oxydées". Phd thesis, Université d'Orléans, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00259617.

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Abstract (sommario):

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.

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Lefebvre, Aline, e Aline Lefebvre-Lepot. "Modélisation numérique d'écoulements fluide/particules". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00257246.

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Abstract (sommario):

Cette thèse comporte trois parties.
Dans la première, nous présentons une méthode de simulation d'écoulements fluide/particules. Nous montrons que la pénalisation du tenseur des contraintes, associée à une discrétisation en temps par la méthode des caractéristiques, conduit à une formulation variationnelle de type Stokes généralisée. Des tests numériques sont effectués sous FreeFem++ afin d'étudier la convergence. Nous en présentons également trois exemples d'utilisation.
Dans la seconde partie nous proposons un modèle permettant de prendre en compte les forces de lubrification dans les simulations directes d'écoulements fluide/particules. Nous présentons d'abord un modèle de contact visqueux dans le cas particule/plan, obtenu comme limite, à viscosité nulle, du modèle de lubrification. Nous décrivons ensuite un algorithme reposant sur une étape de projection des vitesses, à chaque instant, sur un espace dit de vitesses admissibles. On montre alors la convergence du schéma et on généralise l'algorithme au cas multi-particules. Nous en présentons également un exemple de programmation orientée objet.
Dans la dernière partie, nous considérons un système discret de sphères (boulier en 1D) qui interagissent à travers la force de lubrification. Le modèle microscopique repose sur le développement de cette force à courte distance. Nous proposons une équation constitutive marcoscopique, de type Newtonien, reposant sur une viscosité linéique proportionnelle à l'inverse de la fraction locale de fluide. Nous établissons la convergence du modèle microscopique vers le modèle macroscopique proposé.

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Prudhomme, Gabriel. "Étude du nuage de particules éjectées sous choc : apports de la Vélocimétrie Hétérodyne". Thesis, Paris, ENSAM, 2014. http://www.theses.fr/2014ENAM0044/document.

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Abstract (sommario):

Une plaque métallique soumise à un choc (étain, quelques 10 GPa) se met en mouvement et subit divers endommagements comme l'écaillage ou l'éjection d'un nuage de particules. Deux principaux mécanismes sont à l'origine de ce nuage : la micro-éjection et le passage en fusion. La Vélocimétrie Hétérodyne (VH) est un diagnostic de mesure multi-vitesses résolue en temps. Son développement a été rendu possible dans les années 2000 ; sa conception, entièrement fibrée, permet une intégration aisée aux expériences de physique des chocs. L'objet de ce mémoire de doctorat est de qualifier les apports de la VH pour la caractérisation des nuages de particules hautement véloces (plusieurs km/s), notamment de ceux issus de la micro-éjection.Ce document propose un état de l'art des générateurs de choc, des diagnostics et des études (numériques ou expérimentales), associé à la physique de la micro-éjection métallique par des micro-stries. Une étude poussée du diagnostic VH est proposée. Elle conduit à la définition d'un spectrogramme temps-vitesse en unité de puissance collectée ainsi qu'une limite de détectivité du dispositif. Grâce à des modèles basés sur la physique de la diffusion, une limite en termes de diamètre de particules observables est annoncée. Un programme de simulation de spectrogramme VH est présenté dans le cadre des études de nuage. Enfin, plusieurs campagnes expérimentales sont exposées. Elles soulignent les capacités remarquables du moyen ; les résultats sont comparés aux simulations. La distribution en diamètre de particules a pu être inférée grâce au freinage imposé par le gaz ambiant ou d'autres gaz. Des analyses radiométriques sont également proposées
A metal plate subjected to a shock (tin, 10 GPa) undergoes a variety of damages such as spalling or the ejection of a cloud of particles. Two main mechanisms govern the formation of this cloud: the micro-jetting and the melting under shock. Photonic Doppler Velocimetry (PDV, a.k.a. LDV or het-V) is a multi-velocity time-resolved diagnostic. Developed from 2000s, the all-fibered conception makes its integration easy into shock experiments. The purpose of the thesis is to describe the contributions of PDV systems for high-velocity (several km/s) particle-cloud characterization, including micro-jetting cloud.This document presents a state of the art of shock generators, diagnostics and (numerical and experimental) studies involved in metallic micro-machined jetting. An extensive study of a PDV system is proposed. It leads to the definition of time-velocity spectrogram, evaluated in units of collected power, and a detectivity limit. Thanks to photon diffusion models, a threshold in the diameter of the measured particle is estimated. A PDV spectrogram simulation program is shown within the framework of particle clouds. Finally, several experimental campaigns are exposed. They emphasize the remarkable capacities of the system; results are compared to simulations. Diameter distributions are inferred using slowing down in air or in other gazes. Some radiometric analyses are also performed

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Franzkowiak, Jean-Eloi. "Interaction lumière-nuage de particules micrométriques hautes vitesses : application à la Vélocimétrie Hétérodyne". Thesis, Paris, ENSAM, 2018. http://www.theses.fr/2018ENAM0053/document.

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Abstract (sommario):

Au passage d’un choc sur la surface rugueuse d’un métal, un nuage de débris micrométriques est éjecté. Sa signature spectrale temps-vitesse est mesurée au moyen d’un système optique interférométrique : la Vélocimétrie Hétérodyne (VH).Dans un régime de diffusion simple de la lumière, une étude paramétrique a mis en évidence l’influence des paramètres clés du nuage sur sa réponse Doppler. Nous avons estimé, par Maximum de Vraisemblance, la courbe masse-vitesse d’un nuage d’étain et l’incertitude associée. L’allure de la mesure a également été étudiée en incorporant aux calculs le rendement optique de la sonde.Nous présentons une méthode de calcul Monte Carlo, rendant compte des effets de diffusion multiple. Appliquée à trois expériences d’éjection d’or et d’étain, la présence de vitesses non physiques sur la mesure VH, liée aux diffusions multiples nuage-surface-nuage, a été soulignée, et les décroissances progressives de la visibilité en vitesse et de la puissance rétrodiffusée justifiées. Quelle que soit la masse éjectée, la diffusion multiple doit être intégrée aux calculs, un régime de diffusion simple n’étant valable qu’asymptotiquement, dans les limites d’un temps infini et/ou d’un faisceau sonde de dimension réduite par rapport aux libres parcours moyen de diffusion
As a shockwave reaches a roughened metal’s surface, high-speed micron-sized particles are ejected. The spectral signature of the cloud can be measured using a fiber-based interferometric setup, so-called Photon Doppler velocimetry (PDV).In the single scattering regime, we study how the parametric dependencies of the cloud influence its Doppler response. Using a Maximum Likelihood technique, we estimate the mass-velocity function of ejected material, and its uncertainty. The time-dependent statistical properties of the spectrum, coming from the complex optical collection efficiency of the probe, are also explained.We present a Monte Carlo method to incorporate multiple scattering. Three different ejecta experiments are studied and the presence of non-physical velocities attributed to multiple scattering between surface and ejecta. Cloud’s visibility and backscattered power decrease with time due to the existence of different scattering regimes. Whatever the ejected mass, multiple scattering effects have to be integrated in PDV calculations. A single scattering will only be asymptotically valid, when time reaches infinity and/or the beam diameter is negligible with respect to the scattering mean free paths

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Couvidat, Florian. "Modélisation des particules organiques dans l'atmosphère". Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00778086.

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Abstract (sommario):

La formation des aérosols organiques dans l'atmosphère est étudiée via le développement d'un nouveau modèle de formation d'aérosols organiques secondaires nommé H²O (Hydrohilic/Hydrophobic Organics). Dans un premier temps, une paramétrisation de la formation d'aérosols via l'oxydation de l'isoprène est développée. Cette paramétrisation prend notamment en compte l'influence des concentrations d'oxydes d'azote sur la formation d'aérosols et leurs propriétés hydrophiles. Ensuite, H²O incluant cette paramétrisation et d'autres développements est évalué par comparaison aux mesures de carbone organique sur l'Europe. Prendre en compte les émissions de composés semi-volatils primaires gazeux (qui peuvent former des aérosols organiques secondaires après oxydation ou se condenser lors de baisses de température) améliore les performances du modèle de manière significative. En revanche, si les émissions de ces composés ne sont pas prises en compte, il en résulte une très forte sous-estimation des concentrations d'aérosols organiques en hiver. La formation d'aérosols organiques secondaires sur l'Île-de-France durant la campagne d'été de Megapoli (juillet 2009) a aussi été simulée pour évaluer les performances du modèle en zone urbaine. H²O donne de bons résultats sur l'Île-de-France bien que le modèle prévoit un pic d'aérosols organiques, provenant des émissions du trafic durant les heures de pointe, qui n'apparaît pas dans les mesures. La présence de ce pic dans les résultats du modèle peut être due à la sous-estimation de la volatilité des composés semi-volatils primaires. Il est aussi possible que les composés organiques primaires et les composés organiques secondaires ne se mélangent pas et que les composés semi-volatils primaires ne peuvent pas se condenser sur un aérosol organique majoritairement secondaire et très oxydé. Enfin, l'impact de la chimie aqueuse est étudié. Le mécanisme utilisé inclue notamment, la formation d'aérosols organiques secondaires dans la phase aqueuse des nuages par oxydation du glyoxal, du méthylglyoxal, de la méthacroleine et de la méthyl-vinyl-cétone, la formation de méthyltétrols dans la phase aqueuse des particules ou des gouttes d'eau des nuages et le vieillissement des aérosols organiques dans un nuage. L'impact des dépôts humides sur la formation d'aérosols est aussi étudié pour mieux caractériser l'impact des nuages sur les concentrations d'aérosols organiques

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Oesau, Sven. "Modélisation géométrique de scènes intérieures à partir de nuage de points". Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4034/document.

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Abstract (sommario):

La modélisation géométrique et la sémantisation de scènes intérieures à partir d'échantillon de points et un sujet de recherche qui prend de plus en plus d'importance. Cependant, le traitement d'un ensemble volumineux de données est rendu difficile d'une part par le nombre élevé d'objets parasitant la scène et d'autre part par divers défauts d'acquisitions comme par exemple des données manquantes ou un échantillonnage de la scène non isotrope. Cette thèse s'intéresse de près à de nouvelles méthodes permettant de modéliser géométriquement un nuage de point non structuré et d’y donner de la sémantique. Dans le chapitre 2, nous présentons deux méthodes permettant de transformer le nuage de points en un ensemble de formes. Nous proposons en premier lieu une méthode d'extraction de lignes qui détecte des segments à partir d'une coupe horizontale du nuage de point initiale. Puis nous introduisons une méthode par croissance de régions qui détecte et renforce progressivement des régularités parmi les formes planaires. Dans la première partie du chapitre 3, nous proposons une méthode basée sur de l'analyse statistique afin de séparer de la structure de la scène les objets la parasitant. Dans la seconde partie, nous présentons une méthode d'apprentissage supervisé permettant de classifier des objets en fonction d'un ensemble de formes planaires. Nous introduisons dans le chapitre 4 une méthode permettant de modéliser géométriquement le volume d'une pièce (sans meubles). Une formulation énergétique est utilisée afin de labelliser les régions d’une partition générée à partir de formes élémentaires comme étant intérieur ou extérieur de manière robuste au bruit et aux données
Geometric modeling and semantization of indoor scenes from sampled point data is an emerging research topic. Recent advances in acquisition technologies provide highly accurate laser scanners and low-cost handheld RGB-D cameras for real-time acquisition. However, the processing of large data sets is hampered by high amounts of clutter and various defects such as missing data, outliers and anisotropic sampling. This thesis investigates three novel methods for efficient geometric modeling and semantization from unstructured point data: Shape detection, classification and geometric modeling. Chapter 2 introduces two methods for abstracting the input point data with primitive shapes. First, we propose a line extraction method to detect wall segments from a horizontal cross-section of the input point cloud. Second, we introduce a region growing method that progressively detects and reinforces regularities of planar shapes. This method utilizes regularities common to man-made architecture, i.e. coplanarity, parallelism and orthogonality, to reduce complexity and improve data fitting in defect-laden data. Chapter 3 introduces a method based on statistical analysis for separating clutter from structure. We also contribute a supervised machine learning method for object classification based on sets of planar shapes. Chapter 4 introduces a method for 3D geometric modeling of indoor scenes. We first partition the space using primitive shapes detected from permanent structures. An energy formulation is then used to solve an inside/outside labeling of a space partitioning, the latter providing robustness to missing data and outliers

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Zhu, Shupeng. "Modélisation du mélange des particules dans l’atmosphère". Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1156/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse présente un nouveau modèle SCRAM (Size and Composition Resolved Aerosol Model) pour simuler la dynamique des particules dans l'atmosphère (nucléation, coagulation, condensation / évaporation) en prenant en compte leur état de mélange, et elle évalue la performance de SCRAM dans des simulations 3D de qualité de l'air. Le travail peut être divisé en quatre parties. Premièrement, la notion de mélange externe est introduite, ainsi que la modélisation de la dynamique des aérosols. Ensuite, le développement du modèle SCRAM est présenté avec des tests de validation. Dans SCRAM, pour définir les compositions, on discrétise d'abord en sections les fractions massiques des composés chimiques des particules ou d'ensembles de composés chimiques. Les compositions des particules sont ensuite définies par les combinaisons des sections de fractions massiques. Les trois processus principaux impliqués dans la dynamique des aérosols (la coagulation, la condensation / évaporation et la nucléation) sont inclus dans SCRAM. SCRAM est validé par comparaison avec des simulations « académiques » publiées dans la littérature de coagulation et condensation/évaporation pour des particules en mélange interne. L'impact de l'hypothèse de mélange externe pour ces simulations est notamment étudié. L'impact du degré de mélange sur les concentrations de particules est ensuite étudié dans une simulation 0-D en utilisant des données représentatives d'un site trafic en Ile de France. L'influence relative sur l'état de mélange des différents processus influençant la dynamique des particules (condensation / évaporation, coagulation) et de l'algorithme utilisé pour modéliser la condensation / évaporation (hypothèse d'équilibre entre les phases gazeuse et particulaire, ou bien modélisation dynamique des échanges gaz/particules) est étudiée. Ensuite, SCRAM est intégré dans la plate-forme de qualité de l'air Polyphemus et utilisé pour effectuer des simulations sur l'Ile de France pendant l'été 2009. Une évaluation par comparaison à des observations a montré que SCRAM donne des résultats satisfaisants pour les concentrations de PM2.5/PM10 et l'épaisseur optique des aérosols. Le modèle est utilisé pour analyser l'état de mélange des particules, ainsi que l'impact des différentes hypothèses de mélange (mélange interne MI ou mélange externe ME) sur la formation des particules et leurs propriétés. Enfin, deux simulations, une avec l'hypothèse de MI et une autre avec l'hypothèse de ME, sont effectuées entre le 15 janvier et le 11 février 2010, pendant la campagne hiver MEGAPOLI (Megacities : Emissions, urban, regional and Global Atmospheric POLlution and climate effects, and Integrated tools for assessment and mitigation) durant laquelle les compositions des particules individuelles ont été mesurées. Les concentrations simulées de composés chimiques (concentration massique totale de différents composés) et les concentrations des classes de particules individuelles (une classe est définie par sa taille et sa composition chimique) sont comparées avec les observations à un site urbain parisien. Un indicateur de la diversité des particules et de l'état de mélange est calculé à partir des simulations et comparé à celui calculé à partir des mesures. Le modèle se compare bien aux observations avec un état de mélange moyen simulé de 69% contre 59% dans les observations, indiquant que les particules ne sont pas en mélange interne sur Paris
This thesis present a newly developed size-composition resolved aerosol model (SCRAM), which is able to simulate the dynamics of externally-mixed particles in the atmosphere, and it evaluates its performance in three-dimensional air-quality simulations. The main work is split into four parts. First, the research context of external mixing and aerosol modelling is introduced. Secondly, the development of the SCRAM box model is presented along with validation tests. Each particle composition is defined by the combination of mass-fraction sections of its chemical components or aggregates of components. The three main processes involved in aerosol dynamic (nucleation, coagulation, condensation/evaporation) are included in SCRAM. The model is first validated by comparisons with published reference solutions for coagulation and condensation/evaporation of internally-mixed particles. The particle mixing state is investigated in a 0-D simulation using data representative of air pollution at a traffic site in Paris. The relative influence on the mixing state of the different aerosol processes and of the algorithm used to model condensation/evaporation (dynamic evolution or bulk equilibrium between particles and gas) is studied. Then, SCRAM is integrated into the Polyphemus air quality platform and used to conduct simulations over Greater Paris during the summer period of 2009. This evaluation showed that SCRAM gives satisfactory results for both PM2.5/PM10 concentrations and aerosol optical depths, as assessed from comparisons to observations. Besides, the model allows us to analyze the particle mixing state, as well as the impact of the mixing state assumption made in the modelling on particle formation, aerosols optical properties, and cloud condensation nuclei activation. Finally, two simulations are conducted during the winter campaign of MEGAPOLI (Megacities : Emissions, urban, regional and Global Atmospheric POLlution and climate effects, and Integrated tools for assessment and mitigation) in January 2010 where the composition of individual particles was measured. One simulation assumes that particles are internally mixed, while the other explicitly models the mixing state with SCRAM. The simulation results of both bulk concentrations of chemical species and concentrations of individual particle classes are compared with the measurements. Then, the single particle diversity and the mixing-state index are computed using a quantification approach based on information-theoretic entropy, and they are compared to those derived from the measurements at a urban site in Paris: the simulated mixing-state index is equal to 69% against 59% from the measurements, indicating that particles are not internally mixed over Paris

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Rhandi, Youssef. "Etude de l'inflammation et de la combustion d'un nuage de particules de charbon en milieu suroxygéné". Mulhouse, 1995. http://www.theses.fr/1995MULH0371.

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Abstract (sommario):

Depuis deux décennies, les études sur la combustion du charbon se sont multipliées dans les secteurs industriels utilisant le charbon. Une course à la maîtrise de nouvelles technologies était lancée, et aujourd'hui de nouveaux procédés performants ont vu le jour. Parmi les nouvelles techniques qui existent en sidérurgie, l'injection de charbon aux tuyères du haut fourneau dans un vent froid et suroxygéné. La majorité des études expérimentales menées en laboratoire sur la combustion du charbon concerne surtout le cas du grain isolé. Il apparaît aujourd'hui que les connaissances acquises dans ce domaine précis ne sont pas forcément transposables au cas du nuage de grains. En effet, l'inflammation et la combustion d'un groupe de particules de charbon mettent en jeu des phénomènes nouveaux qu'il faut comprendre. Ce travail de thèse s'inscrit dans ce cadre et a pour but d'étudier les différents modes d'inflammation et de combustion d'un nuage de charbon en tenant compte du rôle de plusieurs paramètres : teneur en oxygène, température de paroi, température du vent et densité du nuage. La première partie de ce travail avait pour but de mettre au point un montage expérimental capable de fabriquer des nuages de charbon reproductibles et par la suite analyser leur inflammation et combustion à l'aide d'un pyromètre optique à trois longueurs d'onde. Cette étude a été complétée par une visualisation des nuages en combustion à l'aide d'une vidéo rapide. Il a été possible de définir certains paramètres caractéristiques au nuage : délai d'inflammation, durée de combustion et température moyenne de combustion. Ainsi, deux modes d'inflammation et de combustion limites ont pu être déterminés : inflammation homogène suivie d'une combustion en groupe et inflammation hétérogène ou chaque particule brûle individuellement. Selon les conditions expérimentales, on peut passer d'un mode à l'autre en modifiant un ou plusieurs paramètres. A ceci se rajoute une étude de modélisation de la combustion d'un grain isolé et d'un nuage de grains

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Durant, Yvon G. "Modélisation de la structuration des particules en émulsion". Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO10080.

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Abstract (sommario):

La polymerisation ensemencee dans les conditions d'equilibre thermodynamique fut l'objet d'une etude detaillee pour creer un modele complexe conduisant a la prediction de la morphologie des particules. Le modele tient compte de la distribution du monomere entre les differentes phases au travers des parametres d'interaction polymere/monomere a l'aide de la methode unifac. Un instrument a ete concu et developpe pour mesurer les tensions interfaciales entre les differentes phases. L'effet de la concentration en tensioactif, ainsi que l'influence des groupes de fin de chaines, ont ete etudies et modelises. Une surface topologique a ete creee pour representer toutes les differentes morphologies realisables dans les conditions d'equilibre thermodynamique, et est utilisee pour visualiser les plus stables. Le systeme experimental employe est une semence de polystyrene gonflee par le methacrylate de n-butyle et polymerisee dans diverses conditions. Plusieurs taux de gonflement ont ete utilises, ainsi que plusieurs concentrations en tensioactif (dodecyle sulfate de sodium), et plusieurs types et concentration d'amorceur (persulfate de potassium ou azo-bis-iso-butyronitrile). L'observation directe au microscope electronique a transmission des particules, marquees par le tetra oxyde de ruthenium, montre une correlation exceptionnelle des donnees experimentales avec les predictions du modele. Ce travail constitue, dans une large mesure, une approche nouvelle du controle de la morphologie des particules de latex

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Campana, Lorenzo. "Modélisation stochastique de particules non sphériques en turbulence". Thesis, Université Côte d'Azur, 2022. http://www.theses.fr/2022COAZ4019.

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Abstract (sommario):

Le mouvement de petites particules non-sphériques en suspension dans un écoulement turbulent a lieu dans une grande variété d’applications naturelles et industrielles. Par exemple, ces phénomènes impactent la dynamique des aérosols dans l’atmosphère et dans les voies respiratoires, le mouvement des globules rouges dans le sang, la dynamique du plancton dans l’océan, la glace dans les nuages ou bien la combustion. Les particules anisotropes réagissent aux écoulements turbulents de manière complexe. Leur dynamique dépend ainsi d’un large éventail de para- mètres (forme, inertie, cisaillement du fluide). Les particules sans inertie, dont la taille est inférieure à la longueur de Kolmogorov, suivent le mouvement du fluide avec une orientation généralement gouvernée par le gradient local de vitesse turbulente. Cette thèse est axée sur la dynamique de tels objets en turbulence en ayant recours à des méthodes Lagrangienes stochastiques. Le développement d’un modèle qui peut être utilisé comme outil prédictif dans le cadre de la dynamique de fluides numérique (CFD) au niveau industriel est d’un grand intérêt pour les applications concrètes en ingénierie. Par ailleurs, pour progresser dans le domaine de la médecine, de l’environnement et des procédés industriels, il est nécessaire que ces modèles atteignent un compromis acceptable entre simplicité et précision. La formulation d’un modèle stochastique pour l’orientation de telles particules est tout d’abord présentée dans le cadre d’un écoulement turbulent bidimensionnel avec un cisaillement homogène. Des simulations numériques directes (DNS) sont produites pour guider et évaluer la proposition de modèle. Les questions abordés dans ce travail portent sur la représentation de formes analytiques du modèle, sur les effets des anisotropies inclues dans le modèle, et sur l’extension de la notion de dynamique rotationnelle dans le cadre de cette approche stochastique. Les résultats obtenus avec le modèle, comparés avec la DNS, produisent une réponse qualitative acceptable, même si ce modèle diffusif n’est pas conçu pour reproduire les caractéristiques non-gaussiennes des expériences numériques (DNS). L’extension au cas tridimensionnel du modèle d’orientation pose le problème de son implé- mentation numérique efficace. Dans ce travail, un schéma numérique capable de simuler la dynamique d’orientation de telles particules, à un coût de calcul raisonnable, est introduit. La convergence de ce schéma est également analysée. Pour ce faire, un schéma fondé sur la décomposition de la dynamique a été développé pour résoudre les équations différen- tielles stochastiques (EDS) de rotation de ces particules. Cette décomposition permet de surmonter les problèmes d’instabilité typiques de la méthode Euler–Maruyama; on a ainsi obtenu une convergence en norme L2 d’ordre 1/2 et une convergence faible d’ordre 1, comme classiquement attendu. Enfin, le schéma numérique a été implémenté dans un code CFD industriel (Code_Saturne). Ce modèle a ensuite été utilisé pour étudier l’orientation et la rotation de particules anisotropes sans inertie dans le cas d’un écoulement turbulent inhomogène, à savoir un écoulement de canal plan turbulent. Cette application dans un cas pratique a permis de mettre en evidence deux difficultés liées au modèle : d’abord, l’implémentation numérique dans un code industriel, ensuite la capacité du modèle à reproduire les expériences numériques obtenues par DNS. Ainsi, le modèle stochastique Lagrangien pour l’orientation de sphéroïdes implémenté dans Code_Saturne permet de reproduire, avec certaines limites, les statistiques d’orientation et de rotation de sphéroïdes mesurées dans la DNS
The motion of small non- spherical particles suspended in a turbulent flow is relevant for a large variety of natural and industrial applications such as aerosol dynamics in respiration, red blood cells motion, plankton dynamics, ice in clouds, combustion, to name a few. Anisotropic particles react on turbulent flows in complex ways, which depend on a wide range of parameters (shape, inertia, fluid shear). Inertia-free particles, with size smaller than the Kolmogorov length, follow the fluid motion with an orientation generally defined by the local turbulent velocity gradient. Therefore, this thesis is focused on the dynamics of these objects in turbulence exploiting stochastic Lagrangian methods. The development of a model that can be used as predictive tool in industrial computational fluid dynamics (CFD) is highly valuable for practical applications in engineering. Models that reach an acceptable compromise between simplicity and accuracy are needed for progressing in the field of medical, environmental and industrial processes. The formulation of a stochastic orientation model is studied in two-dimensional turbulent flow with homogeneous shear, where results are compared with direct numerical simulations (DNS). Finding analytical results, scrutinising the effect of the anisotropies when they are included in the model, and extending the notion of rotational dynamics in the stochastic framework, are subjects addressed in our work. Analytical results give a reasonable qualitative response, even if the diffusion model is not designed to reproduce the non-Gaussian features of the DNS experiments. The extension to the three-dimensional case showed that the implementation of efficient numerical schemes in 3D models is far from straightforward. The introduction of a numerical scheme with the capability to preserve the dynamics at reasonable computational costs has been devised and the convergence analysed. A scheme of splitting decomposition of the stochastic differential equations (SDE) has been developed to overcome the typical instability problems of the Euler–Maruyama method, obtaining a mean-square convergence of order 1/2 and a weakly convergence of order 1, as expected. Finally, model and numerical scheme have been implemented in an industrial CFD code (Code_Saturne) and used to study the orientational and rotational behaviour of anisotropic inertia-free particles in an applicative prototype of inhomogeneous turbulence, i.e. a turbulent channel flow. This real application has faced two issues of the modelling: the numerical implementation in an industrial code, and whether and to which extent the model is able to reproduce the DNS experiments. The stochastic Lagrangian model for the orientation in the CFD code reproduces with some limits the orientation and rotation statistics of the DNS. The results of this study allows to predict the orientation and rotation of aspherical particles, giving new insight into the prediction of large scale motions both, in two-dimensional space, of interest for geophysical flows, and in three-dimensional industrial applications

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Darcy, Pierre. "Modélisation du fonctionnement d'un filtre à particules catalysé". Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066129.

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Calba, Cécile. "Interaction entre une impulsion lumineuse ultra-brève et un nuage dense de particules : simulations numériques et expériences". Rouen, 2008. http://www.theses.fr/2008ROUES029.

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Abstract (sommario):

Les métrologies mises en œuvre pour caractériser les écoulements diphasiques font très largement appel à des méthodes optiques non intrusives (PDA, PIV, diffractométrie, turbidimétrie, …) qui reposent sur l’hypothèse de diffusion simple. Elles sont alors inopérantes dans les milieux denses où la diffusion multiple est prépondérante et brouille le signal. Ce travail vise à étudier le potentiel des impulsions lumineuses ultra-brèves et d’une détection résolue en temps pour repousser cette limitation. Avec un tel éclairage, la lumière diffusée dans un milieu se répartit temporellement en fonction des différents trajets optiques empruntés. On peut alors isoler les photons directement transmis appelés photons balistiques des photons diffusés dans le cas d’une détection vers l’avant. Les phénomènes de diffusion résolus en temps ont été quantifiés à l’aide d’outils numériques. Un code de Monte Carlo a été construit. Il utilise les caractéristiques optiques de diffusion simple décrivant l’interaction entre une particule et une impulsion de durée arbitraire obtenues par théorie de Lorenz-Mie ou par séries de Debye. Ce code a pour originalité de prendre en compte les délais temporels dus à l’interaction entre l’impulsion incidente et les particules, en plus des délais dus aux distances inter-particulaires. Ce code montre tout son intérêt pour les grosses particules (50-150 µm). Dans le cas de petites particules (inférieures à 5 µm), un algorithme simplifié de semi Monte Carlo tenant en compte les effets de polarisation peut être utilisé, en ne considérant que les distances inter-particulaires. Des expériences ont été menées sur des solutions étalons très concentrées de particules (polystyrène ou verre) dans l’eau, avec un système femtoseconde. Des comparaisons entre calculs et expériences montrent un très bon accord. Des mesures de concentration et de taille de particules jusqu’à des épaisseurs optiques de 20 ont été réalisées et les perspectives métrologiques de ce travail discutées
Metrologies used to characterize two-phase flows are often based on non intrusive optical techniques (PDA, PIV, diffractometry, turbidimetry, …), which use single scattering hypothesis. Their are ineffective in dense media where multiple scattering is predominant and scrambles the signal. This work is dedicated to study the potential of ultra-short light pulses to overpass this limitation, in association with a time-resolved detection. With this kind of illumination, scattered light is temporally divided versus different optical paths. Direct photons called ballistic photons are distinguished to scattered photons in forward detection. Time-resolved scattering phenomena have been quantified with help of numerical tools. An Monte Carlo code has been built. It uses single scattering characteristics describing interaction between one particle and an ultra-short pulse, obtained by Lorenz-Mie theory or Debye series. The originality of this code is to take into account the interaction time between incident pulse and particles, added to the propagation time between the scattered centers. This code is interesting for large particles (50-150 µm). In small sized particles case (small than 5 µm) a simplified semi Monte Carlo algorithm taking into account polarization can be uses, taking into account only propagation time between the scattered centers. Experiments have been made using a femtosecond system on dense calibrated solutions of particles (polystyrene or glass) immersed in water. Comparisons between computations and experiments show a good agreement. Concentration and particle size measurements have been demonstrated for optical depths until 20 and metrological perspectives are discussed

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Vignal, Laure Borée Jacques Roig Véronique. "Chute d'un nuage de particules dans une turbulence diffusive étude des couplages entre phases par diagnostics optiques /". Toulouse : INP Toulouse, 2007. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000394.

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Vignal, Laure. "Chute d'un nuage de particules dans une turbulence diffusive : étude des couplages entre phases par diagnostics optiques". Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. https://hal.science/tel-04575015.

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Abstract (sommario):

Ce travail expérimental porte sur la caractérisation des interactions turbulence-particules solides : dispersion, formation et effet des amas de particules sur l'écoulement porteur. L'écoulement monophasique gazeux est créé par un jet d'air confiné dans un tube fermé en son sommet. Une zone proche de la turbulence homogène isotrope s'y développe. L'écoulement diphasique est obtenu en injectant des particules uniformément par le haut du tube. Nous mesurons simultanément les champs de vitesse des particules et du fluide par une méthode optique couplant PIV 2D2C et une méthode de PTV développée dans cette étude. Un régime de concentration préférentielle (avec formation d'amas) apparaît dans l'écoulement. Malgré le faible chargement solide, la dynamique collective des particules entraîne une forte modification de la turbulence du fluide et du mouvement relatif moyen des particules. Un modèle qui rend compte de ces effets est proposé
This experimental study concerns the characterization of the turbulence-particles interactions : dispersion, clusters generation and effects on the carrier flow. The experimental apparatus consists in a vertical jet confined in a tube closed at the top section. The single-phase flow presents a region near homogeneous and isotropic turbulence. In the two-phase flow, we inject particles uniformly at the top of tube. We have developed a PIV/PTV 2D2C methodology to measure simultaneously the velocity fields of both phases. We notice a generation of clusters of particles by preferential concentration. In spite of two-phase flow with low volume fraction of particles, the clusters dynamics leads to a strong modification of the settling velocity of the particles and of the carrier flow turbulence. A model that represents these effects is discussed

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Chaperon, Thomas. "Segmentation de nuage de points 3D pour la modélisation automatique d'environnements industriels numérisés". Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009385.

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Abstract (sommario):

Le contexte de ce travail est la modélisation CAO "tel que construit" de grandes structures industrielles numérisées (usine, ...). L'environnement existant est tout d'abord numérisé à l'aide d'un scanner laser. Les données ainsi obtenues prennent la forme d'un nuage de points 3D non-structuré et non-homogène. L'étape suivante consiste à segmenter ce nuage de points et reconstruire les différentes surfaces constituant le modèle CAO de la scène. Les environnements industriels génèrent des scènes complexes par le nombre de données et d'éléments présents, mais qui se décrivent par des primitives géométriques simples: plan, sphère, cylindre, cône, tore. Les outils actuels traitant les nuages de points 3D ne permettent pas de réaliser cette segmentation de manière automatique.

Dans cette thèse, des algorithmes ont été développés dans ce but. L'attention a en particulier été portée sur la segmentation des lignes de tuyauterie. Les solutions logicielles implémentées dans ce cadre ont été validées par des tests auprès d'utilisateurs experts des outils actuels. Les méthodes développées se caractérisent par l'utilisation au cours de la segmentation de primitives géométriques contraintes, issues de connaissances "métier" (par exemple relations de continuité ou de tangence). L'ajustement de primitive géométrique est un élément de base au sein de ces travaux. Les procédés mis en œuvre, qui utilisent une définition véritablement géométrique des primitives, montrent de bonnes performances en pratique. D'autre part, l'un des problèmes majeurs concerne les moyens de valider le modèle ajusté. La question de la validation de modèle géométrique a été examinée. Nous présentons des méthodes originales construites à partir d'outils statistiques. Enfin, une autre contribution de cette thèse se situe au niveau des algorithmes d'extraction de primitives géométriques d'un nuage de points. Les méthodes présentées ont été appliquées dans le contexte des lignes de tuyauterie, mais semblent également pertinentes pour résoudre la question plus générale de la modélisation totalement automatique d'un environnement numérisé.

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Lombardo, Jean-Christophe. "Modélisation d'objets déformables avec un système de particules orientées". Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005000.

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Abstract (sommario):

L'étude présentée se situe dans un contexte de création d'animations par ordinateur à l'aide de modèles dits "générateurs". Nous présentons un nouveau modèle d'objet déformables basé sur l'utilisation d'un système de particules orientées. Nous présentons également une méthode permettant de créer semi-automatiquement ces objets déformable à partir d'une définition volumique de la géometrie des objets. Les systèmes de particules, crées pour pallier les lacunes de la modélisation géométrique classique, ont aujourd'hui un vaste domaine d'application. Le concept de particule orientée a été développé en tant qu'outil pour la modélisation de surfaces tridimensionnelles quelconques. Après avoir proposé une solution originale au problème des oscillations inhérent à la modélisation par système de particules (orientées ou non), nous présentons des nouvelles lois d'interaction anisotrope qui nous permettent de spécifier les propriétés des surfaces modélisées (telles que les courbures) et par la même d'obtenir un modèle d'objet déformable. Une extension de cette technique utilisant une enveloppe définie par des surfaces implicites est aussi présentée. Nous proposons ensuite un algorithme de reconstruction d'objets avec des particules orientées a partir de données tridimensionnelles. L'espace est le lieu d'un champ scalaire, et la surface de l'objet est définie par une valeur remarquable de ce champ. A partir de quelques paramètres-utilisateur spécifiant la densité d'échantillonnage voulue, nous construisons automatiquement un modèle déformable de la surface de l'objet. L'utilisation de particules orientées nous permet aussi de définir un échantillonnage adapté en fonction de la courbure locale directionnelle de l'objet. Les interactions entre les particules sont automatiquement définies, ne laissant à l'utilisateur que quelques paramètres simples à régler pour spécifier le comportement dynamique de l'objet. Finalement, nous présentons les bases d'une approche innovante de modélisation de muscle. Les lois d'interaction entre les particules orientées sont définies et devront être modifiées de façon à copier le comportement du muscle, aussi bien dans ses variations de forme que dans les forces exercées.

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Zheng, Xin. "Frittage de particules métalliques supportées : modélisation et analyse d'images". Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10309.

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Abstract (sommario):

Cette thèse est une contribution à la modélisation de la croissance de particules sur un substrat, et à la méthodologie de l'analyse d'images pour étudier la morphologie des particules. Elle est motivée par le frittage des particules des catalyseurs métalliques supportés. D'une part, nous avons modélisé quatre aspects du frittage: (1) l'interaction diffusive entre particules voisines; (2) la discontinuité du taux de croissance des particules; (3) la compétition entre la diffusion superficielle et le transfert interfacial d'atomes; (4) la variation discontinue de la longueur capillaire avec la taille des particules. Les simulations indiquent que ces aspects peuvent conduire aux effets suivants: l'élargissement de la distribution de tailles des particules, l'apparition d'une distribution bimodale et la variation de l'exposant de la loi de puissance qui décrit la diminution de l'aire totale des surfaces des particules. D'autre part, une nouvelle méthode efficace a été établie pour identifier (extraire, puis séparer) par ordinateur les particules irrégulières (ou les objets similaires) à partir d'une image (de microscopie électronique) comportant un fond non uniforme et avec bruit, afin de caractériser quantitativement leur morphologie. L'extraction est fondée sur un principe de germination et croissance du fond, et la séparation est complétée par transformation et partage de l'image des particules déjà extraites.

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Nguyen, Thanh Hai. "Modélisation numérique et rhéologie des matériaux à particules déformables". Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT273/document.

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Abstract (sommario):

Les matériaux à particules hautement déformables sont des formes complexes de matière avec de nombreuses applications en chimie, pharmacie, cosmétique et agro-alimentaire. L’effet conjugué du désordre et des grandes déformations des particules conduit à des propriétés mécaniques nouvelles par rapport aux matériaux à particules indéformables. En particulier, la compressibilité et la résistance au cisaillement sont contrôlées par une combinaison de réarrangements et de changement de forme des particules. Dans ce travail de thèse, nous avons développé une approche numérique originale pour la simulation de ces systèmes. Pour permettre aux particules de se déformer indéfiniment, nous avons modélisé chaque particule par un agrégat de particules primaires sans frottement qui interagissent par une force d’attraction de type Lennard-Jones et une contrainte de non-interpénétration. La dissipation d’énergie par collisions inélastiques entre les particules primaires confère un caractère plastique aux déformations des particules. Nous avons utilisé ce modèle pour étudier les propriétés de compaction et de cisaillement de ces systèmes. Nos résultats ont permis de mettre en évidence le caractère non-linéaire de la compressibilité lorsque la compacité progressivement augmente au-delà de celles des assemblages de particules indéformables. Sous cisaillement, un état critique est atteint avec une dilatance contrôlée par la pression de confinement. Dans cet état, nous avons exploré les distributions des formes des particules, les textures et les distributions des forces pour différentes valeurs de la pression. Nous avons également comparé la compressibilité simulée par l’approche développée avec celle obtenue par la Méthode de Points Matériels (MPM) en utilisant des particules élastiques
Soft-particle materials are complex forms of matter that occur in numerous applications in chemical, pharmaceutical, cosmetic and food products. Joint effects of disorder and large particle deformations lead to novel mechanical properties that differ from those of rigid-particle materials. In particular, the compressibility and shear resistance depend on both particle rearrangements and their shape change. In this doctoral work, we developed an original approach for numerical simulation of these systems. To allow the particles to deform without breakage, each particle is modeled as an aggregate of frictionless primary particles interacting via a Lennard-Jones attraction force and impenetrability constraints. Energy dissipation by inelastic collisions between primary particles leads to the plastic nature of particle deformations. This model was used to investigate the compaction and shear behavior of soft-particle systems. We find that the compressibility is strongly nonlinear as the packing fraction increases beyond that of a random close packing of rigid particles. In continuous shearing, a critical state is reached with a dilatancy that depends on the confining pressure. In this state, we investigate the shear resistance, distributions of particle shapes, fabric properties and inter-particle forces as a function of the confining pressure. We also compare our results with those obtained by using the Material Point Method (MPM) with elastic particles

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Vu, Thi-Lo. "Milieux Granulaires à Particules Molles : Modélisation Expérimentale et Numérique". Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTS100/document.

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Abstract (sommario):

Cette thèse porte sur l'étude de milieux granulaires constitués de particules molles. Elle s'appuie d'une part sur la méthode de corrélation d'images numériques (DIC) et d'autre part sur des simulations associant la méthode des éléments finis (FEM) et la méthode de Dynamique des Contacts (CD) permettant de tenir compte de la déformabilité élevée des particules et des interactions entre particules. Pour une large gamme de matériaux complexes (élastique, plastique et mousse solide), l'étude préliminaire de particules uniques comprimées radicalement valide la technique de DIC pour les mesures des champs de déformation, et pour la détermination de l'énergie de déformation pour des matériaux élastiques. Des grandeurs macroscopiques et micro-structurales tels que la compacité, la coordinence, l'énergie élastique, la densité de la probabilité de force de contact ainsi que de la densité d'énergie sont mesurées, et comparées entre les résultats numériques et expérimentaux en particulier dans le régime où les déformations des particules sont d'amplitudes finies. L'accord quantitatif entre ces approches permet de valider à la fois la méthode expérimentale pour l'étude de milieux granulaires à particules déformables, et d'autre part l'approche numérique. Forts de ces résultats, nous avons mené une étude numérique de la compression uniaxiale d'un assemblage de cylindres Néo-Hookéens. L'effet du frottement sur les paramètres macroscopiques et mico-structuraux est déterminé, y compris lorsque la compacité du système est proche de 100%
This thesis deals with the study of granular media composed of soft particles. It relies on the one hand on the method of Digital Image Correlation(DIC) and on the other hand, on simulations coupling the Finite Element Method and the Contact Dynamics method, taking into account the high deformability of particles and interactions between particles. For a wide range of complex materials (elastic, plastic and solid foam), the preliminary study of radially compressed single particles validates the DIC technique for strain field measurements, and for the determination of the strain energy for elastic materials. Macroscopic and micro-structural quantities such as packing fraction, coordination, elastic energy, probability density of the contact force as well as strain energy density, are measured and compared between the numerical and experimental results in particular in the regime where the deformations of the particles are large. The quantitative agreement between these approaches makes it possible to validate both the experimental method for the study of granular media with deformable particles, and the numerical approach. Based on these results, we conducted a numerical study of the uniaxial compression of a Neo-Hookean cylinder assembly. The effect of friction on the macroscopic and mico-structural parameters is determined, even when the packing fraction of the system is close to 100%

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Hantal, György. "Modélisation de l'adsorption sur des particules solides dans l'atmosphère". Besançon, 2010. http://www.theses.fr/2010BESA2026.

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Abstract (sommario):

During the last decades growing attention has been paid to the atmospheric solid particles. The most abundant atmospheric solid particles are ice and soot. Their influence on the atmosphere might certainly by very complex : On one hand, these particles may modify the composition of the gas phase by absorbing various species; on the other hand, they might induce heterogeneous reactions different from those taking place in the gas phase. Since atmospheric processes are difficult to observe, theoretical methods may contribute to better understanding and characterising these processes. My Ph. D. Research has three main subjects. The first one concerns the absorption of volatile organic compounds, which ahs been studied by the Grand Canonical Monte Carlo method. This simulation technique allows us to obtain directly the absorption isotherm of different compounds by varying their chemical potential. I have used this method to simulate the absorption of acetone, formic acid and benzaldehyde on the surface of ice. The results agree excellently with the measured data, which shows clearly the relevance of the used theoretical method. Moreover, the molecular details have also been determined such as the interaction energy distributions of the absorbates as well as their preferred positions and orientations at the surface. The obtained results allow us also to interpret the different absorption mechanisms. My second research topic deals with the absorption of water on soot. The soot particles have been modelled by fullerene molecules of different size packed into each containing also holes modelling thus surface defects. The structure of the soot particles has been optimised by the reactive AIREBO potential. Further, I have determined the absorption isotherm of water on these particles by the GCMC method. My results show that morphological properties (the shape and the size) of the cavity inside the soot particle have an important role in the absorption processes : The more the cavity is spherical the more the absorption is effective. The presence of oxidised functional groups inside the cavity does not change the maximum number of water molecules that could be trapped in the cavity, but it enhances the affinity of water molecules for the soot. This results in the appearance of the absorbates in the cavity at lower pressure. The third topic is dedicated to the reactivity of soot particles in the atmosphere. The influence of soot particles on the oxidation reaction of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) by the OH radical has been studied by comparing it to the oxidation taking place in the gas place. To study systems containing a lot of carbon atoms such as soot and PAHs, a novel (kinetic and statistical) model has been developed and applied to the oxidation of benzene, naphthalene and anthracene. Interaction energies have been calculated by the SE-D method, which allows for a reasonably precise and computationally non-intensive description of the soot-PAH and PAH-OH interaction. The results show that on a perfect carbonaceous surface, the reactivity of the PAHs against the OH radical does not change significantly in the absorbed phase as compared to the gas phase
Depuis une dizaine d’années, une attention croissante a été prêtée à l’influencedes particules solides dans l’atmosphère. Les particules solides les plus abondantes dans l’atmosphère sont celles de glace et de suie. Leurs impacts sur l’atmosphère sont très probablement assez complexes : D’une part, ces particules peuvent modifier la composition de la phase gaz par l’adsorption de différentes espèces ; et d’autre part, elle peuvent également induire une réactivité hétérogène différente de la réactivité observée en phase gaz. Étant donné que les processus atmosphériques sont très difficilement observables, les méthodes théoriques peuvent servir à mieux lescaractériser. La recherche effectuée dans le cadre de ma thèse s’est concentrée autour de trois sujets principaux. Le premier concerne l’adsorption des composants organiques volatile sur la glace qui a été modélisée par la méthode Monte Carlo Grand Canonique (GCMC). Cette méthode de simulation permet d’obtenir directement l’isotherme d’adsorption d’espèces gazeuses sur la glace en variant leur potentiel chimique. J’aiutilisé cette méthode pour simuler l’adsorption de l’acétone, l’acide formique et le benzaldéhyde sur la surface de glace. L’excellent accord obtenu entre nos résultats et ceux des expériences montre toute la pertinence de l’approche théorique utilisée. De plus, les détails moléculaires de l’adsorption de ces trois composants ont été déterminés tels que les distributions d’énergie d’interaction des adsorbats ainsi que leurs positions et orientations préférentielles sur la surface de glace. Les résultats nous permettent donc d’interpréter complètement les différents mécanismes des processus d’ adsorption sur la glace. La deuxième partie de mon travail est l’étude de l’adsorption de l’eau sur les particules de suie. Les particules de suie ont été modélisées par les molécules de fullerène empilées les unes sur les autres et contenant des trous modélisant les défauts de la surface. La structure de ces particules de suie a été optimisée en condition réactive par le potentiel AIREBO. Puis, j’ai déterminé les isothermes d’adsorption de l’eau sur ces particules par la méthode GCMC. Mes résultats montrent que les propriétés morphologiques (la taille et la forme) de la cavité présente dans des particules jouent un rôle important dans les processus d’adsorption : Plus la cavité est sphérique plus l’adsorption est efficace. La présence des groupements chimiques oxygénés dans la cavité ne change pas la quantité totale des molécules d’eau qui peuvent être piégées dans les cavités, mais elle peut induire une affinité plus élevée des molécules d’eau pour la suie à très basse pression. Le troisième sujet est dédié à la réactivité des particules de suie dans l’atmosphère. Leur influence sur la réaction d’oxydation des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) par le radical OH a été étudiée en la comparant avec l’oxydation ayant lieu en phase gaz. Pour étudier des systèmes contenant un grand nombre d’atomes de carbone comme la suie et les HAP un nouveau modèle (cinétique et statistique) a été développée et appliquée pour l’oxydation du benzène, naphtalène et anthracène. Les énergies d’interaction ont été calculées par la méthode SE-D qui permet une description non-couteuse et raisonnablement précise des interactions suie–HAP et HAP–OH. Les résultats montrent que sur une surface parfaite carbonée la réactivité des HAP vis-à-vis du radical OH ne change pas significativement en phase adsorbée par rapport à la phase gaz

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Bénédet, Vincent. "Reconstruction volumique de nuage de points à l’aide de surfaces implicites". Dijon, 2006. http://www.theses.fr/2006DIJOS036.

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Abstract (sommario):

Cette thèse s'intéresse à la reconstruction d'objets définis par un nuage de points non structuré à l'aide de primitives implicites munies d'un squelette et d'une fonction de potentiel : les blobs. La méthode proposée tire son originalité par rapport à celles existantes de la volonté de fournir une solution automatisée pour reconstruire un objet fermé dont la surface échantillonnée nous est inconnue, dans le but d'obtenir non seulement sa surface, mais également son volume intérieur. Le parti pris d'utiliser les blobs pour la reconstruction s'est imposé à nous suite aux travaux antérieurs sur le calcul et la déformation à volume constant de telles primitives implicites. La méthode présentée dans le cadre de ce mémoire se déroule en trois phases. Tout d'abord, une voxelisation du nuage de points permet de définir un contour discret autorisant la définition d'un intérieur pour l'objet. Ensuite, le positionnement des blobs afin de remplir le volume repose sur un système multicouche issu de la voxelisation. Enfin, le mélange des primitives implicites à fonction de densité permet d'occuper la totalité du volume de l'objet. Néanmoins la fusion des blobs nécessite un contrôle du débordement au niveau de la surface et une vérification de l'exhaustivité du remplissage de l'objet. Au final, nous aboutissons à un objet reconstruit défini par une surface implicite résultant du mélange des blobs, celle-ci définissant à la fois le contour et le volume de la forme
This thesis deals with the rebuilding of objects defined by an unorganized set of points using skeleton-based implicit primitives with potential function : blobs. Proposed method finds its originality regarding existing ones with the will to provide an automatic solution to rebuild a closed object whose sampled surface is unknown, with the aim of obtaining not only its surface, but also its interior volume. The choice of using blobs for the reconstruction was binding on us following past research on calculation and the deformation to constant volume of such implicit primitives. The method presented within this document proceeds into three phases. First of all, a voxelisation of the cloud of points allows to define a discrete contour authorizing the definition of an interior for the object. Then, positioning the blobs in order to fill volume is based on a multi-layer system resulting from the voxelisation. At last, blending of implicit primitives with function of density allows to completely fill the volume of the object. Nevertheless, fusion of blobs requires a control of the overflow on surface and a checking of the exhaustiveness of the object's filling. Finally, we get a rebuilt object defined by an implicit surface resulting from the blending of blobs, this one defining at the same time contour and volume of the shape

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Konan, N'Dri Arthur. "Modélisation numérique stochastique des rebonds de particules sur parois rugueuses". Phd thesis, Toulouse, INPT, 2007. http://oatao.univ-toulouse.fr/7656/1/konan.pdf.

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Abstract (sommario):

Les interactions particules-paroi constituent un important mécanisme partiellement compris dans le cadre des écoulements turbulents diphasiques confinés et à inclusions dispersées. Pour les particules inertielles dont le mouvement est fortement influencé par les rebonds avec la paroi, la bonne prise en compte de ces interactions est cruciale pour une prédiction correcte des propriétés statistiques de l'écoulement. Une première étape à la compréhension des interactions particules/paroi a été de considérer des parois lisses. Cette hypothèse a permis non seulement l'élaboration de base de données de référence, mais aussi la mise en exergue des mécanismes intervenant au cours de ces rebonds et a conduit au développement de modèles eulériens pour les parois lisses (Sakiz & Simonin, 1999). Des investigations expérimentales récentes (Kussin & Sommerfeld, 2004 ; Benson et al., 2005) en canal montrent d'importantes modifications des propriétés statistiques de la phase dispersée d'un écoulement turbulent gaz-particules en raison de la rugosité des parois. Pour modéliser les collisions de particules avec une paroi rugueuse, le mécanisme de "Shadow Effect" proposé par Sommerfeld & Huber (1999), est le modèle lagrangien le plus satisfaisant en comparaison avec l'expérience. Dans le cadre de cette thèse, sa mise à contribution pour la dérivation de conditions aux limites eulériennes à la paroi s'est heurtée à un problème de fermeture lié aux très grands nombres de particules rasantes après le rebond, générées par ce modèle. Des simulations LES/DPS à bas nombre de Reynolds réalisées en canal, dans lesquelles l'effet de la rugosité des parois sur les particules est simulé à l'aide du "Shadow Effect Model" ont par ailleurs confirmé, à travers les fonctions de distribution des angles de rebonds des particules, cet aspect inattendu de ce modèle de paroi rugueuse. En outre l'interpretation des résultats des simulations, en s'appuyant sur l'approche aux moments (Simonin, 1996), a permis demieux appréhender et de proposer des mécanismes responsables des modifications des premiers moments de la phase dispersée. Pour palier les insuffisances du "Shadow Effect Model", nous avons développé un modèle lagrangien "Rough-Wall Multi-Collisions Model", basé sur une description stochastique de l'interaction particule/paroi rugueuse et intègre dans sa formulation des effets de rebonds multiples. Le modèle est d'abord validé par comparaison à des simulations LES/DPS en canal avec des rebonds multiples déterministes des particules sur les parois rugueuses géométriques du canal. Il est ensuite évalué dans le cadre de la simulation de l'étude expérimentale de Sommerfeld & Kussin (2004) en canal, à l'aide de simulations LES/DPS à grand nombre de Reynolds de la phase gazeuse. Le "Rough-Wall Multi-Collisions Model" est au final employé pour dériver des conditions aux limites eulériennes aux parois.

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Khettabi, Riad. "Modélisation des émissions de particules microniques et nanométriques en usinage". Mémoire, École de technologie supérieure, 2009. http://espace.etsmtl.ca/59/1/KHETTABI_Riad.pdf.

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Abstract (sommario):

L'usinage occupe une place privilégiée dans les procédés de mise en forme par sa nécessité et son large domaine d'application, mais il présente aussi un danger potentiel pour la santé et l'environnement à cause des aérosols qu'il génère. Ces aérosols peuvent êtres liquides (provenant des fluides de coupe) ou solides (particules métalliques émises lors de la coupe). Par conséquent, la réduction de la génération des particules devrait contribuer à protéger l'envirormement et améliorer la qualité de l'air dans les ateliers d'usinage. Dans notre étude, on s'est concentré sur l'usinage à sec pour des raisons économiques (coût des lubrifiants et de traitement des copeaux) et écologiques (toxicité des lubrifiants et des particules). L'objectif de ce travail est d'étudier et modéliser les émissions de particules métalliques lors de l'usinage en vue de les prédire et de les réduire à la source. L'approche retenue repose sur une analyse qui est faite conjointement de manière expérimentale et théorique, aux deux échelles microscopique et macroscopique à l'aide d'observations et de lois rhéologiques. Des essais ont été réalisés afin de déterminer l'influence des matériaux, géométrie de l'outil, et paramètres de coupe sur les émissions de fines et ultrafines particules en usinage. Ceci a fait l'objet des deux articles dont le premier a été déjà publié en avril 2007 {Material processing technology) et le deuxième soumis en juin 2008 {Materials engineering and performance). Pour limiter la génération des particules ou pour la prédire, il est essentiel de connaître sous quelles conditions elles sont formées. Dans un troisième soumis en Aoiàt 2008 {Materials engineering and performance), les mécanismes à la base de la formation des particules ont été identifiés et un modèle de prédiction est proposé. Ce modèle inclut la géométrie de l'outil, les propriétés des matériaux, les conditions de coupe et la segmentation des copeaux. Ce modèle est basé sur une nouvelle théorie hybride qui intègre les approches énergétiques et tribologiques (microfriction) et la déformation plastique pour quantifier la poussière générée. Ce modèle a été validé en utilisant des résultats expérimentaux de tournage orthogonal conduits sur l'alliage d'aluminium 6061-T6, des aciers AISI 1018 et AISI 4140, et la fonte grise. Un nouveau facteur caractérisant les émissions (aptitude d'un matériau ou d'un procédé à émettre des particules) par rapport à la masse de copeaux débité, nommé "Dust unit ou DM" a été introduit pour pouvoir comparer l'émissivité de différentes opérations.

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Sanchez, Stéphanie. "Modélisation de l'injection pariétale de particules dans un écoulement turbulent". Mémoire, Université de Sherbrooke, 2004. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1275.

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Abstract (sommario):

Le mémoire intitulé Modélisation de l’injection pariétale de particules dans un écoulement turbulent fait état de l’étude du mouvement de particules liquides dans un écoulement d’air en turbulence par le biais de modèles mathématiques résolus numériquement. Les résultats ainsi obtenus sont ensuite comparés avec succès avec des données expérimentales. Le domaine géométrique de l’étude de cet écoulement biphasique est une soufflerie horizontale de section octogonale. L’originalité de ce projet réside dans la résolution mathématique du problème, qui évite toute résolution des équations de Navier-Stokes. De plus, cette étude met l’emphase sur l’impact de la turbulence sur la trajectoire des particules liquides ainsi que sur l’étendue de leur dispersion. Ce mémoire est composé de 4 chapitres. Le premier prend soin d’indiquer au lecteur les méthodes de résolutions alternatives au problème posé. Puis, les modèles mathématiques et codes commerciaux employés par l’auteur lors de la résolution sont énoncés dans le second chapitre. Le chapitre 3 fait état des étapes de validation de l’étude et présente les résultats obtenus tout en les comparant avec ceux d’une étude expérimentale. Finalement, le dernier chapitre se veut la conclusion de l’étude et présente les travaux futurs. L’étude démontre que la dispersion de particules liquides dans un écoulement turbulent est fortement influencée par leur passage dans la couche limite. Ainsi, la dispersion calculée par le modèle ici développé est légèrement inférieure à celle calculée par le logiciel commercial FLUENT, car ce dernier génère des valeurs de turbulence très élevée dans la couche limite. Finalement, la comparaison avec des résultats expérimentaux a démontré que l’allure de la courbe de la dispersion des particules en fonction du temps est semblable à celle calculée numériquement.

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Desjonqueres, Philippe. "Modélisation lagrangienne du comportement de particules discrètes en écoulement turbulent". Rouen, 1987. http://www.theses.fr/1987ROUES004.

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Lyu, Jinming. "Modélisation numérique de la dynamique de particules molles en microcanaux". Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDM0002.

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Abstract (sommario):

Une vésicule est un système modèle utilisé pour comprendre le comportement dynamique en écoulement d’une particule molle fermée telle qu’un globule rouge. La membrane bicouche lipidique inextensible d’une vésicule admet une résistance d’élasticité en flexion. Lorsque dégonflée, c’est-à-dire pour un grand rapport surface sur volume, une vésicule présente des changements de formes remarquables. Des progrès significatifs ont été réalisés au cours des dernières décennies dans la compréhension de leur dynamique en milieu infini. Ce manuscrit s’intéresse à la transition de formes et à la migration latérale d’une vésicule dans des écoulements confinés. L’approche est numérique, basée sur une méthode aux éléments finis de frontière (BEM) isogéométrique. Partant d’une version existante pour les écoulements de Stokes non confiné, un code original est développé pour prendre en compte les parois de microcanaux de section transversale arbitraire. L’essentiel des études porte sur la dynamique d’une vésicule transportée par un écoulement de Poiseuille dans une conduite de section circulaire. Tout d’abord, nous examinons les formes typiques des vésicules, les différents modes de migration latérale et la structure de l’écoulement des lipides dans la membrane, en fonction des trois paramètres sans dimension caractéristiques : le volume réduit, le confinement et le nombre capillaire (de flexion). Les transitions de forme et le diagramme de phase de formes stables pour plusieurs volumes réduits sont obtenus dans l’espace (confinement, nombre capillaire). Ils montrent une extension de l’ensemble des morphologies de la vésicule. L’interaction complexe entre la paroi du tube, les contraintes hydrodynamiques et l’élasticité de flexion de la membrane conduit à une dynamique bien plus riche. Nous étudions ensuite, via une version axisymétrique du modèle, le comportement de la vésicule lorsque des conditions de confinement deviennent sévères et imposent des formes de vésicule axisymétriques. Un accent particulier est mis sur la prédiction de la mobilité de la vésicule et de la perte de charge additionnelle induite par la présence de la vésicule. Cette dernière est importante pour comprendre la rhéologie d’une suspension diluée. De plus, sur la base des résultats numériques du comportement proche du confinement maximal, nous établissons plusieurs lois d’échelle portant sur la vitesse de la vésicule et sa longueur, ainsi que sur l’épaisseur du film de lubrification. Enfin, nous présentons un modèle hybride BEM–coarse-graining permettant d’adjoindre un cytosquelette à une vésicule pour étendre nos études au cas des globules rouges. La modélisation coarse-graining du cytosquelette repose sur un réseau de ressorts identifié à l’ensemble des arêtes du maillage d’éléments finis de la membrane de la vésicule. Les résultats numériques montrent que ce modèle à deux composants vésicule–cytosquelette est capable d’extraire les propriétés mécaniques des globules rouges et de prédire sa dynamique dans les écoulements de fluide
Vesicles are a model system for understanding the dynamical behavior of a closed soft particle such as red blood cells (RBCs) in flows. The inextensible lipid bilayer membrane of a vesicle admits resistance to the bending elasticity, and its large surface-area-to-volume ratio allows the vesicle to exhibit remarkable shape changes in the dynamics even in a simple flow. Significant progress has been made over the past decades in understanding vesicle dynamics in unbounded Stokes flows. This manuscript deals with the numerical investigation of shape transition and lateral migration of 3D vesicles in wall-bounded Stokes flows by means of an isogeometric finite-element method (FEM) and boundary-element method (BEM). Starting from a previously reported isogeometric FEM-BEM simulations of the dynamics of soft particles (drops, capsule, and vesicle) in Stokes flows in free space, the original code is developed to account for microchannel walls of arbitrary cross-section. The present work focuses on the dynamics of a vesicle that is transported through a circular tube in a pressure-driven flow. First, we investigate typical vesicle shapes, different lateral migration modes, and flow structure onto vesicle membrane versus three independent dimensionless parameters, namely, the reduced volume, the confinement, and the (bending) capillary number. Shape transitions and the phase diagram of stable shapes for several reduced volumes are obtained in the (confinement, capillary number) space, showing an extension of the set of vesicle morphologies and rich vesicle dynamics owing to the intricate interplay among the tube wall, hydrodynamic stresses, and membrane bending. Secondly, we study, via an axisymmetric BEM, the hydrodynamics under high confinements in which the shape of the vesicle is expected to maintain axisymmetry. A particular emphasis is given to the prediction of the vesicle mobility and the extra pressure drop caused due to the presence of the vesicle, the latter having implications in the rheology of a dilute suspension. In addition, based on the numerical results of limiting behavior of quantities of interest near maximal confinement, we give various scaling laws to infer, for example, the vesicle velocity, its length, and the thickness of lubrication film. Finally, we present a coupled, hybrid continuum–coarse-grained model for the study of RBCs in fluid flows. This model is based on a combination of the vesicle model with a network of springs with fixed connectivity, representing the cytoskeleton. Numerical results show that this two-component vesicle–cytoskeleton model isable to extract the mechanical properties of RBCs and predict its dynamics in fluid flows

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Briard, Paul. "Caractérisation 3D d'un nuage de particules par imagerie interférométrique de Fourier : positions relatives 3D, tailles et indices de réfraction". Phd thesis, INSA de Rouen, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00846098.

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Dans ce mémoire, je propose une nouvelle technique optique de mesure de positions relatives 3D, tailles et indices de réfraction d'un ensemble de particules, éclairées par un faisceau laser plan pulsé : l'imagerie interférométrique de Fourier (FII). Dans le cadre de ce travail, les particules sont sphériques, homogènes transparentes et isotropes. Lorsque ces particules sont éclairées, elles se comportent comme des sources d'ondes lumineuses sphériques qui interférent entre elles. L'enregistrement des franges d'interférences et leur analyse par transformation de Fourier peut permettre d'accéder aux caractéristiques des particules. Dans ce mémoire, je décris l'influence des caractéristiques de particules sur les représentations spectrales des franges d'interférences crées par les couples de particules éclairées dans l'espace de Fourier 2D. Les franges d'interférences sont simulées numériquement en utilisant la théorie de Lorenz-Mie. Puis j'aborde le problème inverse en montrant comment il est possible de retrouver les caractéristiques des particules, en me servant de l'optique géométrique et du filtrage spatial par transformation de Fourier.

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Boufendi, Laïfa. "Origine et comportement d'un nuage dense de particules submicroniques dans une decharge : radiofrequence en milieu argon-silane basse pression". Orléans, 1994. http://www.theses.fr/1994ORLE2004.

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Abstract (sommario):

Ce travail porte sur differents aspects de physique et de physico-chimie associes a la generation de poudres dans les decharges radiofrequences (rf) basse pression en melange argon-silane. Ce phenomene constitue une source de contamination reconnue recemment comme tres critique dans les procedes de traitement de surfaces utilises dans l'industrie de la micro-electronique (circuits integres) et de la macro-electronique (ecran plat de visualisation). Un reacteur, equipe d'un ensemble de diagnostics, a ete specialement concu pour cette etude. Il est decrit en detail dans la premiere partie de cette these. La seconde partie est consacree a l'etude de l'apparition et de la croissance des particules par microscopie electronique en transmission et a travers l'analyse de leur morphologie. Cinq differentes phases dans la croissance ont ete identifiees. Cette etude est completee par la mise en uvre d'un nouveau diagnostic, base sur l'evaporation par laser des particules, permettant la detection des premieres cristallites qui apparaissent dans le plasma. La troisieme partie est quant a elle devolue a la caracterisation du plasma en presence et en l'absence de poudres. De meme que nous avons focalise notre interet sur le comportement collectif du nuage de particules dans le plasma

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Briard, Paul. "Caractérisation 3D d’un nuage de particules par imagerie interférométrique de Fourier : positions relatives 3D, tailles et indices de réfraction". Thesis, Rouen, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAM0023/document.

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Abstract (sommario):

Dans ce mémoire, je propose une nouvelle technique optique de mesure de positions relatives 3D, tailles et indices de réfraction d’un ensemble de particules, éclairées par un faisceau laser plan pulsé : l’imagerie interférométrique de Fourier (FII). Dans le cadre de ce travail, les particules sont sphériques, homogènes transparentes et isotropes. Lorsque ces particules sont éclairées, elles se comportent comme des sources d’ondes lumineuses sphériques qui interférent entre elles. L’enregistrement des franges d’interférences et leur analyse par transformation de Fourier peut permettre d’accéder aux caractéristiques des particules. Dans ce mémoire, je décris l’influence des caractéristiques de particules sur les représentations spectrales des franges d’interférences crées par les couples de particules éclairées dans l’espace de Fourier 2D. Les franges d’interférences sont simulées numériquement en utilisant la théorie de Lorenz-Mie. Puis j’aborde le problème inverse en montrant comment il est possible de retrouver les caractéristiques des particules, en me servant de l’optique géométrique et du filtrage spatial par transformation de Fourier
In this thesis, I propose a new optical technique for measuring 3D relative positions, sizes and refractive indices of a set of particles, which are illuminated by a plane and pulsed laser beam. In this work, the particles are spherical, transparent, homogeneous and isotropic. When these particles are illuminated, they have the behavior of sources of spherical light waves which interfere. The recording of interference fringes and analysisby Fourier transform can measure the characteristics of the particles. I describe the influence of particle characteristics on spectral representations of the interference fringes created by the pairs of particles illuminated in 2D Fourier space. The interference fringes are simulated numerically using the Lorenz-Mietheory. The inverse problem is approached by showing how it is possible to measure the characteristics of particles with geometrical optics and spatial filtering by Fourier transformation

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Bourcier, Lauréline. "Transport et dépôt de particules et radionucléides au puy de Dôme, France". Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00725978.

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Abstract (sommario):

Ce travail est une contribution à une meilleure connaissance des facteurs influençant la composition de l'atmosphère. La specificité de notre étude est de coupler, sur un ensemble de sites (puy de Dôme, Opme et Cézeaux), des observations sur la composition chimique et l'activité des radionucléides dans les différents compartiments nuage/pluie/aérosol. Nous observons, dans la phase aérosol, des concentrations ioniques et carbonées et une activité de radionucléides plus élevées l'été que l'hiver au puy de Dôme. L'étude des pluies indique que l'activation et le lessivage des particules sont des facteurs prépondérants dans la composition de la pluie. Ceci est confirmé par une étude des facteurs environnementaux et structurels des pluies qui ne semblent pas influencer de façon significative les rapports de lessivage. Notre travail met en avant le rôle de transport longue distance de polluants particulaires dans la composition de la phase liquide atmosphérique.

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Bessagnet, Bertrand. "Modélisation de l'aérosol carboné : cas particulier des particules fractales de combustion". Toulouse 3, 2000. http://thesesups.ups-tlse.fr/3778/.

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Abstract (sommario):

Depuis une trentaine d'années environ, les pays industrialisés pnt pris conscience des risques pour l'avenir de notre atmosphère si rien n'était entrepris pour modifier notre comportement vis à vis de l'environnement. A cet égard, l'étude des particules d'aérosols est nettement en retard par rapport à celle de la phase gazeuse. Elle est en effet beaucoup plus complexe par rapport à la phase gazeuses de l'atmosphère : sources et distributions spatio-temporelles plus localisées, nécessaire traitement à la fois de leur granulométrie et d eleur chimie, chimie hétérogène de surfaces "imparfaites et sales" (compte tenu des nombreuses espèces chimiques présentes dans l'atmosphère), intégration dans leur composition des caractéristiques chimiques des divers milieux rencontrés lors de leur transport, etc. . . Par ailleurs, des bases de données expérimentales existent, parfois très détaillées localement, souvent peu documentées quant aux distributions spatiales. Les réseaux de mesures commencent à peine à intégrer les particules dans leur indice de qualité de l'air (indice ATMO en France), sous la forme de normes telles que PM2. 5 (masse des particules de diamètre inférieur à 2. 5 μm) ou PM10. Une première partie sera consacrée à une synthèse bibliographique sur l'aérosol carboné ; une analyse de sa composition, de sa structure et de son comportement physico-chimique sera évoquée. Cette partie préparera un deuxième chapitre, dédié à l'élaboration et à la présentation d'outils numériques permettant de décrire l'ensemble des processus chimiques et microphysiques en jeu. Il sera notamment question de modéliser la formation d'espèces secondaires condensables, formées par photooxydation dans l'atmosphère (transferts Gaz/particule). Une approche novatrice de l'aérosol, prenant en compte la morphologie des particules, sera proposée. En effet, la communauté scientifique a décrit jusqu'àprésent les différents processus en considérant des particules sphériques. Bien que cette approche soit classique pour la formulation des processus, il nous a paru important d'introduire un paramètre fractal de morphologie dans la description de ces processus. En effet, nous verrons que l'aire d'échange gaz/particules est d'une importance capitale dans les processus de chimie hétérogène (absorption, catalyse de surface, etc. . . ). Le paramètre de dimension fractale permet ainsi de quantifier le rapport surface/volume des particules. L'importance de la contribution des sources mobiles sur la charge totale de matière particulaire en zone urbaine, nous a amené à étudier l'évolution des particules émises par un véhicule. Dans des conditions réelles d'émission, le modèle de particules fractales permet de suivre l'evolution des particules (compositions, tailles, etc. . . ) du pot d'échappement vers le milieu ambiant. Nous verrons en effet que les particules de combustion sont particulièrement bien décrites par l'approche fractale. Des analyses de sensibilité seront présentées. L'impact de la teneur en souffre des carburants sera notamment analysé, qui permettra d'expliquer l'apparition, observée par certains auteurs, de nanoparticules à l'échappement. Au vu de ces effets néfastes sur les systèmes catalytiques, le soufre est impliqué dans les futures régulations des carburants d'ici à 2004 en Europe et aux Etats-Unis
In the last three decades, industrialized countries have become aware of the risks to the future of our atmosphere if nothing was done to change our behaviours on our environment. In this perspective, the study of the airborne aerosol particles is clearly lagging behind that of the gas phase. Processes are indeed much more complex compared to the gaseous phase: sources, spatial and temporal distributions more localized, necessary treatment of both their particle size and chemistry, heterogeneous chemistry of "imperfect and dirty" surfaces (considering the many chemical species present in the atmosphere), integration of the chemical characteristics into their composition of the various media encountered during their transport, etc. . . Measurement networks are only just starting to implement particles into their strategy and air quality index (ATMO index in France); standards such as PM2. 5 (mass of particles smaller than 2. 5 μm) or PM10 have been then defined. The first part of this research work is devoted to a bibliographic synthesis on the carbonaceous aerosol; an analysis of its composition, structure and physico-chemical behaviour is discussed. This section introduces a second chapter, dedicated to the development and presentation of numerical tools to describe all chemical and microphysical processes involved. The formation of condensable secondary species is particularly discussed, they are produced by photooxidation in the atmosphere (gas / particle transfers). An innovative aerosol modelling approach, considering particle morphology, is proposed. Indeed, the scientific community has described up to now the different processes assuming spherical particles. Although this approach is classic for the formulation of processes, it seemed important to introduce a fractal morphology parameter into the description of these processes. Indeed, we see that the gas / particle exchange surface is of major importance for heterogeneous chemistry processes (absorption, surface catalysis, etc. ). The fractal dimension parameter thus makes it possible to quantify the surface / volume ratio of particles. The importance of mobile sources contribution on the total load of particulate matter in urban areas has driven us to study the evolution of particles emitted by a single vehicle. In actual emission conditions, the fractal particle model tracks the evolution of the particles (compositions, sizes, etc…) from the exhaust pipe to the ambient environment. We observe that combustion particles are particularly well described by the fractal approach. Sensitivity analyses are presented. The impact of the sulphur content of fuels is analysed, which will explain the outbreak of nanoparticles at the exhaust, phenomenon observed by some authors. Due to these adverse effects on catalytic systems, sulphur is involved in future fuel regulations by 2004 in Europe and the United States

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Dorogan, Kateryna. "Schémas numériques pour la modélisation hybride des écoulements turbulents gaz-particules". Phd thesis, Aix-Marseille Université, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00820978.

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Abstract (sommario):

Les méthodes hybrides Moments/PDF sont bien adaptées pour la description des écoulements diphasiques turbulents, polydispersés, hors équilibre thermodynamique. Ces méthodes permettent d'avoir une description assez fine de la polydispersion, de la convection et des termes sources non-linéaires. Cependant, les approximations issues de telles simulations sont bruitées ce qui, dans certaines situations, occasionne un biais. L'approche alternative étudiée dans ce travail consiste à coupler une description Eulerienne des moments avec une description stochastique Lagrangienne à l'intérieur de la phase dispersée, permettant de réduire l'erreur statistique et d'éliminer le biais. La mise en oeuvre de cette méthode nécessite le développement de schémas numériques robustes. Les approches proposées sont basées sur l'utilisation simultanée des techniques de relaxation et de décentrement, et permettent d'obtenir des approximations stables des solutions instationnaires du système d'équations aux dérivées partielles, avec des données peu régulières provenant du couplage avec le modèle stochastique. Une comparaison des résultats de la méthode hybride Moments-Moments/PDF avec ceux issus de la méthode hybride ''classique'' est présentée en termes d'analyse des erreurs numériques sur un cas de jet co-courant gaz-particules.

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Mac, Thi-Bich-Ngoc. "Modélisation des suspensions de particules actives : application à la motilité séminale". Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2581/.

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Abstract (sommario):

Dans cette thèse, nous étudions le comportement collectif de particules auto-propulsées. Ce travail comporte trois parties. Dans la première partie, nous considérons un modèle individu-centré pour les particules d'auto rotation interagissant par une règle d'alignement et étudions leurs limites macroscopiques. Deux cas de sealing ont été étudiés. Dans le cas de petite vitesse angulaire, le modèle obtenu est une légère modification du modèle " Hydrodynamique auto-organisé " qui avait été introduit précédemment par Degond et Mostch. Dans le cas de grande vitesse angulaire, le modèle obtenu est plus compliqué. Une étude préliminaire de la stabilité linéaire a été également proposée. Dans la deuxième partie, nous étudions un modèle macroscopique du système de particules auto-propulsées interagissant avec leurs voisins par une règle d'alignement et de répulsion. Nous fournissons une validation numérique de ce modèle en le comparant avec le modèle individu centré. L'existence de solutions du modèle macroscopique à deux dimensions est prouvée. La dernière partie est consacrée à l'étude expérimentale du comportement collectif de robots auto-propulsés dans une enceinte annulaire confinée
In this thesis wc study collective motions of self-propelled particles. This work consists of three parts. In the first part, we consider an lndividual-Based Model for self-rotating particles interacting through local alignment and investigate its macroscopic Iimit. We study the mean-field kinetic and hydrodynamic limits of this system within two different scalings. In the small angular velocity regime, the resulting model is a slight modification of the " Self-Organised Hydrodynamic " model which has been previously inltroduced by Degond and Motsch. In the large angular velocity Case, the macroscopic model obtained is more complex. A preliminary study of the linearized stability is proposed. In the second part, we study a macroscopic model for a system of self-propelled particles which interact with their neighbors via alignment and repulsion. We provide a numerical validation of the continuum model by comparison with the particle model. The existence of local solutions of this macroscopic model is also studied. The last part concerns experimental investigation of collective behavior of simple robots in a confined ring

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Nje, Nje Christian. "Etude numérique de l'évaporation instationnaire d'un nuage de gouttes multicomposants". Rouen, 2000. http://www.theses.fr/2000ROUES022.

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Abstract (sommario):

Les comportements dus à la présence dans une goutte d'un mélange de fluides et les interactions avec les gouttes voisines sont mis en évidence grâce au développement d'un outil numérique. Une première étape dans l'élaboration du code concerne un modèle d'évaporation quasi-stationnaire d'une goutte multicomposants isolée. Il intègre les variations des propriétés physiques dans les phases liquide et gazeuse avec la température et la concentration ainsi que le chauffage et la diffusion transitoire des espèces dans la goutte. Des comparaisons avec des expériences valident le modèle pour des gouttes mono- et bi-composants. Un balayage paramétrique en terme de température ambiante, de composition des gouttes et la prise en compte des propriétés physiques a été effectué et permet une meilleure compréhension des mécanismes complexes et compétitifs mis en jeu au cours du processus d'évaporation d'une goutte isolée. L'évaporation de gouttelettes en interaction dans un nuage à l'aide d'un modèle basé sur la notion de sphère d'influence est étudiée. Deux étapes sont définies dans la résolution des équations de conservation : la première consiste a résoudre l'ensemble des équations à l'intérieur de la sphère d'influence, la seconde consiste à résoudre les équations de conservation globales du nuage. Les équations de diffusion instationnaires sont alors résolues du centre de la goutte jusqu'à la surface de la sphère d'influence. Les comparaisons des prédictions du modèle quasi-stationnaire de gouttes isolées avec celle du modèle instationnaire de gouttes dans un nuage très dilué ont permis une validation partielle de la règle du tiers. Le cas de gouttes en évaporation dans un gaz à température modérément élevée a permis de dégager les comportements généraux d'un nuage de gouttes en évaporation. L'effet de l'espacement initial des gouttes met en évidence des possibilités de saturation et d'arrêt de la vaporisation.

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Helbling, Marc. "Sculpture virtuelle par système de particules". Thesis, Rouen, INSA, 2010. http://www.theses.fr/2010ISAM0030/document.

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Abstract (sommario):

La 3D s'impose comme un nouveau média dont l'adoption généralisée passe par la conception d'outils, accessibles au grand public, de création et de manipulation de formes tridimensionnelles quelconques. Les outils actuels reposent fortement sur la modélisation sous-jacente des formes, généralement surfacique, et sont alors peu intuitifs ou limitatifs dans l'expressivité offerte à l'utilisateur.Nous souhaitons, dans ces travaux, définir une approche ne présentant pas ces défauts et permettant à l'utilisateur de se concentrer sur le processus créatif. En nous inspirant de l'utilisation séculaire de l'argile, nous proposons une approche modélisant la matière sous forme lagrangienne.Une forme est ainsi décrite par un système de particules, où chaque particule représente un petit volume du volume global.Dans ce cadre lagrangien, la méthode Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) permet l'approximation de grandeurs physiques en tout point de l'espace. Nous proposons alors une modélisation de matériaux à deux couches, l'une décrivant la topologie et l'autre décrivant la géométrie du système global.La méthode SPH permet, entre autres, d'évaluer la densité de matière. Ceci nous permet de définir une surface implicite basée sur les propriétés physiques du système de particules pour redonner un aspect continu à la matière.Ces matériaux peuvent alors être manipulés au moyen d'interactions locales reproduisant le maniement de la pâte à modeler, et de déformations globales. L'intérêt de notre approche est démontrée par plusieurs prototypes fonctionnant sur des stations de travail standard ou dans des environnements immersifs
3D is emerging as a new media. Its widespread adoption requires the implementation of userfriendly tools to create and manipulate three-dimensional shapes. Current softwares heavily rely on underlying shape modeling, usually a surfacic one, and are then often counter-intuitive orlimiting. Our objective is the design of an approach alleviating those limitations and allowing the user to only focus on the process of creating forms. Drawing inspiration from the ancient use of clay,we propose to model a material in a lagrangian description. A shape is described by a particles system, where each particle represents a small fraction of the total volume of the shape. In this framework, the Smoothed Particle Hydrodynamics method enables to approximate physical values anywhere in space. Relying on this method, we propose a modeling of material with two levels, one level representing the topology and the other one describing local geometry of the shape.The SPH method especially enables to evaluate a density of matter. We use this property todefine an implicit surface based on the physical properties of the particles system to reproduce the continuous aspect of matter. Those virtual materials can then be manipulated locally through interactions reproducing the handling of dough in the real world or through global shape deformation. Our approach is demonstrated by several prototypes running either on typical desktop workstation or in immersive environment system

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Olynyk, Thierry. "Coefficients de transport de particules browniennes en solution : approche expérimentale et modélisation". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00146787.

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Abstract (sommario):

Les coefficients d'autodiffusion, le coefficient de diffusion mutuelle ainsi que la conductivité sont des propriétés de transport des ions en solution pouvant être déterminées expérimentalement, par des calculs analytiques ou par simulation de dynamique brownienne.
Nous avons comparé ces méthodes pour trois électrolytes en solution aqueuse : le tungtosilicate de sodium avec ou sans sulfate de sodium ajouté, les chlorures de cryptate de potassium et de baryum ; le chlorure de potassium.
La voltammétrie à signaux carrés de potentiel a permis de mesurer le coefficient d'autodiffusion de l'ion tungstosilicate. La RMN impulsionnelle avec gradient de champ a été le moyen de mesurer le coefficient d'autodiffusion des cryptates. La conductivité a été mesurée classiquement par une cellule conductimétrique,
Les systèmes ont été modélisés et leurs propriétés simulées par dynamique brownienne dont les principes sont exposés. Nous montrons comment il est possible d'obtenir les différents coefficients de transport, en particulier le coefficient de diffusion mutuelle qui n'avait pas été calculé jusque là par cette méthode.
Nous avons montré que l'ion tungstosilicate était un bon modèle de particule brownienne et avons déterminé son coefficient d'autodiffusion à dilution infinie en solution aqueuse. Les ions cryptate sont plus difficiles à modéliser. Le calcul du coefficient de diffusion mutuelle par dynamique brownienne a fourni un résultat correct pour le système simple chlorure de potassium et pourrait être étendu à des systèmes plus complexes.

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Raffort, Valentin. "Modélisation des particules : Participation à Eurodelta et étude au voisinage d'une raffinerie". Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1178/document.

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Abstract (sommario):

Les modèles Eulériens de chimie-transport simulent les phénomènes de formation des polluants atmosphériques dans des mailles de résolution horizontale qui sont généralement de l’ordre de plusieurs kilomètres. Les panaches issus des sources industrielles, de dimensions initiales de l’ordre du mètre, sont donc artificiellement dilués, détériorant alors la représentation de leur impact potentiel sur la qualité de l'air ambiant. Une approche de modèle de panache sous-maille peut-être mise en œuvre pour traiter ce problème. Le modèle de panache sous-maille de Polyphemus traite les émissions des sources ponctuelles industrielles par l'intermédiaire d'un modèle à bouffées gaussiennes qui interagit dynamiquement avec un modèle eulérien. Ceci permet de modéliser la qualité de l’air à grande échelle (régionale à continentale), tout en gardant une bonne représentation des panaches, y compris à l’échelle locale.Les travaux menés dans le cadre de cette thèse ont permis d’améliorer le modèle de panache sous-maille de Polyphemus en intégrant une représentation plus fine de la granulométrie des particules, et d’approfondir les évaluations du modèle à différentes échelles. Ils ont été réalisés selon deux phases principales.La première consiste en l’évaluation à l'échelle continentale du modèle eulérien de Polyphemus dans le cadre de l'exercice d'intercomparaison Eurodelta. La phase actuelle du programme vise à étudier les tendances de pollution à l’échelle de l’Europe sur les vingt dernières années, ainsi que la sensibilité de ces tendances modélisées aux données météorologiques, aux émissions européennes et aux émissions extra-européennes (implicitement représentées par les conditions aux limites). Dans ce contexte, les performances du modèle eulérien de Polyphemus sont évaluées en comparaison à sept autres modèles. Pour cette thèse, l'étude se concentre plus spécifiquement sur l’évaluation de la modélisation des concentrations en aérosols organiques secondaires (AOS), et leurs sensibilités aux différentes paramétrisations utilisées par les modèles participants.La seconde phase présente l’utilisation du modèle de panache sous maille de Polyphemus dans le contexte de différentes campagnes de mesures. En premier lieu, le modèle est appliqué dans le contexte d’une campagne de mesures réalisée en avril 2013 au voisinage de la raffinerie Total de Grandpuits en Seine-et-Marne. Cette étude a permis d'évaluer les performances du modèle à l’échelle de la région Île-de-France et à l'échelle locale. La contribution de la raffinerie aux concentrations en particules inhalables, en interaction avec les autres sources locales, a été analysée. En second lieu, le modèle est appliqué dans le contexte des deux campagnes d'observation du projet TEMMAS (« TEledetection, Measure, Modeling of Atmospherics pollutants on industrial Site »), réalisées au voisinage de la raffinerie Total de La Mède dans les Bouches-du-Rhône en septembre 2015 et février 2016. Les performances du modèle sont évaluées en comparaison à des mesures intensives de concentrations en masse et en nombre et de composition des particules au voisinage de la raffinerie de la Mède
Eulerian Chemical-Transport Models (CTM) simulate the formation of atmospheric pollutants in gridded domain with horizontal resolutions that are usually of the order of several kilometers. Industrial plumes emitted from elevated stacks with initial dimensions of a few meters are, therefore, artificially diluted in those grid cells, thereby deteriorating the representation of their potential impact on local air quality. A Plume-in-Grid modeling approach may be used to improve the representation of industrial plumes. The Polyphemus Plume-in-Grid model treats point source emissions with a Gaussian puff model, dynamically interacting with an Eulerian model. This approach allows one to model air quality at several scales (regional to continental) while ensuring a good representation of industrial plumes from local to continental scales.In this thesis, the Polyphemus Plume-in-Grid model has been improved by integrating a finer representation of the particle size distribution. Several studies were also conducted in order to further the model performance evaluation at various scales. This thesis consists of two main parts.The first part covers the evaluation of the Polyphemus Eulerian model at the continental scale, in the context of the Eurodelta model intercomparison project. The current phase of Eurodelta consists in studying pollution trends at the European scale over the past two decades and the sensitivity of those trends to meteorology, European emissions, and extra-European emissions (represented in the models by the boundary conditions). In this context, the performance statistics of the Polyphemus Eulerian model are evaluated in comparison to seven other CTM. This thesis focuses principally on secondary organic aerosol (SOA) modeling, and their sensitivity to various parameterizations used in the participating CTM.The second part presents applications of the Polyphemus Plume-in-Grid modelto different field measurement campaigns. The first campaign focuses on the month of April 2013, in the vicinity of the Total refinery of Grandpuits, Seine-et-Marne. Model performance is evaluated at the regional scale, with the refinery sources treated with the Plume-in-Grid representation. The refinery contribution to local respirable particle concentrations, in interaction with local sources, is analyzed. Next, the model is applied to two measurement campaigns of the TEMMAS project (“TEledetection, Measure, Modeling of Atmospheric pollutants on industrial sites”), conducted in the vicinity of the Total refinery at La Mède, Bouches-du-Rhône, in September 2015 and February 2016. The performance of the Polyphemus Plume-in-Grid model is evaluated with intensive measurements of mass concentrations, number concentrations, and chemical composition of particles in the vicinity of the refinery

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Lefebvre, Aline. "Modélisation numérique d'écoulements fluide-particules : prise en compte des forces de lubrification". Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112298.

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Abstract (sommario):

Cette thèse comporte trois parties. Dans la première, nous présentons une méthode de simulation d'écoulements fluide/particules. Nous montrons que la pénalisation du tenseur des contraintes, associée à une discrétisation en temps par la méthode des caractéristiques, conduit à une formulation variationnelle de type Stokes généralisée. Des tests numériques sont effectués sous FreeFem++ afin d'étudier la convergence. Nous en présentons également trois exemples d'utilisation. Dans la seconde partie nous proposons un modèle permettant de prendre en compte les forces de lubrification dans les simulations directes d'écoulements fluide/particules. Nous présentons d'abord un modèle de contact visqueux dans le cas particule/plan, obtenu comme limite, à viscosité nulle, du modèle de lubrification. Nous décrivons ensuite un algorithme reposant sur une étape de projection des vitesses, à chaque instant, sur un espace dit de vitesses admissibles. On montre alors la convergence du schéma et on généralise l'algorithme au cas multi-particules. Nous en présentons également un exemple de programmation orientée objet. Dans la dernière partie, nous considérons un système discret de sphères (boulier en 1D) qui interagissent à travers la force de lubrification. Le modèle microscopique repose sur le développement de cette force à courte distance. Nous proposons une équation constitutive marcoscopique, de type Newtonien, reposant sur une viscosité linéique proportionnelle à l'inverse de la fraction locale de fluide. Nous établissons la convergence du modèle microscopique vers le modèle macroscopique proposé
This PhD thesis is made of three parts. In the first one, we present a method to simulate fluid/particle flows. We show that the penalty method, combined to a time discretization performed using the method of characteristics leads to a generalized Stokes variational formulation. Numerical tests are implemented with FreeFem++ to study the convergence. We also present three examples using this method. In the second part we propose a model to take into account lubrication forces in direct simulations of fluid/particle flows. We first present a "viscous contact" model in the plane/particle case, obtained as the vanishing viscosity limit of the lubrication model. Then, we describe an algorithm based on a projection of the velocities, at each time step, over a set of admissible velocities. Next, we prove the convergence of the scheme and generalize the algorithm to the multi-particle case. We also present an example of object oriented programming of it. In the last part, we consider a discrete system of spheres (chain in 1D) interacting through a lubrication force. The microscopic model relies on the development of that force at small distance. We propose a macroscopic constitutive equation, of Newtonian type, which relies on an elongational viscosity which is proportional to the reciprocal of the local fluid fraction. We establish the convergence of the microscopic model towards the solution of the proposed macroscopic model

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Laporte, Patrice. "Modélisation et analyse du transport des particules dans un plasma de Tokamak". Aix-Marseille 2, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX22038.

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Abstract (sommario):

L'objet de cette these est l'etude du transport de particules dans un plasma de tokamak. Elle a pour toile de fond la simulation de decharges de tokamak. Un modele physique a ete elabore pour decrire le transport des ions et des atomes neutres dans les tokamaks. L'effort a surtout porte sur la modelisation du transport des atomes neutres. L'outil numerique qui decoule de ce modele de transport permet, en assurant la compatibilite avec les donnees experimentales, d'identifier les coefficients de diffusion et de convection qui determinent le flux de particules. Il permet aussi calculer un temps de confinement des particules representatif du cur du plasma. Deux resultats emergent de l'etude du confinement des particules a partir des depouillements d'experiences du tokamak tore supra. Tout d'abord, les valeurs des coefficients de transport restent superieures aux previsions theoriques dans la region du bord du plasma. Et elles decroissent lorsque la densite electronique moyenne augmente. Ce comportement est similaire a celui du transport de la chaleur. L'anomalie du transport presente certaines caracteristiques propres a une turbulence electrostatique provoquee par l'instabilite dite d'ionisation qui apparait comme un candidat au bord du plasma et a basse densite. Le second resultat concerne la partie centrale du plasma ou certaines caracteristiques prevues par cette theorie se font jour. En effet, le flux de convection des particules est compatible avec les previsions theoriques. Par contre, le coefficient de diffusion reste anormal sur toute la decharge. Une peinture assez complete du transport de particules dans un plasma de tokamak est apportee.

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Kimbonguila, Manounou Adolphe. "Modélisation discrète de la microstructure des agglomérats de particules fines en suspension". Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10112/document.

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Abstract (sommario):

L'agglomération des fines entraîne une augmentation importante de la demande en eau des mélanges cimentaires et constitue un frein à la valorisation des sous-produits contenant des proportions élevées de fines. Une modélisation discrète de la microstructure des agglomérats de fines particules est développée. Le modèle intègre les forces de contact avec prise en compte du frottement et du roulement, les forces physico-chimiques et les forces hydrodynamiques calculées avec l'approximation de drainage libre. Le processus d'agglomération, de fragmentation et de restructuration sous cisaillement d'agglomérats fractals de fines particules minérales est étudié en vue de quantifier l'eau immobilisée dans les flocs. Un agglomérat initial isolé et lâche est soumis à un taux de cisaillement constant. Lorsque les forces hydrodynamiques sont prépondérantes par rapport aux forces de cohésion, l'agglomérat mère se fragmente en agglomérats secondaires jusqu'à atteindre un état stationnaire, où le nombre, la taille et la structure des flocs peuvent être considérés comme constants. L'influence du gradient de vitesse, du contexte physico-chimique, de la taille et de la polydispersité des particules sur les caractéristiques microstructurales des flocs à l'équilibre est étudiée. Il est montré que le comportement d'une suspension diluée monodisperse peut être décrit par un unique nombre adimensionnel faisant intervenir la force de cohésion maximale, la taille des particules et le gradient de vitesse
The agglomeration of fines leads to a significant increase in water demand of cement mixtures and hinders the valorization of by-products containing high fines proportions. A discrete modeling of the microstructure of fine particles agglomerates is developed. The model takes into account contact forces, physico-chemical, and hydrodynamic forces computed with the free draining approximation. The agglomeration, fragmentation and restructuring process of fractal agglomerates of fine mineral particles under shear is studied to quantify the entrapped water in the flocs. A loose initial agglomerate isolated is submitted to a constant shear rate. When the hydrodynamic forces predominate over the adhesive forces, the parent agglomerate is broken up into secondary agglomerates until reaching a steady state, where the number, size and structure of flocs can be considered constant. The influence of the velocity gradient, the physico-chemical context, particles size and their polydispersity on the microstructural characteristics of flocs at steady state is studied. It is shown that the behavior of a monodisperse dilute suspensions can be described by a dimensionless single number involving maximum cohesion force, particle size and velocity gradient

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Patiño-Palacios, Gaspar. "Modélisation numérique eulérienne des écoulements gaz-solide avec plusieurs espèces de particules". Toulouse, INPT, 2007. https://hal.science/tel-04567747.

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Abstract (sommario):

Les simulations réalisées avec le logiciel Saturne_polyphasique@Tlse ont permis de confirmer la faisabilité de l'approche CFD pour l'étude hydrodynamique de systèmes multiphasiques denses. Les étapes de validation concernent, d'une part, la mise en oeuvre de l'outil de simulation dans son état actuel pour réaliser des études numériques avec les données expérimentales. D'autre part, le développement de nouveaux modèles physiques et leurs implantations dans le logiciel Saturne permettra l'optimisation du procédé industriel. Pour mener cette validation de façon satisfaisante, on aborde des cas de simulations clés, notamment des chambres d'injection, ainsi que la fluidisation d'une colonne. Les calculs numériques ont été comparés avec les données expérimentales disponibles et ont montré une reproductibilité satisfaisante de la prédiction hydrodynamique des écoulements multiphasiques. Les résultats de ces études permettent d'envisager l'insertion des nouveaux modèles et de caractériser la complexité des configurations pour rendre robuste le code
Simulations carried on the code Saturne_polyphasique@Tlse, allowed to confirm the feasibility of approach CFD for the hydrodynamic study of the injectors and dense fluidized beds. The stages of validation concern, on the one hand, the placement of the tool for simulation in its current state to make studies of validation and sensitivity of the models and to compare the numerical results with the experimental data. In addition, the development of the new physical model and their establishments in the code Saturne will allow the optimization of the industrial process. To carry out this validation in a satisfactory way, a key simulation is made, in particular injectors as well as the fluidization of a column composed of solid particles. Numerical calculations were compared with the experimental data available and showed a satisfactory reproductibility of the hydrodynamic prediction of the flows multiple phases. The results of these studies make it possible to consider the insertion of the new models and to characterize the complexity of the configurations to make robust the code

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Tesi sul tema "Modélisation de nuage de particules"

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