Дисертації: "Décomposition en modes spatiaux"

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Rouvière, Clémentine. "Experimental parameter estimation in incoherent images via spatial-mode demultiplexing." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2024. http://www.theses.fr/2024SORUS033.

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Анотація:

La résolution des systèmes d'imagerie optique a été historiquement limitée par la diffraction et la limite de Rayleigh a longtemps été considérée comme insurmontable. Des techniques de super-résolution ont été développées pour aller au-delà de cette limite, mais elles sont adaptées spécifiquement à chaque contexte et atteindre une résolution sub-Rayleigh demeure très difficile. En examinant les problèmes d'imagerie à travers le prisme de la théorie d'estimation de paramètre, il est possible de comprendre les contraintes intrinsèques aux approches traditionnelles de super-résolution et de déterminer une méthode optimale, basée sur la détection d'intensité dans la base de modes d'Hermite-Gauss. Dans cette thèse, nous avons mis en place cette approche fournie par la métrologie quantique pour estimer la séparation entre deux sources incohérentes et nous avons atteint une sensibilité cinq ordres de grandeur au-delà du critère de Rayleigh. Avec notre dispositif expérimental, basé sur un démultiplexeur en modes spatiaux, nous avons étudié des scènes avec des sources à haut et bas flux de photons. En portant une attention particulière à l'exactitude et à la sensibilité des mesures, nous démontrons que le démultiplexage en modes spatiaux est particulièrement adapté pour effectuer des estimations de séparations sub-Rayleigh. Ce travail ouvre la voie à l'amélioration de la sensibilité des mesures dans des scènes optiques plus complexes se rapprochant de réelles situations d'imagerie
Historically, the resolution of optical imaging systems was dictated by diffraction, and the Rayleigh criterion was long considered an unsurpassable limit. In superresolution microscopy, this limit is overcome by manipulating the emission properties of the object. However, in passive imaging, when sources are uncontrolled, reaching sub-Rayleigh resolution remains a challenge. Here, we implement a quantum-metrology-inspired approach for estimating the separation between two incoherent sources, achieving a sensitivity five orders of magnitude beyond the Rayleigh limit. Using a spatial mode demultiplexer, we examine scenes with bright and faint sources, through intensity measurements in the Hermite-Gauss basis. Analysing sensitivity and accuracy over an extensive range of separations, we demonstrate the remarkable effectiveness of demultiplexing for sub-Rayleigh separation estimation. These results effectively render the Rayleigh limit obsolete for passive imaging

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Saviot, Alain-Frédéric. "Génération de faisceaux lasers de puissance à distribution d'éclairement homogénéisée par synchronisation intra-cavité des modes spatiaux." Limoges, 1994. http://www.theses.fr/1994LIMO0002.

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Анотація:

Un faisceau laser est caracterise spatialement par sa repartition d'amplitude et de phase en sortie de l'oscillateur. Cette repartition transverse peut se definir comme une combinaison coherente ponderee d'ondes uniphases. En selectionnant ces ondes elementaires par filtrage intra-cavite, nous avons developpe une nouvelle methode de synthese d'onde qui permet d'imposer la repartition spatiale transverse d'amplitude et de phase du faisceau emis. Cette selection est assuree par un couple de masques diffractants, de transparence binaire, qui sont places dans deux plans de fourier de la cavite laser, choisie confocale. Associe a l'amplification du milieu laser, ce filtrage assure, dans certains cas, la construction d'ondes lasers stables, dont le profil resulte de la geometrie des masques. L'efficacite du processus de synthese a ete testee dans des lasers yag-nd fortement pompes, fonctionnant a cadence elevee, en regime declenche. L'onde laser obtenue en sortie du prototype est uniforme et uniphase sur une section circulaire de diametre 5 mm; son energie est de 200 mj et sa duree de 60 ns

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CHANG, TIEJUN. "Etude experimentale du bruit quantique des diodes laser : role du couplage amplitude-phase et des modes spatiaux transverses." Paris 11, 1999. http://www.theses.fr/1999PA112125.

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Ce travail presente des resultats experimentaux sur le role du couplage phase-amplitude et des modes transverses sur le bruit d'intensite des diodes laser. Nous avons d'abord etudie l'influence du couplage amplitude-phase sur le bruit d'une diode laser dfb. L'amplitude et la phase du champ laser dependent du nombre de porteurs dans le milieu amplificateur et sont de ce fait couplees. La correlation de leurs fluctuations peut etre utilisee pour reduire le bruit d'intensite a l'aide d'un interferometre de michelson. C'est ce que nous avons observe pour des courants juste au-dessus du seuil. Pour des courants plus eleves, la correlation tend vers zero. Ces resultats sont tres bien decrits par un modele theorique. Une grosse partie de ce travail a consiste en l'etude de la reparation spatiale du bruit d'intensite dans un faisceau de diode laser monomode. Nous avons mis en evidence la presence de bruit dans des modes spatiaux d'ordre superieur. Ces modes d'ordres eleves sont en-dessous du seuil et seul le mode te 0 0 lase. Ce bruit correspond a un bruit de position et est du a un effet d'interference entre l'emission spontanee amplifiee des modes spatiaux d'ordres eleves et le mode principal. Un modele theorique que nous avons developpe decrit parfaitement ce comportement. Nous avons observe ces effets spatiaux de bruit sur differents lasers stabilises par un reseau externe, et un laser dfb. Deux points importants sont a retenir. Le premier est que l'augmentation du bruit dans un mode non-lasant annonce son seuil. Le deuxieme est que le bruit d'un mode non-lasant peut fuir dans le mode principal et augmenter de cette facon le bruit de ce dernier.

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Cognault, Aurore. "Caractérisation de SER Basse Fréquence et Modes Caractéristiques." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00453298.

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La SER, est la grandeur qui permet de quantifier le pouvoir réflecteur d'un objet, ou a contrario sa discrétion électromagnétique. Maîtriser la SER, voire la diminuer, est un enjeu majeur dans le domaine aéronautique de défense. C'est en particulier un gage de survivabilité pour les aéronefs. Historiquement, les fréquences RADAR d'intérêt étaient celles de la bande Super Haute Fréquence, ce qui équivaut à des longueurs d'onde de 2 à 30 centimètres. Des outils d'analyse adaptés ainsi que des moyens de mesure ou de caractérisation de la SER ont été mis au point. Ils se sont révélés extrêmement performants. On peut citer par exemple la chambre anéchoïque CAMELIA du CESTA. En revanche, dans le domaine des basses fréquences, il est plus délicat de réaliser des mesures précises. Pour des longueurs d'onde de 1 à 5 mètres, l'épaisseur des absorbants est souvent trop faible ; même les dimensions des chambres anéchoïques ne représentent que quelques longueurs d'onde. Notre objectif, lors de cette thèse, était de proposer et d'étudier des algorithmes nouveaux permettant d'améliorer ou de faciliter la caractérisation de la SER en basse fréquence. La notion de courants caractéristiques, introduite par Harrington et Mautz dans les années 70, puis reprise par Y. Morel dans le cas d'objets parfaitement conducteurs, permet la décomposition d'un courant induit quelconque en courants élémentaires. Les modes caractéristiques sont obtenus en faisant rayonner ces courants caractéristiques. Cependant, il n'existe pas d'outil de détermination des modes lorsque l'objet n'est plus parfaitement conducteur. Nous nous sommes donc dotés d'un tel outil, que nous avons construit et validé. Pour cela, nous avons repris dans un premier temps le cadre mathématique qui permet de définir l'opérateur de Perturbation, ses propriétés mathématiques et sa décomposition en éléments propres. Nous avons montré que cet opérateur discrétisé conserve ses propriétés mathématiques. Nous avons ensuite validé notre méthode de calcul direct des modes caractéristiques, issus de la diagonalisation de l'opérateur de perturbation discrétisé. Dans un deuxième temps, nous avons mené des études phénoménologiques. Nous avons tout d'abord observé l'évolution des éléments propres de l'opérateur de perturbation en fonction de l'impédance, et nous nous sommes intéressés au cas particulier de l'impédance égale à 1. Nous avons ensuite observé les phénomènes lorsque la fréquence évolue. En nous concentrant sur les valeurs propres, nous avons pu différencier deux types de modes. Enfin, nous avons détaillé quelques exemples d'applications concrètes de cette méthode de détermination des modes, qui permettent d'améliorer ou de faciliter la caractérisation de la SER en basse fréquence. L'outil ORFE (Outil de Reformulation, Filtrage et Extrapolation de données) permet d'atténuer les termes d'erreurs inhérents à toute caractérisation, et d'extrapoler des données existantes à des cas de figure non acquis ou non accessibles en mesure. Il a donné lieu à un brevet. Un outil d'interpolation de SER en basse fréquence a aussi été construit. Il permet d'obtenir de meilleurs résultats que l'interpolation linéaire de la SER. Nous avons aussi mis en place une méthode d'imagerie basse fréquence. Elle permet de localiser d'éventuels défauts de métallisation de l'objet considéré, en utilisant la base des courants caractéristiques. Enfin, nous avons présenté une méthodologie de caractérisation de SER qui intègre les limites des moyens de mesure. Nous avons mis en évidence que cette caractérisation donne une information absolue sur la SER de l'objet, dans un périmètre de validité. Un brevet a été déposé sur cette méthode.

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Fruit, Gabriel. "Propagation des ondes MHD dans les couches de courant.Structure des modes et transferts énergétiques.Comparaison avec les données CLUSTER." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00094680.

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Depuis le succès de la mission CLUSTER, nous pouvons étudier la structure tridimensionnelle des perturbations basse fréquence se propageant dans les régions clefs de la magnétosphère terrestre (magnétopause, queue magnétique). Afin d'aider l'interprétation de ces
données cette thèse propose un cadre théorique auto-cohérent visant à étudier la réponse linéaire
d'une couche de plasma non homogène à une perturbation initiale, dans l'approximation de la MHD
idéale. En particulier, le calcul est mené jusqu'à la reconstruction finale des signaux
spatio-temporels avec une discussion des amplitudes obtenues et des transferts énergétiques qui en
découlent. Cette dernière étape est essentielle dans la perspective d'une comparaison avec les
données CLUSTER.

L'étude des modes propres de la queue magnétosphérique terrestre montre l'existence de deux
catégories d'oscillations : des modes globaux oscillant à des fréquences discrètes et confinés au
centre de la couche, et des modes continus liés au phénomène d'absorption résonante et dont
l'amplitude décroît au cours du temps. En utilisant diverses géométries de pulses initiaux, nous
étudions le couplage entre l'excitateur et ces modes propres. Il est mis en évidence que le
couplage avec les modes globaux est optimal pour un pulse dont la taille est voisine de l'épaisseur
de la couche. Même dans ce cas, les fluctuations restent cependant modestes. En revanche, avec le
même pulse initial, l'absorption du signal dans le continuum est efficace et conduit à un transfert
d'énergie non négligeable des ondes vers le plasma.

Enfin, un exemple d'oscillations magnétiques mesurées par CLUSTER est analysé et confronté
avec les résultats du modèle théorique. En effet l'étude théorique permet de préciser la nature des
perturbations ainsi que leur origine, dans l'hypothèse où ces fluctuations obéissent à une
description MHD.

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Favelier, Thomas. "Couplage de la vélocimétrie par images de particules en deux temps avec la décomposition en modes propres pour la caractérisation d'un écoulement." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00080473.

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L'objet de cette étude est d'utiliser la décomposition en modes propres (POD) pour établir un modèle de la composante déterministe et aléatoire d'un écoulement turbulent présentant une instationnarité à grande échelle pseudo périodique.
Une étude expérimentale de l'écoulement bidimensionnel en moyenne en aval d'un cylindre semi-circulaire, par vélocimétrie par image de particules en deux temps (PIV2T) caractérise l'écoulement
Une analyse POD du champ de vitesse permet d'extraire les modes spatiaux et de définir un paramètre de phase décrivant l'instationnarité à grande échelle qui régit la partie déterministe. La modélisation de l'évolution temporelle des coefficients associés aux modes s'effectue par des fonctions soit harmoniques pour la partie déterministe, soit stochastiques pour la partie aléatoire.
La modélisation est en accord avec les mesures expérimentales des premiers moments statistiques en un point et des fonctions de corrélation spatio-temporelle du champ de vitesse.

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Bricard, Damien. "Construction des inégalités des chances en santé à travers les modes de vie." Phd thesis, Université Paris Dauphine - Paris IX, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00984626.

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Cette thèse porte sur la mesure et la compréhension des inégalités des chances en santé c'est-à-dire aux inégalités attribuables à des facteurs ne relevant pas de la responsabilité individuelle, tel que le milieu d'origine. Nous portons un intérêt spécifique à la contribution des comportements de santé dans la construction de ces inégalités. Nous développons notre analyse à travers trois axes : (i) la mesure de l'importance respective des conditions de vie dans l'enfance, du niveau d'éducation et des comportements de santé dans l'explication des inégalités de santé ; (ii) l'analyse des mécanismes en jeu dans la transmission intergénérationnelle des comportements de santé avec l'exemple du tabagisme et des habitudes de soins ; (iii) la mesure des différences entre pays européens dans les inégalités des chances en santé. Les analyses empiriques combinent des données prospectives d'une cohorte britannique ainsi que des données rétrospectives issues d'une enquête française et d'une enquête européenne. Les résultats soulignent la contribution aux inégalités de santé des conditions de vie dans l'enfance et du niveau d'éducation de façon directe et de façon indirecte par les comportements de santé.

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Bourguignon-Mirebeau, Jennifer. "Préconditionnement de méthodes de décomposition de domaine pour les problèmes de diffraction d'ondes électromagnétiques impliquant une cavité profonde." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00651957.

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Cette thèse est dédiée à la résolution numérique tridimensionnelle des équations de Maxwell harmoniques, par des méthodes de décomposition de domaine couplant des résolutions par équations intégrales entre elles. Pour traiter les problèmes de diffraction d'ondes, la méthode des équations intégrales est un outil précieux. Elle consiste à paramétrer le champ électromagnétique solution par une source définie sur la surface de l'objet diffractant, solution d'une nouvelle équation linéaire (l'équation intégrale). Pour des applications à haute fréquence, le grand nombre d'inconnues (de l'ordre du million) nous oblige à utiliser un solveur itératif pour résoudre l'équation intégrale. Le problème du conditionnement des systèmes linéaires est alors crucial. De récents développements ont permis de construire une équation intégrale performante (la GCSIE) et de conditionnement stable avec la montée en fréquence. Cependant, la présence d'une cavité large et résonnante dans l'objet diffractant (telle que la cavité moteur d'un avion) dégrade le conditionnement de cette équation. Nous proposons deux méthodes de décomposition de domaine (DDM) afin de découpler le problème de la cavité du problème extérieur. La première (DDM en Y) s'exprime en fonction des opérateurs Dirichlet-to-Neumann Y, qui sont synthétisés via la résolution de problèmes métalliques par équations intégrales dans chaque sous-domaine. La seconde (DDM en S) s'exprime en fonction des opérateurs de scattering S, synthétisés par résolution de problèmes de type métal-impédant, donc bien posés à toute fréquence. La DDM en S permet ainsi de se débarrasser des phénomènes de résonance dans les cavités. Nous proposons dans un premier temps un préconditionneur analytique pour la DDM en Y, basé sur l'opérateur électromagnétique de simple couche. Nous calculons ensuite les modes guidés le long d'un cylindre infini tangent à la cavité près de l'interface, et nous diagonalisons les opérateurs Dirichlet-to-Neumann et scattering dans la base des traces de modes guidés sur l'interface. On extrait de cette étude deux préconditionneurs spectraux respectivement pour la DDM en Y et la DDM en S. Les résultats numériques confirment l'efficacité des préconditionneurs proposés

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Loret, François. "Décomposition sur les mouvements périodiques ou sur les modes résonants pour la simulation de la réponse transitoire d'un problème de tenue à la mer." Phd thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00002503.

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Ce mémoire organisé en deux parties présente deux méthodes de représentation de la solution transitoire d'un problème de tenue à la mer basées sur l'utilisation de solutions harmoniques. La première partie est consacrée à l'étude une méthode baptisée méthode de décomposition en modes résonants appliquée au problème de tenue à la mer d'une plaque élastique mince. Cette méthode qui peut être vue comme un prolongement analytique de la transformation de Laplace consiste à représenter la réponse transitoire à l'aide d'une superposition discrète de modes résonants exponentiellement amortis. La question à laquelle nous tentons de donner une

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Zong, Weikai. "Amplitude and frequency modulations of oscillation modes in hot B subdwarf and white dwarf stars from Kepler photometry." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30306/document.

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Les interactions non linéaires entre modes de pulsation, induisant des modulations d'amplitude et de fréquence, sont difficiles à mettre en évidence avec les télescopes au sol en raison des temps caractéristiques en jeu, de l'ordre de la semaine, du mois, ou même de l'année. L'avènement des télescopes spatiaux comme KEPLER (opéré par la NASA) a considérablement changé la donne en apportant de nouvelles données pour ce domaine de recherche. Dans cette thèse, nous analysons les données photométriques obtenues avec KEPLER pour 24 étoiles compactes pulsantes, incluant 18 étoiles sous-naines de type B (sdB) et 6 naines blanches. Nous établissons que les modulations d'amplitude et de fréquence des modes d'oscillation sont un phénomène courant dans ces étoiles. Nous étudions en particulier deux étoiles : KIC 0862602, une naine blanche pulsante de type DB, et KIC 10139564, une étoile sdB variable à courtes périodes. KIC 0862602 et KIC 10139564 ont été observées sans interruption par KEPLER en cadence rapide pendant deux années pour la première et plus de trois ans pour la seconde. En analysant en détail ces données photométriques de très haute précision, nous mettons en évidence différents types de comportements affectant les composantes de triplets induits par la rotation stellaire. Les fréquences et amplitudes de ces modes montrent des variations soi périodiques soi irrégulières, ou demeurent constantes. Ces comportements peuvent être connectés à ceux prédits par les équations d'amplitude dans le cas de couplages non linéaires résonants entre modes, en particulier pour les temps caractéristiques des modulations. De plus, nous montrons que les modes en résonance constituant les triplets peuvent également interagir avec des modes extérieurs par le biais d'autres formes de résonances telle que la résonance à trois modes v 0 ~ v 1 + v 2 , une situation qui n'est pas prise en compte dans le cadre théorique existant. Ces études apportent pour la première fois une preuve claire de l'existence de mécanismes de couplages non linéaires entre modes d'oscillations dans les pulsateurs compacts. Cette découverte résonne comme un avertissement pour les projets visant à mesurer les taux de changement des périodes dus à l'évolution dans les étoiles compactes en général. Les modulations de fréquence d'origine non linéaire peuvent potentiellement empêcher toute mesure fiable de ces taux, à moins de corriger ces effets auparavant. Les modulations observées caractérisées dans cette thèse apportent un regard nouveau sur "l'astérosismologie non linéaire" et appellent à revisiter les méthodes d'analyse des courbes de lumière pour en extraire les modes d'amplitude et de fréquence variables. Dans un futur proche, nous anticipons davantage d'attention portée à ces phénomènes non inéaires dans différents types d'étoiles pulsantes observées depuis l'espace, ainsi qu'un regain d'intérêt pour la théorie non linéaire des oscillations stellaires en général
Nonlinear mode interactions, inducing amplitude and frequency modulations, are difficult to observe from ground-based telescopes as these typical timescales of the modulations are of the order of weeks, months, or even years. The launch of space telescopes such as Kepler (operated by NASA) has tremendously changed the situation by providing new data for this research field. In this thesis, we analyze the Kepler photometric data observed for 24 compact pulsators, including 18 hot B subdwarf (sdB) stars and six white dwarf stars. We find that it is a common phenomenon that oscillation modes in these pulsating stars show amplitude and/or frequency variations. We focus in particular on two stars, KIC 08626021, a DB white dwarf, and KIC 10139564, a short period sdB star. KIC 08626021 and KIC 10139564 have been monitored by Kepler in short-cadence mode for nearly two years and more than three years without interruption, respectively. By analyzing in depth these high-quality photometric data, we find that the modes within triplets induced by rotation clearly reveal different types of behaviors : their frequency and amplitude may exhibit either periodic or irregular modulations, or remain constant. These various behaviors can be linked to those predicted within the amplitude equation formalism in the case of the nonlinear resonant mode coupling mechanism, particularly for the modulation timescales. Furthermore, we find that the triplet resonance modes can also interact with outside modes through other types of resonances such as the three-mode resonance v 0 ~ v 1 + v 2 , which is not considered within the current nonlinear theoretical frameworks. These findings constitute the first clear evidence of nonlinear resonant mode couplings occurring in compact pulsators. This should resonate as a warning to projects aiming at measuring the evolutionary change rate of pulsation periods in compact stars in general. Nonlinear modulations of the frequencies can potentially jeopardize any attempt to measure reliably such rates, unless they can be corrected beforehand. The observed modulations characterized in this thesis provide new insights to "nonlinear asteroseismology" and call for new methods to process the signals of variable modes from the observed light curves. We foresee that increasing attention will focus on these nonlinear phenomena in various types of pulsating stars observed from space in the near future, thus reviving interest in the nonlinear oscillation theory in general

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Boucher, Pauline. "Spatial mode multiplexing : from fundamental concepts to applications." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS483.

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Cette thèse est dédiée à l’étude du multiplexage de mode spatiaux, depuis ses fondements conceptuels jusqu’à ses applications techniques. Le convertisseur optique multi-plan (MPLC ou multiplane light converter) développé par CAILabs est au centre de notre étude. Le travail mené durant cette thèse s’est organisé autour de deux axes de travail. Nous avons d’une part étudié comment la manipulation de modes transverses du champ électromagnétique permet la manipulation ou la mesure de paramètres. Nous démontrons que la limite théorique de sensibilité sur la mesure de petits déplacements d’un faisceau lumineux est atteinte en effectuant une mesure d’intensité sur la base des modes de Hermite-Gauss. Cette démonstration vaut également pour la mesure de distance entre deux sources de lumière incohérentes entre elles. Nous avons confirmé expérimentalement la validité de ce résultat en utilisant un système MPLC adéquat. Un système MPLC peut également être construit afin de transférer le contrôle d’un degré de liberté spatial sur un autre. Nous présentons une expérience dans laquelle nous montrons que l’utilisation d’un tel système permet de contrôler la position du point focal d’un faisceau à l’aide du déplacement ou de l’inclinaison transverse du faisceau d’entrée. D’autre part, nous avons effectué une étude numérique et théorique des propriétés de transport du système MPLC à l’aide d’outils issus de la théorie des matrices aléatoires. Notre but est d’identifier les mécanismes physiques qui rentrent en jeu dans cette technique de mise en forme de la lumière
This thesis is dedicated to spatial mode multiplexing, from its fundamental concepts to its applications. The work is associated with the multi-plane light converter (MPLC) technology developed by CAILabs. This study is divided into two main parts. First, we investigate the use of independent spatial mode shaping to measure or modify spatial parameters of the electromagnetic field. We make the theoretical demonstration that the best sensitivity for the measurement of small displacements of a beam – or of the distance between two incoherent beams – is reached when an intensity measurement is made on the Hermite-Gaussian mode basis. By building the adequate MPLC system, we make the experimental validation of this result. We also make the demonstration that a MPLC system can be designed and used to transfer the control of one spatial parameter of a beam onto another. We built an experimental setup which allows to control the position of the focal point of a beam using transverse displacement and tilt. The second project we conducted was a theoretical and numerical study of the statistical transport properties of the MPLC using tools from random matrix theory. We aim at identifying the underlying physical processes which make up for the efficiency of this transformation technique

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Abdulhay, Enas. "Une nouvelle méthode non-invasive d'estimation cycle à cycle du volume d'éjection cardiaque dans le signal de plethysmographie respiratoire par inductance : algorithme de "double décomposition empirique"." Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015), 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10220.

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L'objectif principal qui guide les développements en traitement du signal de cette thèse est la mise au point d'un outil qui s'inscrit dans une démarche de physiologie intégrative où, à chaque échelle, le modèle des signaux peut être différent On cherche ici à restreindre le jeu d'hypothèses a priori à un ensemble de règles physiologiques qui régissent les interactions entre functions physiologiques en l'absence d'hypothèses fonnelles et: mathématiques sur les signaux. Nous avons appliqué cette démarche au problème de la détection des ondes cardiaques et: de l' estimation cycle à cycle du volume d'éjection dans le signal RIP (Respiratoty Inductive Plethysmography). L'approche par décomposition empirique se prête particulièrement à notre logique. Nous proposons ici la première version d'un algorithme basé sur une double décomposition empirique du signal RIP. La méthode choisie et: les outils correspondants ont été testés sur deux types de données, d'une part des signaux simulés, d'autre part des signaux enregistrés sur volontaires sains. Notre objectif est donc aussi de mettre au point un modèle cardiorespiratoire pouvant servir d'outil de simulation des signaux ventilatoires, cardiaques et: de RIP avec la simulation de l'effet de chaque système sur l'autre. Les résultats montrent que la méthode proposée est adaptée à l'analyse du signal RIP et: à l' estimation du volume d'éjection
The main objective that guides the signal processing approaches ofthis thesis is the development of a tool that oould be part of an integrative physiology approach where, at each scale, the model of signais may be different We seek here the restriction of asstnnptions a priori to a set: of rules goveming the physiological interactions between physiological functions in the absence of fannal and mathematical assumptions. We applied this approach to the problem of cardiac waves detection and estimation of cycle-to-cycle stroke volume in the RIP signal (Respiratory Inductive Plethysmography). The empirical decomposition approach seems to be particularly adapted to our logic. We propose here the first version of an algorithm based on RIP double decomposition. The method and its COITeSpül1ding tools have been tested on two types of data, simulated signais and real signais recorded at healthy volunteers. Our aim is also therefore to develop a cardio-respiratory model that can serve as a tool for ventilatory, cardiac and RIP signals simulation along with the simulation of the effect of each system on the other. The results show that the proposed method is suitable for RIP signal analysis and for stroke volume estimation

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Diakite, Cheick. "Identification d’un modèle de mesure au sol du diagramme de rayonnement des antennes installées sur aéronefs." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018AZUR4007.

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La détermination du diagramme de rayonnement d’une antenne installée sur un porteur est indispensable pour la validation des systèmes RF auxquels sont associées ces antennes. Lorsque l’antenne est placée sur le porteur, la structure rayonnante est formée par l’antenne et le porteur. Le diagramme doit être déterminé à grande distance de la source dans la zone de champ lointain. Suivant la fréquence de travail et la taille de la source rayonnante, cette distance peut être grande. Elle est par exemple de l’ordre 85m lorsque l’on cherche à caractériser à 88MHz une source rayonnante de dimension maximale 12m. Actuellement, cette distance de champ lointain, est obtenue lors des essais en vol au cours desquels l’aéronef est à 80km de la station sol relevant le diagramme. Cette méthode de caractérisation n’est pas tenable à long terme, en raison de son coût et des temps de mesure. C’est pourquoi Airbus Helicopter veut mettre en œuvre une mesure au sol mais ce dernier perturbe grandement le rayonnement. La méthode de caractérisation retenue permet d’effectuer les mesures au sol dans un espace réduit et permet de s’affranchir de l’influence du sol. La méthode retenue repose sur la caractérisation en champ proche dans une géométrie cylindrique, associée à une technique de correction de diagramme de rayonnement basée sur la décomposition de modes. La mesure champ proche requiert l’acquisition des données de champ proche sur une surface cylindrique, puis un algorithme de transformation développé en environnent MATLAB effectue le passage en champ lointain. Le champ lointain est décomposé en modes cylindriques, puis un filtrage modal est appliqué pour s’affranchir de l’influence du sol
Aircraft antennas radiation pattern must be measured before radiofrequency systems deployment. When an antenna is on the aircraft, radiating structure is not only antenna element but it’s the set antenna and aircraft. Radiation pattern have to be determined at great distance from the radiating structure. This distance is located in area called far field area depending on the frequency of operation and the maximal size of the aircraft. For example, to measure an antenna on an aircraft of 12 m of long at 88 MHz; the far field area is at 85m.To get this distance, flight measurement is performed. During flight test, radiation pattern is determined by a ground station which is at 80 km of the aircraft. This method is very expensive and takes much time and causes serious delays on aircraft delivery. For these reasons Airbus Helicopters explores new innovative solution, like as radiation pattern measurement on the ground. The last one disturbs the radiation pattern. The proposed method allows to perform measurement in compact volume and cancel out the ground influence. Proposed solution is based on cylindrical near field measurement, and cylindrical modes decomposition. Near field data are scanned on cylinder surface, then an algorithm developed on MATLAB environment do near field to far field transformation. Cylindrical modes decomposition and modal filtering rid of ground reflections. Proposed solution has been validated numerically through comparison with electromagnetic simulator software results. Antenna measurement range in the laboratory has served to validate experimentally the proposed solution on a prototype in scale size

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Missoffe, Alexia. "Réduction d'ordre de modèle d'un phénomène d'amortissement non-linéaire dans le cadre des microsystèmes." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00552076.

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Cette thèse traite de la réduction d'ordre de modèle du phénomène communément rencontré dans la modélisation de microsystèmes, à savoir, dans la littérature anglaise, le " squeeze-film damping ". Dans un premier chapitre sont présentées les différentes méthodes de réduction d'ordre de modèle. Dans le cas des systèmes linéaires, elles ont un cadre théorique bien établi. Ces méthodes peuvent être adaptées pour les systèmes non-linéaires. La validité des modèles réduits résultants sera alors réduite à un certain espace des phases, leur établissement faisant intervenir certaines trajectoires particulières servant d'apprentissage. On présente finalement la méthode des modes normaux non-linéaires dont les modèles résultants ne dépendent pas d'une trajectoire d'apprentissage. Au chapitre 2, on s'intéresse plus particulièrement au phénomène de " squeeze-film damping " régi par l'équation de Reynolds. Après avoir détaillé son établissement à partir de certaines hypothèses, on décrit les différentes méthodes de résolution de l'équation linéaire puis non-linéaire de la littérature. On compare ensuite les résultats d'un modèle de l'équation de Reynolds à des simulations éléments finis de l'équation de Navier-Stokes afin de valider les hypothèses faites pour la dérivation de l'équation de Reynolds. On propose ensuite une résolution originale par changement de variable. On étudie aussi plusieurs autres résolutions possibles ainsi que plusieurs bases de projection parmi celles décrites dans le premier chapitre. Le chapitre 3 est consacré à la modélisation du problème couplé que constitue le micro-interrupteur MEMS qui est un candidat au remplacement des interrupteurs à base de transistors dans les communications RF. Sa modélisation fait intervenir trois domaines, la mécanique, l'électrostatique, et la fluidique à travers l'équation de Reynolds. Après voir décrit les différents modèles de la littérature, on propose un modèle réduit couplé dont le modèle fluidique est basé sur le modèle établi au chapitre 2. Ce modèle est validé par rapport à des modèles différences finies et à des résultats expérimentaux de la littérature.Enfin le quatrième chapitre traite de la réduction du coût d'évaluation du modèle réduit couplé de micro-interrupteur du chapitre 3. La première méthode proposée consiste à trouver une fonction d'approximation de la projection de la force fluidique sur le premier mode mécanique, fonction des coordonnées modales mécaniques position et vitesse. Cette méthode ne se révèle valable que dans le cas incompressible. Dans le cas compressible, la résolution de l'équation de Reynolds restant obligatoire, on utilise la méthode de Rewienski et al. qui consiste à linéariser par morceaux les fonctions régissant la dynamique. Une autre méthode de linéarisation par morceaux, tirant parti d'une particularité du modèle du chapitre 2 et permettant de s'affranchir d'une trajectoire d'apprentissage, est également proposée.

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Cagniart, Nicolas. "Quelques approches non linéaires en réduction de complexité." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS194/document.

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Les méthodes de réduction de modèles offrent un cadre général permettant une réduction de coûts de calculs substantielle pour les simulations numériques. Dans cette thèse, nous proposons d’étendre le domaine d’application de ces méthodes. Le point commun des sujets discutés est la tentative de dépasser le cadre standard «bases réduites» linéaires, qui ne traite que les cas où les variétés solutions ont une petite épaisseur de Kolmogorov. Nous verrons comment tronquer, translater, tourner, étirer, comprimer etc. puis recombiner les solutions, peut parfois permettre de contourner le problème qui se pose lorsque cette épaisseur de Kolmogorov n’est pas petite. Nous évoquerons aussi le besoin de méthodes de stabilisation sur-mesure pour le cadre réduit
Model reduction methods provide a general framework for substantially reducing computational costs of numerical simulations. In this thesis, we propose to extend the scope of these methods. The common point of the topics discussed here is the attempt to go beyond the standard linear "reduced basis" framework, which only deals with cases where the solution manifold have a small Kolmogorov width. We shall see how truncate, translate, rotate, stretch, compress etc. and then recombine the solutions, can sometimes help to overcome the problem when this Kolmogorov width is not small. We will also discuss the need for tailor-made stabilisation methods for the reduced frame

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Nowakowski, Thibault. "Localisation et calibration acoustiques par des réseaux distribués en milieux réverbérants." Sorbonne Paris Cité, 2015. http://www.theses.fr/2015USPCC209.

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Dans les salles, la localisation de sources acoustiques via des réseaux de microphones distribués est un problème complexe du fait de la réverbération et des nombreux obstacles à la propagation sonore. Les principales techniques d'imagerie acoustique comme la formation de voies, efficaces en champ libre, ne permettent plus d'obtenir une estimation fiable de la position des sources. De nouvelles approches doivent donc être explorées. Lorsqu'aucune information n'est disponible sur le milieu de propagation, nous nous fondons dans ce manuscrit sur une technique d'approximation des solutions de l'équation de Helmholtz consistant à modéliser le champ réverbéré comme une combinaison linéaire de fonctions harmoniques. Ainsi, l'onde directe provenant des sources est isolée. Ces dernières sont alors localisées par des méthodes de régularisation parcimonieuse. Nous validons cette approche numériquement et expérimentalement. Afin de réduire le nombre de microphones nécessaires, nous introduisons le concept de mesures virtuelles pour prendre en compte partiellement la géométrie de la pièce. Ensuite, nous proposons une méthode de déréverbération "semi-aveugle" fondée sur l'estimation des fonctions de Green par corrélation du champ. Le déploiement des réseaux dans les milieux réverbérants pose des problèmes de calibration. Nous proposons deux approches complémentaires fondées sur les corrélations temporelles du champ réverbéré et l'interpolation des modes propres du milieu pour estimer le positionnement des microphones. Enfin nous proposons une approche originale fondée sur les résultats précédents pour estimer la forme d'une membrane à partir de quelques mesures acoustiques
In rooms, acoustic source localization with distributed microphones arrays is a difficult task because of the reverberation and various obstacles modifying the sound propagation. The main acoustic imaging methods that are successful in free field, like the beamforming algorithm, fait to give a good estimation of the sources positions in these close environments. New approaches have to be developed. When no information is avaitabte about the propagation environment, we choose to use a method to approximate the solutions to the Helmholtz equation thanks to linear combinations of harmonic polynomials, like Fourier-Bessel functions or plane waves. Thanks to this approach, the direct field generated by the sources can be isolated. The sources can then be localized with sparse reconstruction methods. We first validate numerically and then with several experiments. To reduce the number of required microphones, we introduce a concept of virtual measurements to partially take into account the room geometry. Afterwards, we propound a "semi-blind" dereverberation method based on Green's functions estimation from cross-correlations of the acoustic field. Setting up a microphone array in reverberant medium brings several calibration issues. We propose two complementary methods based on time-domain correlations of the reverberated field and the interpolation of the eigenmodes of the medium, to estimate the microphones positions. Finally, we develop an original approach based on our previous results to estimate a membrane shape from a set of acoustic measurements

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Bouyssier, Julien. "Transports couplés en géométries complexes." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1929/.

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Ces travaux s'intéressent aux questions de transports non stationnaires et de transferts stationnaires de chaleur et de masse par convection-diffusion au sein de géométries complexes. Par complexe, nous entendons d'une part pour le transport que le fluide est convecté au sein d'une cavité de section quelconque lentement variable dans la direction longitudinale, c'est à dire ayant des variations longitudinales grandes devant hauteur et largeur moyennes. Nous considérons d'autre part le transfert au sein de domaines non-axisymétriques dans lesquels sont plongés un ou plusieurs tubes où le fluide porteur s'écoule. Pour ce qui concerne le transfert, ce travail a consisté à montrer comment étendre le principe, valider l'utilisation, et illustrer l'efficacité d'une décomposition en mode de Graetz pour la prédiction des échanges dans des configurations réalistes d'échangeurs. Cette décomposition permet de formuler le problème initial 3D comme un problème aux valeurs propres généralisées en 2D dont la résolution numérique est drastiquement moins coûteuse. Nous généralisons la notion de mode de Graetz à des conditions aux limites latérales quelconques et, en particulier pour le cas d'échangeurs équilibrés où nous avons mis en évidence un nouveau mode linéairement variables dans la direction longitudinale. Nous mettons en oeuvre le calcul de ces modes de Graetz dans le cas de configurations semi-infinies pour traiter, par exemple, des configurations transversalement périodiques (types plancher chauffant) et montrons qu'un faible nombre de modes suffit pour donner une très bonne approximation des transferts. Dans le cas d'échangeurs finis couplé avec des tubes en entrée/sortie, nous montrons comment déterminer les amplitudes des modes de Graetz dans les différents domaines par la minimisation d'une fonctionnelle associée aux conditions d'entrée sorties retenues. Ces modes permettent l'étude paramétrique systématique des champs de température, des flux de chaleurs entre les domaines fluides et solides ainsi que des rendements thermiques d'un échangeur à deux tubes. Nos résultats indiquent que la longueur d'échange caractéristique est gouvernée par le premier mode de Graetz généralisé à grand nombre de Péclet. Nous montrons aussi, en particulier, qu'un échangeur symétrique possède un spectre symétrique, et une évolution amont/aval symétrique. Dans le cas de la dispersion de Taylor, nous avons établi une forme conservative 3D des équations de dispersion de Taylor en géométrie variable généralisant le cas 2D déjà connu. Nous avons ensuite implémenté en éléments finis puis validé numériquement ces équations de dispersion en 2D et 3D. Nous montrons que les variations longitudinales 3D de la cavité peuvent considérablement augmenter la dispersion longitudinale
This work interest is about stationary transfer and non-stationary transport by convection-diffusion onto complex geometries. For transport issues, complex refers to convection into flattened cavity of arbitrary transverse shape, slowly varying along the longitudinal direction. In the context of transfer, complex refers to non-axisymmetric domains of arbitrary transverse shape along which one or several parallel tubes convect heat or mass. For the transfer problem, this work extends the principle, validates the use, and illustrates the efficiency of Graetz modes decompositions for exchanges prediction in realistic exchangers configurations. This decomposition permits to formulate the initial 3D problem as a generalysed 2D eigenvalue problem, the numerical evaluation of which is drastically reduced. We generalyze Graetz modes solutions for arbitrary applied lateral boundary conditions. In the particular case of balanced exchangers, we bring to the fore a new neutral mode whose longitudinal variations are linear as opposed to classical Graetz modes displaying exponential decay. The numerical computation of those modes for semi-infinite configurations with lateral periodic boundary conditions shows that a few number of those provides a very good approximation for exchanges. In the case of finite exchangers coupled with inlet/oulet tubes, we show how to evaluate the amplitudes of Graetz modes in the various domains (inlet, exchanger, outlet) from functional minimization associated with input/output boundary conditions. The evaluation of these amplitudes permit a systematic parametric study of temperature fields, heat fluxes between fluid and solid, and hot/cold performance of a couple-tube exchanger. Our results indicate that the typical exchange length is governed by the first Graetz mode at large P\'eclet number. We also show that a symmetric exchanger has a symmetric spectrum and a upward/backward symmetric evolution. In the case transport we elaborate theoretically the conservative form of 3D Taylor dispersion equations into variable cavities which generalyzes the framework already known in 2D. We numerically implement these averaged dispersion equations with finite element, and validate in 2D the obtained results. We show that 3D longitudinal variations of a cavity has a strong impact on the longitudinal dispersion

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Drouart, F. "Non-linéarité Kerr dans les Fibres Optiques Microstructurées." Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00438491.

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Nous voulons déterminer les solitons spatiaux dans les bres optiques présentant un effet non-linéaire de type Kerr optique. Pour cela, nous proposons une nouvelle approche numérique basée sur la Méthode des Éléments Finis qui est particulièrement bien adaptée à l'étude de milieux inhomogènes. Un modèle scalaire du champ électrique dans les bres optiques est utilisé pour mettre en ÷uvre et valider notre méthode et comprendre la signication physique des nouvelles solutions dans un cas simple. Le champ est supposé harmonique en temps et suivant la direction d'invariance de la bre mais inhomogène selon sa section transverse. Plusieurs exemples dans les bres à saut d'indice et dans les bres optiques microstructurées (FOMs) à c÷ur plein de dimension transverse nie sont décrits. Pour chaque géométrie, une étude complète est réalisée pour obtenir et prouver numériquement l'existence d'une unique solution non-linéaire auto-cohérente ou soliton spatial de plus haute énergie atteignable avant l'autofocalisation instable. Le soliton spatial dépend du prol transverse ni de la structure, correspond au soliton de Townes dans le cas du milieu homogène mais est différent de celui-ci dans les bres optiques étudiées. Notre nouvelle approche de l'étude numérique de l'effet Kerr dans les bres optiques permet ainsi de généraliser le soliton de Townes. Cependant, le prol de l'indice de réfraction induit par l'effet Kerr optique montre que l'approximation du guidage faible n'est plus respectée et donc que les caractéristiques de la solution non-linéaire sont mal évalu ées dans le modèle scalaire. L'implémentation du cas vectoriel sans approximation est donc réalisée. La même étude que dans le cas scalaire est alors menée en consid érant toutes les composantes du champ électrique. Enn, pour étendre le champ d'application de notre méthode numérique, les solutions non-linéaires sont étudiées dans des FOMs avec un défaut creux au centre. Par analogie avec la physique du solide, les congurations donneur/accepteur sont dénies et les solutions non-linéaires sont analysées selon la taille du défaut. L'étude des effets Kerr positif et négatif à travers ces congurations nous permet de découvrir de nouveaux comportements non-linéaires dans ces structures.

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Renaud, Antoine. "Étude de la stabilisation des flammes et des comportements transitoires dans un brûleur étagé à combustible liquide à l'aide de diagnostics rapides." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC003/document.

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La combustion prévaporisée prémélangée pauvre est une piste de choix pour réduire les émissions polluantes des moteurs d'avions mais peut conduire à l'apparition d'instabilités thermo-acoustiques. Afin d'améliorer la stabilité de telles flammes, l'étagement du combustible consiste à contrôler la distribution spatiale du carburant. Une telle procédure s'accompagne cependant d'une complexité accrue du système pouvant déboucher sur des phénomènes inattendus.Un brûleur à l'échelle de laboratoire alimenté par du dodécane liquide est utilisé dans cette thèse. Le combustible est injecté dans deux étages séparés, permettant ainsi de contrôler sa distribution. Cette particularité permet l'observation de différentes formes de flammes et notamment de points bistables pour lesquels deux flammes différentes peuvent exister malgré des conditions opératoires identiques.L'utilisation de diagnostics optiques à haute cadence (diffusion de Mie des gouttes de combustible et émission spontanée de la flamme) est couplée à des méthodes de post-traitement avancées comme la Décomposition en Modes Dynamiques. Ainsi, des mécanismes pilotant la stabilisation des flammes ainsi que leurs changements de forme sont proposés. Ils mettent notamment en lumière les interactions entre l'écoulement gazeux, les gouttes de combustible et la flamme
A promising way to reduce jet engines pollutant emissions is the use of lean premixed prevaporized combustion but it tends to trigger thermo-acoustic instabilities. To improve the stability of these flames, a procedure called staging consists in splitting the fuel injection to control its spatial distribution. This however leads to an increased complexity and unexpected phenomena can occur.In the present work, a model gas turbine combustor fed with liquid dodecane is used. It is equipped with two fuel injection stages to control the fuel distribution in the burner. Different flame stabilizations can be observed and a bistable case where two flame shapes can exist for the same operating conditions is highlighted.High-speed optical diagnostics (fuel droplets Mie scatering and chemiluminescence measurements) are coupled with advanced post-processing methods like Dynamic Mode Decomposition. The results enable to propose mechanisms leading to flame stabilization and flame shape transitions. They show a strong interplay between the gaseous flow, the fuel droplets and the flame itself

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Laurant, Yann. "Variabilité aérodynamique d'un moteur à combustion interne pendant la phase d'admission : Vers l'origine des fluctuations cycliques." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2008. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T2122_ylaurant.pdf.

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La connaissance des mouvements aérodynamiques dans la chambre de combustion est un enjeu majeur pour optimiser le rendement des moteurs à combustion interne, et réduire ainsi les émissions polluantes. Les travaux présentés ici analysent les fluctuations cycle à cycle du champ aérodynamique pendant la phase d'admission d'un moteur 4 temps dans le but de discriminer les principaux phénomènes influents sur cette variabilité au point mort bas. Deux étapes permettent une approche progressive de la complexité de l'écoulement (turbulence, confinement, géométrie déformable). Dans une première étape, le système d'admission est caractérisé dans une configuration à géométrie fixe (banc volute). Des mesures de vitesse effectuées par imagerie de particules (TRPIV à une cadence de 10kHz) mettent en évidence différents types d'instationnarités : un mécanisme de battement du jet lié au confinement de l'écoulement et la génération de structures tourbillonnaires dans les couches de cisaillement. Les caractéristiques spatio-temporelles de ces instationnarités sont quantifiées par des techniques avancées de traitement du signal (POD). Elles sont en bon accord avec celles déduites d'une simulation numérique des grandes échelles (LES) réalisée dans la même configuration. Dans une seconde étape, l'écoulement est caractérisé sur banc moteur monocylindre optique. Les résultats montrent que les fluctuations acoustiques et aérodynamiques en amont de la soupape influent très peu sur la structure et la variabilité de l'écoulement dans la chambre de combustion. Les fluctuations du champ aérodynamique au point mort bas sont principalement liées au battement du jet de soupape au cours de la phase d'admission
Knowledge of airflow in the combustion chamber is of great interest to improve the performance of internal combustion engines, thereby reducing emissions. Present work analyzes cycle to cycle fluctuations of aerodynamics flow during the intake part of a 4-stroke engine in order point out main phenomena leading to cycle to cycle fluctuations at the low break-even point. Two stages allow a gradual approach to the complexity of the flow (turbulence, confinement, moving geometry). In a first step, the admissions system is characterized on a steady flow test bench. High speed particle image velocimetry measurements (TR-PIV) highlight different types of instationnarities: the flapping of the valve jet and the generation of vortex structures in shear layers. The spatial and temporal characteristics of these instationnarities are quantified by advanced signal processing (POD). They are in good agreement with those derived from a Large Eddy Simulation (LES) carried out in the same configuration. In a second step, the flow is studied using an optical motored engine. Results show that acoustic fluctuations and aerodynamic variability upstream the valve have very little influence on the structure and variability of the flow into the combustion chamber. Fluctuations in the aerodynamic field at the low break-even point are primarily related to the flapping valve jet during the intake stroke

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Lessinnes, Thomas. "Magnetohydrodynamic turbulence modelling: application to the dynamo effect." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2010. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210042.

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La magnétohydrodynamique (MHD) est la science et le formalisme qui décrivent les mouvements d'un fluide conducteur d'électricité. Il est possible que de tels mouvements donnent lieu à l'effet dynamo qui consiste en la génération d'un champ magnétique stable et de grande échelle. Ce phénomène est vraisemblablement à l'origine des champs magnétiques des planètes, des étoiles et des galaxies.

Il est surprenant qu'alors que les mouvements fluides à l'intérieur de ces objets célestes sont turbulents, les champs magnétiques généré soient de grande échelle spatiale et stables sur de longues périodes de temps. De plus, ils peuvent présenter une dynamique temporelle régulière comme c'est le cas pour le champ magnétique solaire dont la polarité s'inverse tous les onze ans.

Décrire et prédire les mouvements d'un fluide turbulent reste l'un des problèmes les plus difficiles de la mécanique classique.

%La description aussi bien analytique que numérique d'un fluide hautement turbulent est d'une effroyable complexité, si pas tout simplement impraticable. Dans cette situation,

Il est donc utile de construire des modèles aussi proches que possible du système de départ mais de moindre complexité de sorte que des études théoriques et numériques deviennent envisageables.

Deux approches ont été considérées ici. D'une part, nous avons développé des modèles présentant un très petit nombre de degrés de liberté (de l'ordre de la dizaine). Une étude analytique est alors possible. Ces modèles ont une dépendance en les paramètres physiques - nombres de Reynolds cinétique et magnétique et injection d'hélicité - qualitativement similaire aux dynamos célestes et expérimentales.

D'autre part, les modèles en couches permettent de caractériser les transferts d'énergie entre les structures de différentes tailles présentes au sein du champ de vitesse. Nous avons développé un nouveau formalisme qui permet d'étudier aussi les échanges avec le champ magnétique.

De plus, nous proposons une étude de la MHD dans le cadre de la décomposition hélicoïdale des champs solénoïdaux - une idée similaire à la décomposition de la lumière en composantes polarisées et que nous sommes les premiers à appliquer à la MHD. Nous avons montré comment exploiter cette approche pour déduire systématiquement des modèles simplifiés de la MHD. En particulier, nos méthodes multiplient le nombre de situations descriptibles par les modèles en couche comme par exemple le problème anisotrope de la turbulence en rotation. Elles permettent aussi de construire des modèles à basse dimension en calquant les résultats de simulations numériques directes. Ces modèles peuvent alors être étudiés à moindre coûts.

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Magnetohydrodynamics (MHD) is both the science and the formalism that describe the motion of an electro-conducting fluid. Such motion may yield the dynamo effect consisting in the spontaneous generation of a large scale stationary magnetic field. This phenomenon is most likely the reason behind the existence of planetary, stellar and galactic magnetic fields.

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Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Tissot, Gilles. "Réduction de modèle et contrôle d'écoulements." Thesis, Poitiers, 2014. http://www.theses.fr/2014POIT2284/document.

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Le contrôle d'écoulements turbulents est un enjeu majeur en aérodynamique. Cependant, la présence d'un grand nombre de degrés de libertés et d'une dynamique complexe rend délicat la modélisation dynamique de ces écoulements qui est pourtant nécessaire à la conception d'un contrôle efficace. Au cours de cette thèse, différentes directions ont été suivies afin de développer des modèles réduits dans des configurations réalistes d'écoulements et d'utiliser ces modèles pour le contrôle.Premièrement, la décomposition en modes dynamiques (DMD), et certaines de ses variantes, ont été exploitées en tant que base réduite afin d'extraire au mieux le comportement dynamique de l'écoulement. Par la suite, nous nous sommes intéressés à l'assimilation de données 4D-Var qui permet de combiner des informations inhomogènes provenant d'un modèle dynamique, d'observations et de connaissances a priori du système. Nous avons ainsi élaboré des modèles réduits POD et DMD d'un écoulement turbulent autour d'un cylindre à partir de données expérimentales PIV. Finalement, nous avons considéré le contrôle d'écoulement dans un contexte d'interaction fluide/structure. Après avoir montré que les mouvements de solides immergés dans le fluide pouvaient être représentés comme une contrainte supplémentaire dans le modèle réduit, nous avons stabilisé un écoulement de sillage de cylindre par oscillation verticale
Control of turbulent flows is still today a challenge in aerodynamics. Indeed, the presence of a high number of active degrees of freedom and of a complex dynamics leads to the need of strong modelling efforts for an efficient control design. During this PhD, various directions have been followed in order to develop reduced-order models of flows in realistic situations and to use it for control. First, dynamic mode decomposition (DMD), and some of its variants, have been exploited as reduced basis for extracting at best the dynamical behaviour of the flow. Thereafter, we were interested in 4D-variational data assimilation which combines inhomogeneous informations coming from a dynamical model, observations and an a priori knowledge of the system. POD and DMD reduced-order models of a turbulent cylinder wake flow have been successfully derived using data assimilation of PIV measurements. Finally, we considered flow control in a fluid-structure interaction context. After showing that the immersed body motion can be represented as an additional constraint in the reduced-order model, we stabilized a cylinder wake flow by vertical oscillations

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Lalizel, Gildas. "Caractérisation expérimentale de l'aérodynamique d'un jet annulaire à très grand rapport de diamètres." Phd thesis, Université de Rouen, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012179.

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Les écoulements de jet annulaire sont des écoulements majoritairement utilisés dans le domaine industriel (écoulement de « bluff body », procédés de fabrication de fibre de verre. ..) mais représentent paradoxalement une infime partie des études fondamentales des jets. Pour cette raison, nous nous sommes intéressés à la caractérisation expérimentale d'un jet annulaire d'air de rapport de diamètres r égal à 0,91 (Do=53,88 mm et Di=48,75 mm) pour trois nombres." de Reynolds compris entre 12240 et 45900. Les vitesses ont été mesurées jusqu'à 10 diamètres Do à l'aide de l'Anémométrie Doppler Laser (A.D.L.), de la Vélocimétrie par Images de Particules (P.I. V.) et du fil chaud. L'écoulement de jet annulaire possède successivement les caractéristiques d'un écoulement de sillage et d'un écoulement de jet axisymétrique.
Les instabilités se développant dans les couches de mélange externe et interne de la zone de recirculation ont été résolues spatialement et temporellement. L'utilisation conjointe de mesures P.I.V. décorrélées en temps de la zone de recirculation, de la P.O.D. et d'une mesure temporelle locale par A.D.L. a permis d'établir un scénario de l'évolution temporelle du sillage.
La zone de jet pleinement développé a également été étudiée à partir de mesures d'A.D.L. et de fil chaud. Les évolutions des grandeurs intégrales (quantité de mouvement, débit, vitesses, demi largeur du jet, nombre de Reynolds turbulent), des différentes échelles (échelles de Kolmogorov, de Taylor et intégrale) et du taux de dissipation moyen ont été mesurées sur l'axe du jet. Une comparaison des variations de ces différentes grandeurs a permis d'inclure le jet rond comme un cas asymptotique des jets annulaires.

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Lülf, Fritz Adrian. "An integrated method for the transient solution of reduced order models of geometrically nonlinear structural dynamic systems." Phd thesis, Conservatoire national des arts et metiers - CNAM, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00957455.

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For repeated transient solutions of geometrically nonlinear structures the numerical effort often poses a major obstacle. Thus, the introduction of a reduced order model, which takes the nonlinear effects into account and accelerates the calculations considerably, is often necessary.This work yields a method that allows for rapid, accurate and parameterisable solutions by means of a reduced model of the original structure. The structure is discretised and its dynamic equilibrium described by a matrix equation. The projection on a reduced basis is introduced to obtain the reduced model. A comprehensive numerical study on several common reduced bases shows that the simple introduction of a constant basis is not sufficient to account for the nonlinear behaviour. Three requirements for an rapid, accurate and parameterisable solution are derived. The solution algorithm has to take into account the nonlinear evolution of the solution, the solution has to be independent of the nonlinear finite element terms and the basis has to be adapted to external parameters.Three approaches are provided, each responding to one requirement. These approaches are assembled to the integrated method. The approaches are the update and augmentation of the basis, the polynomial formulation of the nonlinear terms and the interpolation of the basis. A Newmark-type time-marching algorithm provides the frame of the integrated method. The application of the integrated method on test-cases with geometrically nonlinear finite elements confirms that this method leads to the initial aim of a rapid, accurate and parameterisable transient solution.

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Legrand, Nicolas. "Numerical and modeling methods for multi-level large eddy simulations of turbulent flows in complex geometries." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMIR16/document.

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La simulation aux grandes échelles est devenue un outil d’analyse incontournable pour l’étude des écoulements turbulents dans des géométries complexes. Cependant, à cause de l’augmentation constante des ressources de calcul, le traitement des grandes quantités de données générées par les simulations hautement résolues est devenu un véritable défi qu’il n’est plus possible de relever avec des outils traditionnels. En mécanique des fluides numérique, cette problématique émergente soulève les mêmes questions que celles communément rencontrées en informatique avec des données massives. A ce sujet, certaines méthodes ont déjà été développées telles que le partitionnement et l’ordonnancement des données ou bien encore le traitement en parallèle mais restent insuffisantes pour les simulations numériques modernes. Ainsi, l’objectif de cette thèse est de proposer de nouveaux formalismes permettant de contourner le problème de volume de données en vue des futurs calculs exaflopiques que l’informatique devrait atteindre en 2020. A cette fin, une méthode massivement parallèle de co-traitement, adaptée au formalisme non-structuré, a été développée afin d’extraire les grandes structures des écoulements turbulents. Son principe consiste à introduire une série de grilles de plus en plus grossières réduisant ainsi la quantité de données à traiter tout en gardant intactes les structures cohérentes d’intérêt. Les données sont transférées d’une grille à une autre grâce à l’utilisation de filtres et de méthodes d’interpolation d’ordre élevé. L’efficacité de cette méthodologie a pu être démontrée en appliquant des techniques de décomposition modale lors de la simulation 3D d’une pale de turbine turbulente sur une grille de plusieurs milliards d’éléments. En outre, cette capacité à pouvoir gérer plusieurs niveaux de grilles au sein d’une simulation a été utilisée par la suite pour la mise en place de calculs basés sur une stratégie multi-niveaux. L’objectif de cette méthode est d’évaluer au cours du calcul les erreurs numériques et celles liées à la modélisation en simulant simultanément la même configuration pour deux résolutions différentes. Cette estimation de l’erreur est précieuse car elle permet de générer des grilles optimisées à travers la construction d’une mesure objective de la qualité des grilles. Ainsi, cette méthodologie de multi-résolution tente de limiter le coût de calcul de la simulation en minimisant les erreurs de modélisation en sous-maille, et a été appliquée avec succès à la simulation d’un écoulement turbulent autour d’un cylindre
Large-Eddy Simulation (LES) has become a major tool for the analysis of highly turbulent flows in complex geometries. However, due to the steadily increase of computational resources, the amount of data generated by well-resolved numerical simulations is such that it has become very challenging to manage them with traditional data processing tools. In Computational Fluid Dynamics (CFD), this emerging problematic leads to the same "Big Data" challenges as in the computer science field. Some techniques have already been developed such as data partitioning and ordering or parallel processing but still remain insufficient for modern numerical simulations. Hence, the objective of this work is to propose new processing formalisms to circumvent the data volume issue for the future 2020 exa-scale computing objectives. To this aim, a massively parallel co-processing method, suited for complex geometries, was developed in order to extract large-scale features in turbulent flows. The principle of the method is to introduce a series of coarser nested grids to reduce the amount of data while keeping the large scales of interest. Data is transferred from one grid level to another using high-order filters and accurate interpolation techniques. This method enabled to apply modal decomposition techniques to a billion-cell LES of a 3D turbulent turbine blade, thus demonstrating its effectiveness. The capability of performing calculations on several embedded grid levels was then used to devise the multi-resolution LES (MR-LES). The aim of the method is to evaluate the modeling and numerical errors during an LES by conducting the same simulation on two different mesh resolutions, simultaneously. This error estimation is highly valuable as it allows to generate optimal grids through the building of an objective grid quality measure. MR-LES intents to limit the computational cost of the simulation while minimizing the sub-grid scale modeling errors. This novel framework was applied successfully to the simulation of a turbulent flow around a 3D cylinder

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Kerkeni, Leila. "Analyse acoustique de la voix pour la détection des émotions du locuteur." Thesis, Le Mans, 2020. http://www.theses.fr/2020LEMA1003.

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L'objectif de cette thèse est de proposer un système de reconnaissance automatique des émotions (RAE) par analyse de la voix pour une application dans un contexte pédagogique d'orchestration de classe. Ce système s'appuie sur l'extraction de nouvelles caractéristiques, par démodulation en amplitude et en fréquence, de la voix ; considérée comme un signal multi-composantes modulé en amplitude et en fréquence (AM-FM), non-stationnaire et issue d'un système non-linéaire. Cette démodulation est basée sur l’utilisation conjointe de la décomposition en modes empiriques (EMD) et de l’opérateur d’énergie de Teager-Kaiser (TKEO).Dans ce système, le modèle discret (ou catégoriel) a été retenu pour représenter les six émotions de base (la tristesse, la colère, la joie, le dégoût, la peur et la surprise) et l'émotion dite neutre. La reconnaissance automatique a été optimisée par la recherche de la meilleure combinaison de caractéristiques, la sélection des plus pertinentes et par comparaison de différentes approches de classification. Deux bases de données émotionnelles de référence, en allemand et en espagnol, ont servi à entrainer et évaluer ce système. Une nouvelle base de données en Français, plus appropriée pour le contexte pédagogique a été construite, testée et validée
The aim of this thesis is to propose a speech emotion recognition (SER) system for application in classroom. This system has been built up using novel features based on the amplitude and frequency (AM-FM) modulation model of speech signal. This model is based on the joint use of empirical mode decomposition (EMD) and the Teager-Kaiser energy operator (TKEO). In this system, the discrete (or categorical) emotion theory was chosen to represent the six basic emotions (sadness, anger, joy, disgust, fear and surprise) and neutral emotion.Automatic recognition has been optimized by finding the best combination of features, selecting the most relevant ones and comparing different classification approaches. Two reference speech emotional databases, in German and Spanish, were used to train and evaluate this system. A new database in French, more appropriate for the educational context was built, tested andvalidated

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Tayachi, Manel. "Couplage de modèles de dimensions hétérogènes et application en hydrodynamique." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENM031/document.

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Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit portent sur l’étude d’électrodes de silicium, matériau prometteur pour remplacer le graphite en tant que matériau actif d’électrode négative pour accumulateur Li-ion. Les mécanismes de (dé)lithiation du silicium sont d’abord étudiés, par Spectroscopie des Electrons Auger (AES). En utilisant cette technique de caractérisation de surface, qui permet d’analyser les particules individuellement dans leur environnement d’électrode, nos résultats montrent que la première lithiation du silicium s’effectue selon un mécanisme biphasé cr-Si / a-Li3,1Si tandis que les processus de (dé)lithiation suivants apparaissent complètement différents et sont du type solution solide. Ces mécanismes d’insertion / désinsertion du lithium conduisent à des variations volumiques importantes des particules de matériau actif lors du cyclage, à l’origine d’une détérioration rapide des performances électrochimiques. En combinant plusieurs techniques de caractérisation, les mécanismes de dégradation d’une électrode de silicium sont étudiés au cours du vieillissement. En utilisant en particulier la spectroscopie d’impédance électrochimique et des analyses par porosimétrie mercure, une véritable dynamique de la porosité de l’électrode est mise en évidence lors du cyclage. Un modèle de dégradation, mettant en cause principalement l’instabilité de la Solid Electrolyte Interphase (SEI) à la surface des particules de silicium, est proposé. Pour tenter de stabiliser cette couche de passivation et ainsi améliorer les performances électrochimiques des électrodes de silicium, l’influence de deux paramètres est étudiée : l’électrolyte et le « domaine de lithiation » du silicium, ce dernier paramètre étant associé à l’évolution de la composition du matériau actif lors du cyclage. A l’issue de ces travaux, des performances prometteuses sont obtenues pour des accumulateurs Li-ion comprenant une électrode de silicium
The work presented here focuses on electrodes made of silicon, a promising material to replace graphite as an anode active material for Li-ion Batteries (LIBs). The first part of the manuscript is dedicated to the study of silicon (de)lithiation mechanisms by Auger Electron Spectroscopy (AES). By using this technique of surface characterization, which allows investigating individual particles in their electrode environment, our results show that the first silicon lithiation occurs through a two-phase region mechanism cr-Si / a-Li3,1Si, whereas the following (de)lithiation steps are solid solution type process. Upon (de)alloying with lithium, silicon particles undergo huge volume variations leading to a quick capacity fading. By combining several techniques of characterization, the failure mechanisms of a silicon electrode are studied during aging. In particular, by using electrochemical impedance spectroscopy and mercury porosimetry analyses, an impressive dynamic upon cycling of the electrode porosity is shown. A model, which mainly attributes the capacity fading to the Solid Electrolyte Interphase instability at the silicon particles surface, is proposed. To try to stabilize this passivation layer and thus improve silicon electrodes electrochemical performances, the influence of two parameters is studied: the electrolyte and the “lithiation domain” of silicon; the latter is associated with the evolution of the active material composition upon cycling. Finally, by using these last results, promising performances are obtained for silicon electrode containing LIBs

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Boubehziz, Toufik. "Simulation en quasi temps réel d’une capsule sous écoulement grâce à des Modèles d’Ordre Réduit." Thesis, Compiègne, 2022. http://www.theses.fr/2022COMP2678.

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La déformation d’une capsule en écoulement dans un canal micro-fluidique est un problème compliqué à simuler numériquement. Nous proposons deux modèles innovants de pilotage de données d’ordre réduit pour simuler le problème spatio-temporel à partir d’une base de données collectée des simulations réalisées avec un modèle d’ordre élevé. L’objectif est de remplacer le modèle numérique haute-fidélité existant par un modèle d’ordre réduit capable de simuler l’évolution de déformation des capsules en écoulement à faible cout en temps et en calcul. Le premier modèle consiste à construire à partir d’un cube de données espace-temps-paramètre un modèle réduit pour simuler la déformation de la microcapsule pour n’importe quelle configuration admissible de paramètres. La prédiction de l’évolution temporelle de la capsule pour une configuration donnée de paramètres et un pas de discrétisation temporelle choisi se fait à l’aide d’un apprentissage sur des variétés du modèle réduit. Le deuxième modèle se base sur l’idée de réécrire le problème sous forme d’un système dynamique d’ordre réduit dans lequel les coefficients spectraux des déplacements et les champs des vitesses sont relies à travers d’un opérateur dynamique à identifier. Pour déterminer ce dernier, nous suggérons l’utilisation d’une approche de décomposition en modes dynamiques. Des validations numériques confirment la fiabilité et stabilité des deux nouveaux modèles par rapport au modèle d’ordre élevé. Une application informatique est également mise au point afin d’explorer l’évolution de déformation des capsules pour toute configuration de paramètres admissibles
The motion of a liquid-filled microcapsule flowing in a microchannel is a complex problem tosimulate. Two innovative reduced-order data-driven models are proposed to replace the Fluid Structure Interaction (FSI) model using a collected database from high-fidelity simulations. The objective is to replace the existing Full Order Model (FOM) with a fast-simulation model that can simulate the capsule deformation in flow at a low cost in terms of time and calculation. The first model consists in building from a space-time-parameter datacube a reduced model to simulate the deformation of the microcapsule for any admissible configuration of parameters. Time evolution of the capsule deformation is treated by identifying the nonlinear low-order manifold of the reduced variables. Then, manifold learning is applied using the Diffuse Approximation (DA) method to predict capsule deformation for a query configuration of parameters and a chosen time discretization. The second model is based on rewriting the FSI model under the form of a reduced-order dynamic system. In this latter, the spectral displacement and velocity coefficients are related through a dynamic operator to be identified. To determine this operator, we suggest the use of a dynamic mode decomposition approach. Numerical validations prove the reliability and stability of the two new models compared to the high order model. A software application has been developed to explore the capsule deformation evolution for any couple of admissible parameters

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Costini, Pierre. "Applicabilité de la réduction de modèles à la conception aérothermique collaborative des systèmes d'air secondaire des turbomachines." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0109.

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Une méthode non intrusive de construction d’un modèle de remplacement de l’écoulement dans une cavité de système d’air secondaire de turboréacteur est recherchée. Le modèle réduit doit pouvoir être intégré dans un modèle de l’ensemble du moteur et couplé à la thermique de la structure pour simuler son comportement thermique sur une mission complète sous aile. Pour cela, il doit prendre un grand nombre de paramètres en entrée, retourner autant de sorties et être utilisable sur des intervalles de variations étendus de ces paramètres. Plusieurs approches sont envisagées et implémentées, puis appliquées à la modélisation d’une cavité sous turbine fictive :— Création de surfaces de réponse des termes de la décomposition ANOVA des flux pariétaux.— Création de surfaces de réponse des flux pariétaux combinée avec une méthode de raffinement adaptative exploitant la trajectoire dans l’espace d’entrée issue du couplage modèle réduit - modèle de structure.— Réduction de dimension des champs d’interface échangés à partir de résultats des itérations du couplage des modèles thermiques de l’écoulement et de la structure, puis création de surfaces de réponse des coordonnées réduites.Cette dernière voie permets d'obtenir des résultats encourageants sur le cas test proposé d'abord dans le cas à conditions limites d'entrée de l'écoulement fixées, puis en incluant des variations de certaines d'entre-elles
A non intrusive method to create surrogate models describing the flow in jet engines’ secondary air system is desired. The resulting model must be integrated in a thermal model describing the whole engine during a complete mission under the wing. This requires the model to use a high number of input and output parameters and to be valid on a broad domain of variation of its parameters. Several approches are explored in this thesis and applied to a simplified turbine cavity :— Surrogate modeling of terms of the ANOVA decomposition of wall fluxes.— Surrogate modeling of wall fluxes combined with an adaptive refinement method exploiting the trajectory followed by the input parameters during the coupling between the metamodel and the structural model.— Dimensionality reduction of the interface data exchanged during the coupling between flow and structure thermal model and surrogate modeling of the resulting reduced coordinate.This last approach leads to good results on the test case considered in this thesis with fixed inlet boundary conditions and then with variations of some of the inlet parameters

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Danlos, Amélie. "Dynamique des jets contrôlés : Application à l'étude du mélange dans des écoulements de jets annulaires à très grand rapport de diamètres." Phd thesis, Université de Rouen, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00649177.

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Les jets annulaires turbulents sont des écoulements soumis à de fortes instabilités qui peuvent devenir un handicap pour certaines applications industrielles (procédés de fibrage du verre, ventilation individuelle, ventilation opérationnelle, brûleurs, neige de culture ...). Ces écoulements particuliers de jets axisymétriques sont complexes puisqu'ils regroupent des phénomènes de sillage et de mélange. L'objectif de cette étude est de déterminer des méthodes de contrôle de la zone initiale des jets annulaires d'air de très grand rapport de diamètres (r=0,91), pour des nombres de Reynolds élevés (Ree=5130, Ree=2565, Ree=1368, e étant l'épaisseur de l'anneau de jet de 2,565mm), afin de répondre aux attentes des industriels mais aussi de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu dans la formation de l'écoulement. Deux méthodes ont été étudiées. Une voie de contrôle passif par modification de géométrie de l'obstacle central a permis d'agir sur le sillage et de modifier la morphologie du jet. Les jets annulaires basique, conique et sphéroïdal ont été comparés pour obtenir des jets plus efficaces pour certaines applications. Un contrôle actif par forçage acoustique a été appliqué au jet annulaire basique afin de réduire le battement du jet autour de son axe sans modifier la géométrie de la buse. Différents paramètres de forçage (fréquence, position de l'excitation, phase de l'onde) ont été observés pour déterminer une configuration efficace de contrôle des instabilités de l'écoulement. Les méthodes de diagnostic utilisées sont intrusives (anémométrie par fil chaud) ou non intrusives (Tomographie rapide, Vélocimétrie par Images de Particules, Anémométrie Doppler Laser 2D et 3D) et sont complétées par un post-traitement de Décomposition Orthogonales en Modes Propres (P.O.D.) pour analyser les structures cohérentes de l'écoulement et déterminer l'influence du contrôle passif ou actif sur ces structures de différentes échelles. Une Simulation Numérique Directe (D.N.S.) est enfin proposée pour modéliser le contrôle passif des écoulements de jets annulaires turbulents de très grands rapports de diamètres.

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Deparday, Julien. "Etudes expérimentales de l'Interaction fluide-structure sur les voiles de bateaux au portant." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0044/document.

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Cette thèse présente une étude expérimentale sur un voilier instrumenté, menée pour décrire le comportement aéro-élastique des voiles et du gréement pour des navigations au portant. Les formes des voiles utilisées sont des surfaces non développables avec de fortes courbures provoquant une séparation massive de l’écoulement. De plus, les spinnakers sont des voiles fines et souples rendant l’interaction fluide-structure fortement couplée. A cause du non-respect de certaines règles de similitude, le comportement dynamique d’un spinnaker se prête mal à l’étude en soufflerie et nécessite une comparaison avec des mesures in-situ. Les simulations numériques instationnaires modélisant le comportement aéro-élastique des voiles et du gréement doivent être qualifiées et demandent également des validations. C’est pourquoi un système d’instrumentation embarquée est mis en place sur un J/80, un voilier de huit mètres de long. Il s’agit de mesurer dynamiquement la forme en navigation du spinnaker, les efforts dans les gréements dormant et courant, la répartition de pression sur la voile ainsi que le vent et les attitudes du bateau. La forme du spinnaker en navigation est obtenue grâce à un système de mesure photogrammétrique développé pendant la thèse. La précision de ce système, meilleure que 1,5%, permet de mesurer la forme générale de la voile ainsi que les déformations importantes telles que celles liées au faseyement du guindant. L’effort aérodynamique produit par le spinnaker est obtenu grâce à la mesure de l’intensité des efforts et de leurs directions aux trois extrémités (drisse, amure, écoute) ainsi que par la mesure des pressions sur la voile. Le comportement général du spinnaker est analysé en fonction de l’angle du vent apparent. Une nouvelle représentation utilisant les surfaces de Bézier triangulaires est développée pour décrire la forme tridimensionnelle du spinnaker. Quelques points de contrôles suffisent pour représenter la voile et caractériser le type de voile. Un comportement dynamique propre au spinnaker est également étudié. Le réglage supposé optimal d’un spinnaker est à la limite du faseyement, en laissant le guindant se replier légèrement. Cependant ce réglage n’a jamais été scientifiquement étudié auparavant. Nous avons montré qu’il s’agit d’une forte interaction fluide-structure tridimensionnelle où une importante dépression apparaît au bord d’attaque, qui augmente temporairement les efforts, ce qui n’est pas observé avec un réglage plus bordé
A full-scale experimental study on an instrumented sailing yacht is conducted to better assess the aero-elastic behaviour of the sails and rigging in downwind navigations. The downwind sail shape is a non-developable surface with high curvature leading to massive flow separation. In addition, spinnakers are thin and flexible sails leading to a strongly coupled Fluid-Structure Interaction. Due to the non-respect of some rules of similitude, the unsteady behaviour of downwind sails cannot be easily investigated with wind tunnel tests that would need comparison with full-scale experiments. Moreover unsteady numerical simulations modelling the aero-elastic behaviour of the sails and rigging require validations. An inboard instrumentation system has been developed on a 8 meter J/80 sailboat to simultaneously and dynamically measure the flying shape of the spinnaker, the aerodynamic loads transmitted to the rigging, the pressure distribution on the sail as well as the boat and wind data. The shape of the spinnaker while sailing is acquired by a photogrammetric system developed during this PhD. The accuracy of this new system, better than 1.5%, is used to measure the global shape and the main dynamic deformations, such as the flapping of the luff. The aerodynamic load produced by the spinnaker is assessed by the measurements of the load magnitudes and directions on the three corners of the sail (head, tack and clew), and also by the pressure distribution on the spinnaker. The global behaviour of the spinnaker is analysed according to the apparent wind angle. A new representation using Bézier triangular surfaces defines the spinnaker 3D shape. A few control points enable to represent the sail and can easily characterise the type of sail. A typical unsteady behaviour of the spinnaker is also analysed. Letting the luff of the sail flap is known by sailors as the optimal trim but has never been scientifically studied before. It is found that it is a complex three dimensional fluid-structure interaction problem where a high suction near the leading edge occurs, producing a temporary increase of the force coefficient that would not be possible otherwise

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André, Thierry. "Contrôle actif de la transition laminaire-turbulent en écoulement hypersonique." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2022/document.

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Lors d’un vol hypersonique (Mach 6, 20 km d’altitude) la couche limite se développant sur l’avant-corps d’un véhicule hypersonique est laminaire. Cet état cause un désamorçage du moteur (statoréacteur) assurant la propulsion du véhicule. Pour pallier ce problème, il faut forcer la transition de la couche limite á l’aide d’un dispositif de contrôle dont l’effet est permanent (passif) ou modulable (actif) pendant le vol. Dans ce travail, nous analysons l’efficacité d’un dispositif actif d’injection d’air á la paroi pour forcer la transition de la couche limite sur un avant-corps générique. L’interaction jet d’air/couche limite est simulée numériquement avec une approche aux grandes échelles (LES). Une étude paramétrique sur la pression d’injection permet de quantifier l’efficacité du jet á déstabiliser la couche limite. L’influence des conditions de vol (altitude, Mach) sur la transition est également étudiée. Une analyse des résultats de simulation par Décomposition en Modes Dynamiques (DMD) est menée pour comprendre quels sont les modes dynamiques responsables de la transition et les mécanismes sous-jacents. Des essais dans la soufflerie silencieuse de l’université de Purdue (BAM6QT) ont été effectués pour tester expérimentalement l’efficacité des dispositifs passifs (rugosité isolée en forme de losange) et actifs (mono-injection d’air) pour faire transitionner la couche limite. Une peinture thermo-sensible et des capteurs de pression (PCB, Kulite) ont été utilisés pour déterminer la nature de la couche limite. Les résultats de ce travail montrent qu’une injection sonique suffit pour forcer la couche limite. On observe des essais, que pour une même hauteur de pénétration, les rugosités isolées sont moins efficaces que les jets (mono injection) pour déstabiliser la couche limite
During a hypersonic flight (Mach 6, 20 km altitude), the boundary layer developing on the forebody of a vehicle is laminar. This state may destabilize the scramjet engine propelling the vehicle. To overcome this problem during the flight, the boundary layer transition has to be forced using a control device whose effect is fixed (passive) or adjustable (active). In this work, we analyze the efficiency of a jet in crossflow in forcing the boundary layer transition on a generic forebody. The flow is computed with a Large Eddy Simulations (LES) approach. A parametric study of the injection pressure allows the efficiency of the jet in tripping the boundary layer to be quantified. The influence of flight conditions (Mach, altitude) on the transition is also studied. Dynamic Mode Decomposition (DMD) is applied to the simulation results to determine the transition leading to dynamic modes and to understand underlying transition mechanisms. Experiments in the Purdue University quiet wind tunnel (BAM6QT) were performed to quantify the efficiency of a passive transition device (diamond roughnesses) and an active transition device (single air jet) in tripping the boundary layer. A thermo-sensitive paint and pressure transducers (Kulite, PCB) were used to determine the state of the boundary layer on the generic forebody. Experimental and numerical results show a sonic injection is sufficient to induce transition. We observe from the experiments that for the same penetration height, a single roughness is less efficient than a single air jet in destabilizing the boundary layer

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Sorba, Grégoire. "Etude expérimentale et modélisation numérique des écoulements de compression dans les composites stratifiés visqueux à plis discontinus." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2017. http://www.theses.fr/2017ECDN0038.

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La liberté de conception des composites peut être améliorée par la combinaison de préimprégnés continus et discontinus. Le formage d’un empilement préchauffé constitué de plis discontinus distribués et orientés de manière optimale peut mener à des défauts inacceptables tels que des plissements dans le plan et hors-plan, glissement de plis, rotation de plis adjacents, flexion de fibres induite par un écoulement de compression transverse et finalement une distribution des fibres inappropriée et inefficace. Ces phénomènes naissent de la liberté individuelle de déplacement et de déformation des plis discontinus à l’intérieur du moule pendant la phase de formage. Premièrement ce travail présente des expériences conduites afin d’identifier le comportement sous compression d’un empilement de préimprégnés visqueux discontinus unidirectionnels et tissés. Un modèle basé sur une approche fluide hétérogène visqueux isotrope transverse est ensuite développé en accord avec les observations expérimentales. Il est notamment montré que les différents phénomènes observés sont retrouvés numériquement pour les unidirectionnels et partiellement pour les tissés et que les valeurs prédites sont globalement en bon accord avec les mesures expérimentales. L’obtention de résultats réalistes nécessite une résolution en 3D avec un maillage relativement fin dans l’épaisseur. Finalement des méthodes numériques avancées sont mises en place afin de tenter de réduire le coût des simulations
The design freedom of composites can be improved by combining continuous and discontinuous prepregs. The forming of a pre-heated blank made of optimally oriented and distributed discontinuous prepreg plies may lead to unacceptable defects such as in-plane and out-of-plane wrinkles, sliding of plies, rotation of adjacent plies, bending of fibres induced by transverse squeeze flow and finally to inappropriate and inefficient fibre distribution. This arises because the individual discontinuous plies are free to move and deform in the mould during the forming step. First, this work presents some experiments conducted to identify the behaviour of a stack of unidirectional and woven discontinuous viscous prepregs subjected to through-thickness compression. Then a model based on a heterogeneous transverse isotropic fluid approach is gradually developped in agreement with the experimental findings. It is shown that the various observed phenomena are retrieved for the unidirectional and partly for the woven prepreg by the numerical model. The predicted values are in good agreement with measurements, when the problem is solved in 3D with a relatively fine mesh in the thickness. Finally an attempt is made to reduce the computational cost by the use of advanced numerical simulation techniques

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Danlos, Amélie. "Dynamique des jets contrôlés : Application à l’étude du mélange dans des écoulements de jets annulaires à très grand rapport de diamètres." Phd thesis, Rouen, 2009. http://www.theses.fr/2009ROUES055.

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Les jets annulaires turbulents sont des écoulements soumis à de fortes instabilités qui peuvent devenir un handicap pour certaines applications industrielles (procédés de fibrage du verre, ventilation individuelle, ventilation opérationnelle, brûleurs, neige de ulture. . . ). Ces écoulements particuliers de jets axisymétriques sont complexes puisqu’ils regroupent des phénomènes de sillage et de mélange. L’objectif de cette étude est de déterminer des méthodes de contrôle de la zone initiale des jets annulaires d’air de très grand rapport de diamètres (r=0,91), pour des nombres de Reynolds élevés (Ree=5130, Ree=2565, Ree=1368, e étant l’épaisseur de l’anneau de jet de 2,565mm), afin de répondre aux attentes des industriels mais aussi de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu dans la formation de l’écoulement. Deux méthodes ont été étudiées. Une voie de contrôle passif par modification de géométrie de l’obstacle central a permis d’agir sur le sillage et de modifier la morphologie du jet. Les jets annulaires basique, conique et phéroïdal ont été comparés pour obtenir des jets plus efficaces pour certaines applications. Un contrôle actif par forçage acoustique a été appliqué au jet annulaire basique afin de réduire le battement du jet autour de son axe sans modifier la géométrie de la buse. Ifférents paramètres de forçage (fréquence, position de l’excitation, phase de l’onde) ont été observés pour déterminer une configuration efficace de contrôle des instabilités de l’écoulement. Les méthodes de diagnostic utilisées sont intrusives (anémométrie par fil chaud) ou non intrusives (Tomographie rapide, Vélocimétrie par Images de Particules, Anémométrie Doppler Laser 2D et 3D) et sont complétées par un post-traitement de Décomposition Orthogonales en Modes Propres (P. O. D. ) pour analyser les structures cohérentes de l’écoulement et déterminer l’influence du contrôle passif ou actif sur ces structures de différentes échelles. Une Simulation Numérique Directe (D. N. S. ) est enfin proposée pour modéliser le contrôle passif des écoulements de jets annulaires turbulents de très grands rapports de diamètres.

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Berrebi, Johanna. "Contribution à l'intégration d'une liaison avionique sans fil. L'ingénierie système appliquée à une problématique industrielle." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00800141.

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Dans un avion, un hélicoptère ou un lanceur actuel, des milliers de capteurs, pour la plupart non critiques sont utilisés pour la mesure de divers paramètres (températures, pressions, positions...) Les résultats sont ensuite acheminés par des fils vers les calculateurs de bord qui les traitent. Ceci implique la mise en place de centaines de kilomètres de câbles (500 km pour un avion de ligne) dont le volume est considérable. Il en résulte une grande complexité de conception et de fabrication, des problèmes de fiabilité, notamment au niveau des connexions, et une masse importante. Par ailleurs l'instrumentation de certaines zones est impossible car leur câblage est difficilement envisageable par manque d'espace. En outre, s'il est souvent intéressant d'installer de nouveaux capteurs pour faire évoluer un aéronef ancien, l'installation des câbles nécessaires implique un démantèlement partiel, problématique et coûteux, de l'appareil. Pour résoudre ces problèmes, une idée innovante a émergé chez les industriels de l'aéronautique : commencer à remplacer les réseaux filaires reliant les capteurs d'un aéronef et leur centre de décision par des réseaux sans fil. Les technologies de communication sans fil sont aujourd'hui largement utilisées dans les marchés de l'électronique de grande consommation. Elles commencent également à être déployées pour des applications industrielles comme l'automobile ou le relevé à distance de compteurs domestiques. Cependant, remplacer des câbles par des ondes représente un défi technologique considérable comme la propagation en milieu confiné, la sécurité, la sureté de fonctionnement, la fiabilité ou la compatibilité électromagnétique. Cette thèse est motivée d'une part par l'avancée non négligeable dans le milieu aérospatial que pourrait être l'établissement d'un réseau sans fil à bord d'aéronefs dans la résolution de problématique classiques comme l'allégement et l'instrumentation. Il en résulterait donc : * Une meilleure connaissance de l'environnement et de la santé de l'aéronef * Un gain sur le poids. * Un gain en flexibilité. * Un gain en malléabilité et en évolutivité. * Un gain sur la complexité. * Un gain sur la fiabilité D'autre part, étant donnée la complexité de la conception de ce réseau de capteur sans fil, il a été nécessaire d'appliquer une méthodologie évolutive et adaptée mais inspirée de l'ingénierie système. Il est envisageable, vu le nombre de sous-systèmes à considérer, que cette méthodologie soit réutilisable pour d'autre cas pratiques. Une étude aussi complète que possible a été réalisée autour de l'existant déjà établi sur le sujet. En effet, on peut en lisant ce mémoire de thèse avoir une idée assez précise de ce qui a été fait. Une liste a été dressée de toutes les technologies sans fil en indiquant leur état de maturité, leurs avantages et leurs inconvénients afin de préciser les choix possibles et les raisons de ces choix. Des projets de capteurs sans fil ont été réalisés, des technologies sans fil performantes et personnalisables ont été développées et arrivent à maturité dans des secteurs variés tels que la domotique, la santé, l'automobile ou même l'aéronautique. Cependant aucun capteur sans fil n'a été véritablement installé en milieu aérospatial car de nombreux verrous technologiques n'ont pas été levés. Fort des expériences passées, et de la maturité qu'ont prise certaines technologies, des conclusions ont été tirées des projets antérieurs afin de tendre vers des solutions plus viables. Une fois identifiés, les verrous technologiques ont été isolés. Une personnalisation de notre solution a été à envisager afin de remédier tant que faire se peut à ces points bloquants avec les moyens mis à disposition. La méthodologie appliquée nous a permis d'identifier un maximum de contraintes, besoins et exigences pour mieux focaliser les efforts d'innovation sur les plus importantes et choisir ainsi les technologies les plus indiquées.

Дисертації з теми "Décomposition en modes spatiaux"

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