Дисертації з теми "Dynamique des particules d'inertie"
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Ferran, Amélie. "Dynamique des particules d'inertie dans une interface turbulente/non turbulente." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2023. http://www.theses.fr/2023GRALI102.
Анотація:
Ce projet expérimental étudiera la dynamique des gouttelettes dans une interface turbulente / non turbulente, avec présence de cisaillement. Pour mener à bien cette recherche, nous utiliserons des installations et des techniques de mesure uniques, à savoir deux souffleries équipées de systèmes produisant de la turbulence qui peuvent être activés différentiellement pour générer une interface turbulente / non turbulente. Cette collaboration permettra de couvrir une large gamme de gradients d'intensité turbulente, de taux de cisaillement et de nombres de Reynolds pour l'étude de la dynamique des particules inertielles dans des conditions turbulentes / non turbulentes. L'étude produira des données sur les différentes tailles de gouttelettes qui couvrent la plage des nombres de Stokes, et qui caractérisent l'inertie des particules par rapport à l'échelle micrométrique de turbulence. Les domaines d'application peuvent être l'injection de carburant dans les systèmes de conversion d'énergie, le revêtement par pulvérisation industriel, la formation de pluie chaude dans les nuages et les embruns des vagues déferlantes dans la zone de surfThis experimental project will investigate the dynamics of droplets at the interface between turbulent and non-turbulent regions, with shear. To conduct this research, we will utilize unique facilities and measurement techniques, namely two wind tunnels equipped with turbulence-generating systems that can be differentially activated to create a turbulent/non-turbulent interface. This collaboration will cover a wide range of turbulent intensity gradients, shear rates, and Reynolds numbers for studying the dynamics of inertial particles in turbulent/non-turbulent conditions. The study will produce data on various droplet sizes spanning the range of Stokes numbers, characterizing particle inertia relative to the micrometric scale of turbulence. Potential applications include fuel injection in energy conversion systems, industrial spray coating, warm rain formation in clouds, and sea spray in the surf zone
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Louazel, Stéphanie. "Influence des ondes d'inertie-gravité sur la dynamique tourbillonaire." Brest, 2004. http://www.theses.fr/2004BRES2016.
Анотація:
L'objectif de cette thèse est d'analyser l'influences des ondes d'inertie-gravité sur la dynamique tourbillonnaire, ce processus entre dans le cadre de l'interaction entre dynamiques lente et rapide des écoulements océaniques. En effet, les tourbillons font partie des mouvements lents mais ont une dynamique intermédiaire entre la dynamique rapide d'ondes d'inertie-gravité et la dynamique très basse fréquence de la circulation générale. Après une synthèse bibliographique consacrée à cette interaction deux études numériques en modèle shallow-water sont menées. Dans la première l'influence des ondes d'inertie-gravité sur le diagnostic de filamentation d'un tourbillon elliptique est analysée. Les simulations révèlent que les ondes modifient légèrement ce processus de filamentation. Toutefois, l'information nécessaire pour l'analyser s'avère être contenue dans la composante lente de l'écoulement et les zones d'éjection de filaments peuvent être localisées à partir du critère diagnostique de Lapeyre et al. (1999) basé sur des grandeurs instantanées de cette composante. Dans la seconde étude, nous montrons que l'interaction entre tourbillons interagissent entre eux. Le noyau est modifiée sous l'actions d'ondes d'inertie-gravité. Pour cela, le cas académique du tripôle est utilisé comme exemple de tourbillons interagissant entre eux. Le noyau d'une telle structure peut se briser si les deux satellites sont suffisamment intenses. Les ondes testées stabilisent systématiquement le tripôle : le noyau se brise plus facilement en leur absence qu'en leur présenceThe purpose of this thesis is to study the influence of inertia-gravity waves on eddies dynamics, this process being part of the intercation between slow and fast dynamics of oceanic flows. Eddies dynamics is indeed slow but it is also intermediate between the fast inertia-gravity waves dynamics and the very slow frequency dynamics of general circulation. The first part reviews the literature on this interaction. Then two numerical studies are performed. The first one concerns the influence of inertia-gravity waves on the filamentation process is found to be slightly altered. However, the information required to analyse the filamentation process is shown to be entirely captured by the slow component of the flow and regions of filament ejection can be identified from the diagnostic criterion of Lapeyre et al. (1999) based on instateneous slow quantities. The second numerical study shows that inertia-gravity waves alter eddies interaction. For that purpose, the tripolar vortex is used as an academic example of an eddies intercation. The core of such a structure may split if the two satellites are strong enough. For all cases of waves that have been tested, the structure is systematically stabilized : the core breaks down more easily without inertia-gravity waves than in their presence
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Plougonven, Riwal. "Jets, vortex et ondes d'inertie-gravité : séparation dynamique et émission." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011940.
Анотація:
L'ajustemnt géostrophique nonlinéaire de fronts et de jets est analysé. Il est démontré que le formalisme lagrangien est le mieux adapté pour décrire sans ambiguité ce problème. Des modifications du scenario classique d'ajustement de Rossby sont mises en évidence. L'analyse de radiosondages de la campagne FASTEX montre que les jets et les fronts atmosphériques aux moyennes latitudes sont des sources importantes d'ondes de gravité.
Un mécanisme d'excitation d'ondes de gravité à partir de mouvements vorticaux est analysé théoriquement dans le cadre d'un fluide stratifié, pour les ondes excitées par un tourbillon ellispoïdal.
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De, Souza David. "Dynamique de sédimentation de particules." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2021. http://www.theses.fr/2021IPPAE003.
Анотація:
La dynamique de particules inertielles lourdes évoluant dans un fluide présente un intérêt dans de nombreux domaines.On les trouve aussi bien dans la nature (gouttes d'eau dans les nuages, sédiments dans les rivières et les océans, disques d'accrétion planétaire) que dans des activités humaines et applications technologiques (gouttes de carburant en chambres de combustion, réacteurs chimiques).Ces systèmes sont complexes, leur modélisation requérant des hypothèses simplificatrices souvent fortes, et leur étude nécessite encore des données expérimentales.De nombreux comportements sont observés dans ces écoulements diphasiques dispersés.Cette thèse s'intéresse à deux d'entre eux.D'abord le clustering, phénomène où les particules s'accumulent dans des régions spécifiques et en laissent d'autres vides.Le second est l'altération de la vitesse de sédimentation, des particules tombant plus vite ou plus lentement que dans un fluide au repos.Ces phénomènes sont liés, et dépendent de paramètres comme la taille et la densité des particules, de la phase porteuse (eau ou air généralement) et de si celle-ci est au repos ou dans un état turbulent.Un dispositif expérimental a été construit dans lequel de petites particules solides (diamètre maximal de 200 µm) sédimentent dans de l'eau.Des particules de différentes densités ont été séparées par taille par tamisage.Ceci a permis d'accéder à une large gamme de paramètres pour les particules.Une technique de double mesure simple à mettre en œuvre permettant de mesurer simultanément la vitesse des particules et du fluide a été développée, fournissant un aperçu des interactions particules-fluides rarement réussi jusqu'à présent.Des augmentations de la vitesse de sédimentation des particules tombant dans un fluide au repos ont été observées et ont été attribuées au développement d'un écoulement descendant, poussant les particules.Des analyses de Voronoï ont également été effectuées, mais n'ont pas pu déterminer avec certitude si les particules formaient des amas ou non.Ce travail fournit des données intéressantes, pertinentes pour l'étude des particules qui sédimentent dans des fluides au repos en espace clos.Il fournit également un point de référence pour de futurs travaux où la turbulence sera ajoutée au systèmeThe dynamics of heavy inertial particles evolving in a fluid are of interest in many fields.They are found both in nature (water droplets in clouds, sediments in rivers and in the oceans, planetary accretion disks) and in human activities and technological applications (fuel drops in combustion chambers, chemical reactors).These systems are complex, their modelling using often strong simplifying hypotheses, and experimental data is still required in their study.A large range of behaviours can be found in such dispersed two-phase flows.This work focuses on two of these.The first is clustering, or the observation that particles accumulate in specific regions and leave others void.The second is settling velocity alteration, as particles have been observed to fall either faster or slower than in a quiescent fluid.These two phenomena are intertwined, and depend on parameters like the size and density of the particles, what the carrier phase is (water or air usually) and whether it is in a quiescent or turbulent state.An experimental device was built in which small (diameters of at most 200 µm) solid particles settle in water.Particles of various densities have been separated by size by sieving.This allows access to a large variety of particle properties.An easy to implement double-measurement technique allowing simultaneous measurements of particle and fluid velocities was developed, providing insight into particle-fluid interactions that was seldomly achieved in previous works.Increases of the settling velocity of particles falling in a quiescent fluid have been observed and could be attributed to the development of a flow that pushes the particles down.Voronoï analysis were also performed, but could not confirm with certainty whether particles formed clusters or not.This work gives interesting data, relevant in the study of particles settling in quiescent fluids in closed spaces.It also provides a reference point for future works where turbulence will be added to the system
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Rodrigue, Denis. "Dynamique de particules en milieu non-newtonien." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1996. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/nq21861.pdf.
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Bertho, Yann. "Dynamique d'écoulements gaz-particules en conduite verticale." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2003. https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00171722.
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Ben, Jelloul Mahdi. "Tourbillons et fronts dans l'océan et l'atmosphère : dynamique, stabilité et interactions avec les ondes d'inertie-gravité." Paris 6, 2001. http://www.theses.fr/2001PA066016.
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Ouari, Bachir. "Dynamique de l'aimantation des particules superparamagnétique avec anisotropie triaxiale." Perpignan, 2006. http://www.theses.fr/2006PERP0739.
Анотація:
Dans ce travail, nous avons effectué des études théoriques sur le processus de relaxation de l’aimantation des nanoparticules superparamagnétiques avec une anisotropie triaxiale (orthorhombique). Dans le contexte du modèle de Néel-Brown, nous avons obtenu les solutions numériques et analytiques de l’équation de Fokker-Planck-Brown qui décrit la dynamique de l’aimantation de la particule monodomaine. Le processus de relaxation magnétique est caractérisé par le temps de relaxation de l’aimantation le plus long, les temps intégraux et effectifs. Dans le domaine des fréquences, il est caractérisé par les composantes longitudinale et transversales du tenseur de la susceptibilité magnétique. Les résultats des calculs numériques nous ont donnés la possibilité d’évaluer ces grandeurs importantes avec beaucoup d’habilités pour les valeurs typiques de la constante de dissipation α, de la température T, des constantes d’anisotropie et la pulsation en absence ou en présence d’un champ magnétique uniforme extérieur H0. En utilisant l’approche de Kramers-Brown-Coffey, nous avons déduit les équations analytiques pour les temps de relaxation de l’aimantation et pour les composantes longitudinale et transversale de la susceptibilité magnétique. Ces équations sont en accord complet avec les résultats du calcul numérique. Elles ont des formes simples et nous permettent de comprendre le comportement qualitatif des temps de relaxation de l’aimantation et des spectres de la susceptibilité magnétiques dans toute la gamme de variation des paramètres physiques (température, pulsation, champ extérieur, et constante de dissipation)In this thesis, a theoretical study of the dynamics of the magnetization of superparamagnetic nanoparticles with triaxial (orthorhombic) anisotropy has been carried out using the Néel-Brown model. Numerical and analytical solutions of the Fokker-Planck equation given by Brown, which describes the relaxation of the magnetization in the nanoparticles, have been obtained in order to facilitate this study. The process of relaxation of the magnetization is characterized by the longest relaxation time, integral relaxation time, and, in the frequency domain, by the longitudinal and transverse components of the magnetic susceptibility tensor. The numerical solutions allows us to evaluate these characteristics for typical values of the dissipation constant α, temperature T, anisotropy constants with and without a uniform external magnetic field H0. By using the approach of Kramers-Brown-Coffey, analytical equations for the magnetization relaxation times and for the longitudinal and transversals components of the magnetic susceptibility have been deduced. These analytical equations are in complete agreement with the results of our numerical calculations. They have simple analytical forms and allow one to quantify the dependence of the relaxation times and the magnetic susceptibility on the temperature T, angular frequency , strength of the external field H, and dissipation constant α. Moreover they can be used to estimate the relaxation times and the magnetic susceptibility in wide ranges of variation of T,, H, and α. The results obtained may be considered as a complete solution of the problem of relaxation of the magnetization in nano particles with triaxial anisotropy
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Candelier, Fabien. "Étude du mouvement libre d'une particule dans un fluide en rotation solide à faibles nombres de Reynolds : mise en évidence des forces d'histoire et d'inertie." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_2005_CANDELIER_F.pdf.
Анотація:
Ce travail est consacré à une étude théorique et expérimentale du mouvement d'une particule sphérique solide, fluide ou gazeuse relâchée dans un fluide en rotation solide verticale et à faibles nombres de Reynolds et de Taylor. A cet effet, nous avons conçu un dispositif expérimental constitué d'un cylindre tournant, rempli d'huile de silicone et dans lequel sont relâchées nos particules. Au cours de nos expériences ces dernières sont filmées avec une caméra rapide, ce qui nous permet de mesurer avec précision l'évolution temporelle de leurs coordonnées spatiales. L'analyse théorique, qui s'inscrit dans une thématique de recherche relativement ancienne, corrobore l'étude de Herron, Davis et Bretherton (1975) en ce qui concerne les particules solides, et généralise leurs résultats au cas des inclusions fluide et gazeuse: bien que les vitesses de sédimentation des particules et les vitesses de migration dans le plan horizontal soient découplées, celles-ci sont affectées par la vitesse de rotation imposée au cylindre. Par ailleurs, et conformément à l'analyse théorique de Miyazaki (1995), nous observons que le mouvement horizontal de nos particules est correctement décrit par l'équation de mouvement de Boussinesq-Basset obtenue après analyse de l'écoulement de perturbation dans un référentiel non tournant et après avoir négligé, bien que cela ne soit pas tout à fait légitime, la contribution horizontal des effets d'inertieThe motion of a spherical inclusion released in a vertical solid-body rotation flow is investigated theoretically and experimentally. Solid spheres, bubbles and drop are considered. The particle Reynolds number and the Taylor number nimber are smaller than unity. The motion equations of the inclusion are obtained by revisiting the hydrodynamic equations. The axial (vertical) motion and the horizontal motion are uncoupled, even though they are sensitive to the rotation rate of the flow. Analytical solutions of the particle motin equation are compared to experimental results obtained by releasing a particle in a rotating tank filled-up with silicone oil. For solid spheres and bubbles, both the terminal velocity and the particle ejection rate (or trapping rate) predicted by the theory agree with experiments, without any empirical adjustment. Ln particular, the experimental device enables to check the validity of various theories involving solid or fluid inclusions with or without inertia or history effects. Ln agreement with Miyazaki's theory (1995), the mobility tensor of Herron, Davis and Bretherton (1975), obtained by writing the fluid motion equations in the rotating frame, accurately predicts the horizontal particle trajectory, like the Boussinesq-Basset equation obtained by writing the fluid motion equations in the non-rotating frame and neglecting the horizontal contribution of inertia effects
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Simon, Frédéric. "Comportement dynamique des joints annulaires à fuite : modélisation des forces d'inertie convective en régime turbulent stationnaire et instationnaire." Poitiers, 1989. http://www.theses.fr/1989POIT2335.
Анотація:
Au cours des deux dernieres decennies, les developpements industriels ont considerablement accru l'importance technologique des turbomachines. La stabilite vibratoire de ces mecanismes est directement liee au comportement dynamique des paliers et des systemes d'etancheite constitues de joints annulaires a fuite. Pour determiner les caracteristiques statiques de ces joints, nous avons ecrit une equation de reynolds en regime turbulent. Les variations de masse volumique et de viscosite dynamique du fluide avec la pression, les hypotheses d'adherence du fluide aux parois et la conicite de la bague sont prises en compte. Une modelisation dynamique lineaire permet de calculer les coefficients de raideur et d'amortissement du joint. Une application specifique a montre l'influence des parametres de definition sur les caracteristiques de fonctionnement des joints cryotechniques. La deuxieme partie de la these concerne la modelisation des forces d'inertie convective dans le film qui apparaissent pour de tres grandes valeurs du nombre de reynolds ou pour des jeux de fonctionnement importants. Les equations non lineaires descriptives de l'ecoulement moyen d'un fluide barotrope en regime turbulent sont alors etablies pour un rotor mesaligne et excentre a l'interieur d'une bague conique de longueur finie. L'instationnarite de l'ecoulement est definie comme une perturbation - introduite analytiquement dans les equations - de l'etat stable correspondant au regime permanent, ce qui permet de determiner les coefficients de raideur, d'amortissement et de masse ajoutee caracterisant la reponse dynamique du joint pour une excitation en termes de deplacements, vitesses et accelerations. Nous avons enfin decrit, dans le cas d'un joint centre sous l'action d'un mesalignement dynamique, les evolutions des coefficients dynamiques directs et croises en fonction de la longueur de la bague ou de la prerotation initiale du fluide
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Caussin, Jean-Baptiste. "Dynamique collective de particules auto-propulsées : ondes, vortex, essaim, tressage." Thesis, Lyon, École normale supérieure, 2015. http://www.theses.fr/2015ENSL0996/document.
Анотація:
L'émergence de mouvements cohérents à grande échelle a été abondamment observée dans les populations animales (nuées d'oiseaux, bancs de poissons, essaims de bactéries...) et plus récemment au sein de systèmes artificiels. De tels ensembles d'individus auto-propulsés, susceptibles d'aligner leurs vitesses, présentent des propriétés physiques singulières. Cette thèse théorique étudie divers aspects de ces systèmes actifs polaires.Dans un premier temps, nous avons modélisé une population de colloïdes auto-propulsés. En étroite association avec les travaux expérimentaux, nous avons décrit la dynamique du niveau individuel à l'échelle macroscopique. Les résultats théoriques expliquent l'émergence et la structure de motifs cohérents : (i) transition vers le mouvement collectif, (ii) propagation de structures spatiales polarisées, (iii) amortissement des fluctuations de densité dans un liquide polaire, (iv) vortex hétérogène dans des géométries confinées.D'un point de vue plus fondamental, nous avons ensuite étudié les excitations non linéaires qui se propagent dans les systèmes actifs polaires. L'analyse des théories hydrodynamiques de la matière active, à l'aide d'outils issus des systèmes dynamiques, a permis de rationaliser les observations expérimentales et numériques reportées jusqu'ici.Enfin, nous avons proposé une approche complémentaire pour caractériser les populations actives. Associant étude numérique et résultats analytiques, nous avons étudié les propriétés géométriques des trajectoires individuelles, ainsi que leur enchevêtrement au sein de groupes tridimensionnels. Ces observables pourraient permettre de sonder efficacement la dynamique de populations animalesThe emergence of coherent motion at large scale has been widely observed in animal populations (bird flocks, fish schools, bacterial swarms...) and more recently in artificial systems. Such ensembles of self-propelled individuals, capable of aligning their velocities, are commonly referred to as polar active materials. They display unique physical properties, which we investigate in this theoretical thesis.We first describe a population of self-propelled colloids. In strong connection with the experiments, we model the dynamics from the individual level to the macroscopic scale. The theoretical results account for the emergence and the structure of coherent patterns: (i)~transition to collective motion, (ii)~propagation of polar spatial structures, (iii)~damping of density fluctuations in a polar liquid, (iv)~heterogeneous vortex in confined geometries.We then follow a more formal perspective, and study the non-linear excitations which propagate in polar active systems. We analyze the hydrodynamic theories of active matter using a dynamical-system framework. This approach makes it possible to rationalize the experimental and numerical observations reported so far.Finally, we propose a complementary approach to characterize active populations. Combining numerical and analytical results, we study the geometric properties of the individual trajectories and their entanglement within three-dimensional flocks. We suggest that these observables should provide powerful tools to describe animal flocks in the wild
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Lyu, Jinming. "Modélisation numérique de la dynamique de particules molles en microcanaux." Thesis, Ecole centrale de Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDM0002.
Анотація:
Une vésicule est un système modèle utilisé pour comprendre le comportement dynamique en écoulement d’une particule molle fermée telle qu’un globule rouge. La membrane bicouche lipidique inextensible d’une vésicule admet une résistance d’élasticité en flexion. Lorsque dégonflée, c’est-à-dire pour un grand rapport surface sur volume, une vésicule présente des changements de formes remarquables. Des progrès significatifs ont été réalisés au cours des dernières décennies dans la compréhension de leur dynamique en milieu infini. Ce manuscrit s’intéresse à la transition de formes et à la migration latérale d’une vésicule dans des écoulements confinés. L’approche est numérique, basée sur une méthode aux éléments finis de frontière (BEM) isogéométrique. Partant d’une version existante pour les écoulements de Stokes non confiné, un code original est développé pour prendre en compte les parois de microcanaux de section transversale arbitraire. L’essentiel des études porte sur la dynamique d’une vésicule transportée par un écoulement de Poiseuille dans une conduite de section circulaire. Tout d’abord, nous examinons les formes typiques des vésicules, les différents modes de migration latérale et la structure de l’écoulement des lipides dans la membrane, en fonction des trois paramètres sans dimension caractéristiques : le volume réduit, le confinement et le nombre capillaire (de flexion). Les transitions de forme et le diagramme de phase de formes stables pour plusieurs volumes réduits sont obtenus dans l’espace (confinement, nombre capillaire). Ils montrent une extension de l’ensemble des morphologies de la vésicule. L’interaction complexe entre la paroi du tube, les contraintes hydrodynamiques et l’élasticité de flexion de la membrane conduit à une dynamique bien plus riche. Nous étudions ensuite, via une version axisymétrique du modèle, le comportement de la vésicule lorsque des conditions de confinement deviennent sévères et imposent des formes de vésicule axisymétriques. Un accent particulier est mis sur la prédiction de la mobilité de la vésicule et de la perte de charge additionnelle induite par la présence de la vésicule. Cette dernière est importante pour comprendre la rhéologie d’une suspension diluée. De plus, sur la base des résultats numériques du comportement proche du confinement maximal, nous établissons plusieurs lois d’échelle portant sur la vitesse de la vésicule et sa longueur, ainsi que sur l’épaisseur du film de lubrification. Enfin, nous présentons un modèle hybride BEM–coarse-graining permettant d’adjoindre un cytosquelette à une vésicule pour étendre nos études au cas des globules rouges. La modélisation coarse-graining du cytosquelette repose sur un réseau de ressorts identifié à l’ensemble des arêtes du maillage d’éléments finis de la membrane de la vésicule. Les résultats numériques montrent que ce modèle à deux composants vésicule–cytosquelette est capable d’extraire les propriétés mécaniques des globules rouges et de prédire sa dynamique dans les écoulements de fluideVesicles are a model system for understanding the dynamical behavior of a closed soft particle such as red blood cells (RBCs) in flows. The inextensible lipid bilayer membrane of a vesicle admits resistance to the bending elasticity, and its large surface-area-to-volume ratio allows the vesicle to exhibit remarkable shape changes in the dynamics even in a simple flow. Significant progress has been made over the past decades in understanding vesicle dynamics in unbounded Stokes flows. This manuscript deals with the numerical investigation of shape transition and lateral migration of 3D vesicles in wall-bounded Stokes flows by means of an isogeometric finite-element method (FEM) and boundary-element method (BEM). Starting from a previously reported isogeometric FEM-BEM simulations of the dynamics of soft particles (drops, capsule, and vesicle) in Stokes flows in free space, the original code is developed to account for microchannel walls of arbitrary cross-section. The present work focuses on the dynamics of a vesicle that is transported through a circular tube in a pressure-driven flow. First, we investigate typical vesicle shapes, different lateral migration modes, and flow structure onto vesicle membrane versus three independent dimensionless parameters, namely, the reduced volume, the confinement, and the (bending) capillary number. Shape transitions and the phase diagram of stable shapes for several reduced volumes are obtained in the (confinement, capillary number) space, showing an extension of the set of vesicle morphologies and rich vesicle dynamics owing to the intricate interplay among the tube wall, hydrodynamic stresses, and membrane bending. Secondly, we study, via an axisymmetric BEM, the hydrodynamics under high confinements in which the shape of the vesicle is expected to maintain axisymmetry. A particular emphasis is given to the prediction of the vesicle mobility and the extra pressure drop caused due to the presence of the vesicle, the latter having implications in the rheology of a dilute suspension. In addition, based on the numerical results of limiting behavior of quantities of interest near maximal confinement, we give various scaling laws to infer, for example, the vesicle velocity, its length, and the thickness of lubrication film. Finally, we present a coupled, hybrid continuum–coarse-grained model for the study of RBCs in fluid flows. This model is based on a combination of the vesicle model with a network of springs with fixed connectivity, representing the cytoskeleton. Numerical results show that this two-component vesicle–cytoskeleton model isable to extract the mechanical properties of RBCs and predict its dynamics in fluid flows
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Al, Haj Mohammad. "Modèles discrets de dislocations : ondes progressives et dynamique de particules." Thesis, Paris Est, 2014. http://www.theses.fr/2014PEST1001/document.
Анотація:
Ce travail se concentre sur l'étude de la dynamique des dislocations dans le réseau cristallin et il est découpé en deux parties : la première partie porte sur les mouvements horizontaux d'une chaîne d'atomes en interaction contenant une dislocation. Bien que, la deuxième partie traite de l'accumulation de dislocations formant ce qu'on appelle des murs de dislocations. Dans la première partie, nous considérons une généralisation complètement nonlinéaire des équations de diffusion de réaction discrète également appelée “modèles de Frenkel-Kontorova complètement amortis” qui décrivent la dynamique des défauts cristallins (dislocations) dans un réseau. Nous étudions à la fois : les non-linéarités bistable et monostable. Dans des conditions suffisantes, nous montrons l'existence et l'unicité des ondes progressives pour le cas de non-linéarité bistable. Pour le cas monostable, nous étudions l'existence de la branche des solutions d'ondes progressives pour une non-linéarité Lipschitz général. Nous montrons également que la vitesse minimale est positive et délimitée ci-dessous. Dans cette partie, nous étudions aussi la généralisation du modèle de Frenkel-Kontorova pour laquelle nous pouvons ajouter un paramètre de force motrice. Nous illustrons également, dans ce cas, la variation de la vitesse de propagation des ondes progressives en fonction du paramètre de force. Dans la deuxième partie, nous étudions l'accumulation des dislocations dans les murs de dislocations. Nous montrons en fait la convergence de plusieurs dislocations qui interagissent sur les murs de dislocations. Nous présentons aussi les résultats de quelques expériences numériques qui confirment les résultats théoriques que nous obtenonsThis work focuses on the study of the dislocation dynamics in the crystal lattice and it is splitted into two parts : the first part is concerned with the horizontal motion of a chain of interacting atoms containing a dislocation. While, the second part deals with the accumulation of dislocations forming what is known as walls of dislocations. In the first part, we consider a fully nonlinear generalization of the discrete reaction diffusion equations “fully overdamped Frenkel-Kontorova models” that describe the dynamics of crystal defects (dislocations) in a lattice. We study both : the bistable and the monostable non-linearities. Under sufficient conditions, we show the existence and uniqueness of traveling wave solution for the bistable non-linearity case. For the monostable case, we study the existence of branch of traveling waves solutions for general Lipschitz non-linearity. We also prove that the minimal velocity is non-negative and bounded below. In this part, we as well study the generalization of Frenkel-Kontorova model for which we can add a driving force parameter. We also illustrate, in this case, the variation of the velocity of propagation of traveling waves in terms of the parameter force. In the second part, we study the accumulation of dislocations in walls of dislocations. We prove actually the convergence of several interacting dislocations to walls of dislocations. We also present results of some numerical experiments that confirm the theoretical results that we obtain
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Erignoux, Clément. "Limite hydrodynamique pour un dynamique sur réseau de particules actives." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLX011/document.
Анотація:
L'étude des dynamiques collectives, observables chez de nombreuses espèces animales, a motivé dans les dernières décennies un champ de recherche actif et transdisciplinaire. De tels comportements sont souvent modélisés par de la matière active, c'est-à-dire par des modèles dans lesquels chaque individu est caractérisé par une vitesse propre qui tend à s'aligner avec celle de ses voisins.Dans un modèle fondateur proposé par Vicsek et al., ainsi que dans de nombreux modèles de matière active liés à ce dernier, une transition de phase entre un comportement chaotique à forte température, et un comportement global et cohérent à faible température, a été observée. De nombreuses preuves numériques de telles transitions de phase ont été obtenues dans le cadre des dynamiques collectives. D'un point de vue mathématique, toutefois, ces systèmes actifs sont encore mal compris. Plusieurs résultats ont été obtenus récemment sous une approximation de champ moyen, mais il n'y a encore à ce jour que peu d'études mathématiques de modèles actifs faisant intervenir des interactions purement microscopiques.Dans ce manuscrit, nous décrivons un système de particules actives sur réseau interagissant localement pour aligner leurs vitesses. L'objet de cette thèse est l'obtention rigoureuse, à l'aide du formalisme des limites hydrodynamiques pour les gaz sur réseau, de la limite macroscopique de ce système hors-équilibre, qui pose de nombreuses difficultés techniques et théoriquesCollective dynamics can be observed among many animal species, and have given rise in the last decades to an active and interdisciplinary field of study. Such behaviors are usually modeled by active matter, in which each individual is self-driven and tends to align its velocity with that of its neighbors.In a classical model introduced by Vicsek & al., as well as in numerous related active matter models, a phase transition between chaotic behavior at high temperature and global order at low temperature can be observed. Even though ample evidence of these phase transitions has been obtained for collective dynamics, from a mathematical standpoint, such active systems are not fully understood yet. Some progress has been achieved in the recent years under an assumption of mean-field interactions, however to this day, few rigorous results have been obtained for models involving purely local interactions.In this manuscript, we describe a lattice active particle system interacting locally to align their velocities. This thesis aims at rigorously obtaining, using the formalism developed for hydrodynamic limits of lattice gases, the scaling limit of this out-of-equilibrium system, for which numerous technical and theoretical difficulties arise
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Gautier, Pierre-Etienne. "Comportement dynamique des véhicules ferroviaires : caractérisation expérimentale d'éléments de suspension : analyse modale et détermination des paramètres d'inertie des caisses." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1985. http://www.theses.fr/1985ECAP0010.
Анотація:
Approfondissement des connaissances des caractéristiques fondamentales des ressorts de suspension. Les résultats obtenus apportent des éléments pour un calcul plus précis du comportement quasistatique des véhicules en courbe ainsi que de leur comportement à basse fréquence. Détermination des paramètres d'inertie des caisses. Application de l'analyse modale, outil général d'analyse expérimentale des structures en vibration
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Achour, Louiza. "Dynamique et contrôle de la régénération d'un filtre à particules diesel." Paris, ENMP, 2001. http://www.theses.fr/2001ENMP1004.
Анотація:
Les particules diesel indesirables a l'echappement des moteurs diesel peuvent etre eliminees par l'utilisation de filtres a particules diesel places dans la ligne d'echappement. Ils permettent, lors de la phase de chargement, de collecter les particules diesel par passage des gaz a travers une paroi poreuse. Puis, lors de la phase de regeneration, les suies retenues sont eliminees par combustion. Le pilotage d'un tel systeme necessite une surveillance permanente de l'etat du filtre et du fonctionnement moteur ainsi que le deploiement de strategie de controle par le biais de la modelisation. Ainsi, l'objectif de la these est de developper un modele de regeneration de filtre a particules, possedant a la fois un degre d'acuite suffisant pour decrire les phenomenes physico-chimiques et une certaine simplicite pour elaborer et tester des lois de commande. Le but poursuivi est la modelisation et le controle des transitoires thermiques en mode de regeneration. En effet, des temperatures trop fortes en cours de regeneration peuvent endommager voire casser le filtre. Nous montrons ici comment limiter les pics de temperature en jouant sur le flux partiel d'oxygene en entree du filtre. Pour cela, nous proposons plusieurs modeles dynamiques originaux (0d et 2d). Ils permettent, a partir des caracteristiques des gaz d'echappement et du niveau de chargement de predire l'evolution thermique du filtre durant la regeneration. Ces modeles sont valides experimentalement a partir d'essais sur banc moteur realises en boucle ouverte (bo) et en boucle fermee (bf) pour verifier et valider l'efficacite de notre loi de commande de type proportionnelle avec saturation. Ensuite, une analyse theorique s'appuyant sur les methodes developpees en dynamique et controle des systemes prouve la robustesse de la loi de commande. En particulier, nous montrons qu'il est impossible d'avoir des phenomenes oscillants (absence d'orbites periodiques en bf).
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Lecolier, Eric. "Suspensions aqueuses de particules colloidales anisotropes et chargees : structure et dynamique." Orléans, 1998. http://www.theses.fr/1998ORLE2014.
Анотація:
Alors que la transition liquide-solide dans les dispersions de colloides spheriques a donne lieu a de nombreux travaux de recherche, la comprehension des multiples comportements de suspensions de particules colloidales anisotropes n'est toujours pas acquise, notamment en ce qui concerne le cas des disques charges, objets d'etude de cette these. La laponite qui est une argile de synthese s'avere etre un materiau modele pour l'etude des systemes de particules discoides chargees. Cette argile presente une transition d'un liquide (sol) vers un solide viscoelastique mou (gel). La concentration en argile, le ph et la concentration saline sont les parametres qui controlent le systeme, notamment l'ajout de sel a pour effet de deplacer la transition sol-gel vers de plus faibles fractions volumiques en solide. Dans ce travail, nous nous attachons a etudier les proprietes dynamiques (rheologie en regime lineaire), de structure (diffusion de rayons x aux petits angles, diffusion de lumiere, microscopie electronique) et thermodynamiques d'equilibre (mesure de la pression osmotique). L'etude des proprietes thermodynamiques montre que la transition sol-gel dans les suspensions aqueuses de laponite peut s'interpreter en termes de competition entre les forces de volume exclu, favorisant l'apparition d'un ordre nematique, et les interactions electrostatiques, privilegiant les configurations ou les particules se mettent perpendiculairement les unes aux autres. Les forces electrostatiques ont donc pour effet de frustrer la transition isotrope-nematique (ou d'onsager). L'etude structurale confirme cette interpretation en mettant en evidence l'existence de domaines constitues de particules sans contact presentant un ordre nematique. Enfin, nous montrons que les proprietes rheologiques ne sont pas directement connectees a la dynamique des particules mais dependent, au contraire, des structures formees a des echelles supra-particulaires.
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Lafleche, Laurent. "Dynamique de systèmes à grand nombre de particules et systèmes dynamiques." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLED010.
Анотація:
On étudie dans cette thèse le comportement en temps long de solutions d’équations aux dérivées partielles. Celles-ci modélisent des systèmes à grand nombre de particules dont la dynamique est due à des forces externes, internes et à l’interaction entre ces particules. Cependant, on considère différentes échelles. On voyage ainsi du niveau quantique des atomes au niveau macroscopique des étoiles, et l’on voit que des différences apparaissent bien que certaines propriétés soient conservées. Dans ce voyage, on croise le chemin de diverses applications telles que l’astrophysique, les plasmas,les semi-conducteurs, la biologie et l’économie. Ce travail est divisé en trois parties.Dans la première, on étudie le comportement semi-classique de l’équation de Hartree en mécanique quantique et sa limite vers l’équation de Vlasov. On quantifie uniformément en la constante de Planck des propriétés telles que la propagation des moments et de normes de Lebesgue à poids et la dispersion. On les utilise ensuite pour établir des estimées de stabilité entre les deux équations au moyen d’un analogue semi-classique des distances de Wasserstein. Dans la deuxième partie, on regarde le comportement en temps long d’équations cinétiques dont l’opérateur de collision est linéaire et a un équilibre local avec peu de moments, tel que l’opérateur de Fokker-Planck, sa version fractionnaire et un opérateur de Boltzmann linéaire. Deux principales techniques sont utilisées, l’une consistant à construire des entropies et la seconde à utiliser la positivité.Enfin, la dernière partie s’intéresse à des modèles macroscopiques inspirés de l’équation de Keller-Segel et l’on regarde les paramètres sous lesquels ce type de système s’effondre sur lui-même, se disperse ou se stabilise. Le premier effet se voit en introduisant des poids appropriés, le deuxième avec des distances de Wasserstein et le troisième au moyen des normes de LebesgueIn this thesis, we study the behavior of solutions of partial differential equations that arise from the modeling of systems with a large number of particles. The dynamic of all these systems is driven by interaction between the particles and external and internal forces. However, we will consider different scales and travel from the quantum level of atoms to the macroscopic level of stars. We will see that differences emerge from the associated dynamics even though the main properties are conserved. In this journey, we will cross the path of various applications of these equations such as astrophysics, plasma, semi-conductors, biology, economy. This work is divided in three parts.In the first one, we study the semi classical behavior of the quantum Hartree equation and its limit to the kinetic Vlasov equation. Properties such as the propagation of moments and weighted Lebesgue norms and dispersive estimates are quantified uniformly in the Planck constant and used to establish stability estimates in a semiclassical analogue of the Wasserstein distance between the solutions of these two equations.In the second part, we investigate the long time behavior of macroscopic and kinetic models where the collision operatoris linear and has a heavy-tailed local equilibrium, such as the Fokker-Planck operator, the fractional Laplacian with a driftor a Linear Boltzmann operator. This let appear two main techniques, the entropy method and the positivity method.In the third part, we are interested in macroscopic models inspired from the Keller-Segel equation, and we study therange of parameters under which the system collapses, disperses or stabilizes. The first effect is studied using appropriate weights, the second using Wasserstein distances and the third using Lebesgue norms
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Pergolizzi, Benjamin. "Étude de la dynamique des particules inertielles dans des écoulements aléatoires." Nice, 2012. http://www.theses.fr/2012NICE4101.
Анотація:
Cette thèse porte sur la dynamique de particules inertielles dans des écoulements instationnaires. Qu'il s'agisse de gouttelettes d'eau dans les nuages chauds ou de poussière dans les disques circumstellaires, de telles impuretés se découplent de la dynamique de l'écoulement et se répartissent de façon hétérogène. La modélisation des interactions microphysiques entre particules nécessite alors de comprendre et de quantifier ce phénomène de concentration préférentielle. L'apparition de telles hétérogénéités s'explique par la présence simultanée de deux mécanismes. D'une part, l'inertie des particules les conduit par effet centrifuge à se détacher des tourbillons de l’écoulement pour se concentrer dans les zones d'étirement. D'autre part, la dynamique des particules étant dissipative, celles-ci se concentrent aux temps longs sur un attracteur fractal. Ces effets sont généralement étudiés de façon séparée en considérant soit des écoulements stationnaires, soit des écoulements sans corrélation temporelle et donc dépourvus de structures. J'introduis dans cette thèse un modèle d'écoulement aléatoire ayant un temps de corrélation fini (mesuré par un nombre de Kubo) et qui couvre ces deux cas. Cette approche me permet d'identifier et d'étudier de façon analytique différents régimes de la dynamique des particules en fonction de ce paramètre ainsi que du nombre de Stokes mesurant l'inertie des particules. La richesse de ce modèle permet de mettre en évidence la complexité de l'interférence entre les deux mécanismes conduisant à des concentrations préférentiellesThis thesis deals with the dynamics of inertial particles in non-stationary flows. Whether there are droplets in warm clouds or dust grains in circumstellar disks, such impurities decouple from the flow dynamics and distribute in a heterogeneous manner. Modeling the microphysical interactions between particles thus requires understanding and quantifying this phenomenon of preferential concentration. The origin of such heterogeneities is explained by the simultaneous presence of two mechanisms. On the one hand particles inertia make them detach by centrifugal effect from the flow vortices and concentrate in straining regions. On the other hand, as the particle dynamics is dissipative, they concentrate at long times on a fractal attractor. Such effects are generally studied separately by considering either stationary flows or flows without temporal correlation and thus where structures are absent. In this thesis, I introduce a random flow model having a finite correlation time (measured by a Kubo number) that encompasses these two cases. This approach allows me to identify and study analytically various regimes of the particle dynamics as a function of this parameter and of the Stokes number that measures particle inertia. The richness of this model gives evidence of how complex is the interference between the two mechanisms leading to preferential concentration
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Sarrot, Vincent. "Capture de fines particules par des inclusions fluides." Toulouse, INSA, 2006. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000189/.
Анотація:
Cette étude concerne le mécanisme de collision entre une bulle sphérique et des particules dont le diamètre reste inférieur à quelques pourcents du diamètre de la bulle. Cette situation correspond à celle rencontrée dans la phase d’initiation du processus de capture dans des procédés de flottation. La détermination de l’efficacité s’appuie sur des mesures expérimentales et sur des simulations numériques directes (DNS). D’un point de vue expérimental, une cellule de flottation à bulles isolées à été conçue dans le but de mesurer l’efficacité de capture. De petites bulles sphériques sont produites par un capillaire, puis traversent une suspension de micro-billes de verre. Les particules capturées par la bulle sont dénombrées dans un compteur de particules. Les résultats sont analysés et les ordres de grandeur comparés favorablement à ceux de Ralston et al. (1999a). La tendance générale montre que l’efficacité de capture diminue avec le rapport de taille dp/db. Cette évolution observée est contraire à celle des modèles d’efficacité de collision de la littérature. Cet effet est attribué aux propriétés de mouillage des particules. D’un point de vue numérique, la simulation de l’écoulement autour d’une bulle permet de calculer la trajectoire de particules distribuées de manière uniforme. Pour les particules dont le nombre de Stokes est très inférieur à 1, leur trajectoire est confondue avec les lignes de courant du fluide. Les simulations numériques couvrent une large gamme des paramètres caractéristiques du problème (diamètre des particules ramené à celui des bulles, nombre de Reynolds de la bulle, degré de contamination de sa surface). L’efficacité de collision est une fonction croissante du nombre de Reynolds. L’efficacité d’une bulle propre tend de manière asymptotique vers une valeur constante que ce soit à petit ou à grand nombre de Reynolds. Pour une bulle complètement contaminée, la tendance asymptotique à petit nombre de Reynoplds est egalement une constante alors qu’à grand nombre de Reynolds l’efficacité suit une loi en Re0,45. En fonction du degré de contamination de l’interface, l’efficacité de collision suit tantôt un comportement de type bulle propre en dp/db, tantôt un comportement de type bulle contaminée en (dp/db)2. Des modèles sont proposés sur toute la gamme des différents paramètresThis study focuses on the collision mechanism between a spherical bubble and particles when the particle diameter remains less than some percents of the bubble diameter. This situation corresponds to the first step of the particle capture in flotation processes. The efficiency determination is based on experimental measurements and Direct Numerical Simulations (DNS). Experimentally, a single bubble flotation cell has been build for the purpose of measuring capture efficiency. Small spherical bubbles are created by a capillary tube and then arise through a suspension capturing glass particles. Captured particles are recovered by overflow and are counted in a particle counter. Results are analysed and the magnitude is favorably compared to those of Ralston et al. (1999a). Efficiencies exhibit a general decreasing trend with particle to bubble diameters ratio dp/db, in opposition to the trend analytically predicted by collision efficiency models in litterature. This effect seems to be due to wetting properties of particles. Numerically, the flow around the bubbles is computed and particle trajectories determined. Particle with Stokes number less than 1 follow the streamlines. In this case, the collision efficiency only depends on the shape of the streamlines and on the size of the particles. Numerical simulations have been performed over large parameter ranges (particle to bubble diameters ratio, Reynolds number of the bubble and the degree of contamination of the bubble surface). The collision efficiency is found to increase with the Reynolds number and significantly decrease with the level of contamination. For clean (respectively fully contaminated) spherical bubbles, the efficiency evolves as dp/db (respectively (dp/db)2), whatever the bubble Reynolds number and the particle size. For partially contaminated bubbles, efficiency can be scaled with dp/db or (dp/db)2 depending on both the level of contamination and the particle size. Correlations of the numerical results are proposed for efficiencies versus dp/db, bubble Reynolds number and interface contamination degree
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Oubal, Mohamed. "Etude théorique de la réactivité des particules de suie émises par les avions." Besançon, 2011. http://www.theses.fr/2011BESA2042.
Анотація:
Ce travail concerne la modélisation, à l'échelle moléculaire, des interactions entre certaines espèces atmosphériques et les suies émises par les avions. Il se décompose en plusieurs axes de recherche dont les objectifs étaient d'une part d'avoir une meilleur compréhension des mécanismes de réactivité à la surface des particules carbonées, en particulier vis à vis des oxydants atmosphériques tels qu O,O2,H2O, et certains radicaux comme OH, et d'autre part, d'apporter à la communauté des sciences de l'atmosphère des éléments de compréhension et d'interprétation des propriétés hydrophiles des suies et de leur impact sur la réactivité des molécules d'hydrocarbures polycycliques aromatiques (HAP) dans la troposphèreIn this work, we presented, a theoretical study, at the molecular level of interactions between atmospheric species and soot particles emitted by aircraft. This work is organized following different axes, the main goals of which being twofold. On the one hand, we aimed at better understanding the mechanisms of reactivity on the surface of carbonaceous particles, in particular toward the aatmospheric oxidants such as O,O2, H2O, and some radicals such as OH. On the other hand, we wanted to give to the atmospheric science community some elements to understand and interpret hydrophilic properties of soot and their impact on the reactivity of molecules of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHS) in the troposphere
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Allende, Sofia. "Dynamique et statistiques de particules allongées et flexibles dans des écoulements turbulents." Thesis, Université Côte d'Azur, 2021. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03284996.
Анотація:
Cette thèse analyse la dynamique de petits objets complexes immergés dans des environnements turbulents. Les champs turbulents peuvent être vus comme des champs aléatoires très fluctuants, dont les statistiques sont en général fortement non-Gaussiennes et se caractérisent par la présence de fluctuations très violentes. En pratique, la turbulence est le mécanisme dominant régissant le transport et le mélange de matière. Dans leurs détails, les propriétés statistiques du transport turbulent dépendent de la nature des particules considérées. Ici, nous nous concentrons sur le transport de petites particules complexes, qui sont caractérisées par une interaction non triviale entre leur masse, leur forme et leur rhéologie. Notre objectif est d’acquérir une compréhension physique de la façon dont les fluctuations turbulentes prescrivent la dynamique de ces particules complexes, et se manifestent au travers à la fois des phénomènes collectifs comme la concentration préférentielle, ou des phénomènes individuels allants de la déformation de particules jusqu’à leur fragmentation. Ces manifestations physiques de la turbulence ont des conséquences tant au niveau industriel que du développement durable. Par exemple, le transport atmosphérique de cendres volcaniques a des conséquences dans le secteur aéronautique commercial, ainsi que la floraison de méduses ou de phytoplancton dans les océans a des conséquences à la fois sur la maintenance des circuits de refroidissement des centrales thermiques, et sur la thermodynamique de la Terre.Nos recherches s'appuient sur des simulations numériques massives et systématiques basées sur l'intégration directe des équations de Navier-Stokes incompressibles, ce pour générer une turbulence isotrope homogène à très haut nombre de Reynolds. À partir de ces simulations, nous analysons les statistiques de différents types de particules tels que des sphéroïdes inertiels ou des fibres flexibles. Pour les sphéroïdes, nos travaux montrent que les dynamiques translationnelles et rotationnelles sont essentiellement découplées. Alors que le mouvement de translation se rattache à celui d’une sphère avec une masse effective, la dynamique de l'orientation présente des caractéristiques plus complexes. Cette complexité se reflète dans les statistiques du taux de rotation et dans les propriétés de concentration. Ainsi, la dynamique de rotation n'est pas universelle et dépend de la forme spécifique des particules.Pour les fibres nous constatons que leur dynamique est, la plupart du temps, qualitativement très semblable à celle d’une tige rigide. En des occasions très rares et intermittentes les fibres flambent violemment, et ces événements se corrèlent aux fortes compressions locales exercées par le fluide turbulent. En outre, les statistiques de l'orientation des fibres diffèrent sensiblement des statistiques de tiges parfaitement rigides, même en dehors de ces événements de flambages. Ces déviations peuvent être comprises comme des « anomalies d'alignement » causées par la flexibilité. Notre observation principale est le fait que le couplage entre les fibres et la turbulence peut se modéliser en termes de différents processus d’activation, qui rendent compte à la fois des statistiques du flambage et des anomalies de l'alignement. Nous étudions enfin la fragmentation des fibres dues à la turbulence. À cette fin, nous implémentons dans nos codes numériques deux mécanismes de rupture : flexion et tension. Nous esquissons un cadre stochastique de tels événements catastrophiques, qui justifie l'usage d'équations cinétiques du type Smoluchowski pour la description statistique de la fragmentation en temps long, et ce malgré la présence des corrélations temporelles non triviales dans les fluctuations turbulentes Lagrangiennes. Cette description ouvre des perspectives pour mieux quantifier la fragmentation des matériaux fragiles dans les codes utilisés pour la prévention des risques dans des cadres industrielsThis thesis analyses the dynamics of small complex objects immersed in a turbulent environment. Turbulent flows are akin to apparent random fields, that usually display very non-Gaussian and fluctuating statistics, and which are known to enhance the mixing and the transport of the objects that they carry. Here, we focus on the transport of small complex particles, which are characterized by a non-trivial interplay between their mass, their shape and their rheology. Our aim is to gain a physical understanding on how turbulent fluctuations prescribe the dynamics of such complex particles, and lead to various physical phenomena, including preferential concentration, their deformation or catastrophic events such as their fragmentation. Studying such phenomena is relevant for both industrial and sustainability issues. For instance, while volcanic ash has direct impacts for the commercial flight industry, the blooming of diverse types of species such as jellyfishes or phytoplankton has consequences both for the maintenance of power plants and for the thermodynamics of our planet.Our approach relies on a systematic use of massive numerical simulations of the Navier-Stokes equations to generate homogeneous isotropic turbulence at high Reynolds number, and analyze in details the statistics of various types of particles such as inertial spheroids and flexible fibers. For small inertial spheroids, our numerical work shows that the translational and the rotational motion are essentially decoupled. While the translational motion can be described by the motion of a sphere with a suitably defined effective mass, the rotational dynamics displays more intricate features. This reflects in the statistics of the rotation rate and in the concentration properties. Conversely to translational motion, the rotational dynamics is therefore non-universal and depends on the specific shape of the spheroids.For small inertialess fibers, which constitute a paradigmatic example of flexible elongated particles, we find that the dynamics is most of the time closely resembling that of a stiff rod. Yet, in very rare and intermittent episodes, the fibers experience violent buckling events, which correlate to strong local compressions exerted by the local turbulent flow. Besides, detailed statistical investigations reveal that flexibility also produces misalignments of the fibers, e.g. deviations in the statistics of the orientation compared to the dynamics of a completely stiff rod. Our most salient observation is that the coupling between such flexible fibers and the turbulence can be phenomenologically modeled in terms of various activation processes, both for the buckling rate and for the misalignments statistics.We finally investigate scenarios for turbulent fragmentation of brittle fibers. To that end, we implement in our numerics two mechanisms leading to the fibers breaking in smaller pieces, either because of tensile failure or because of flexural failure. We sketch a stochastic description of such violent events that paves the way to better parametrization of turbulent-induced fragmentation of brittle material in industrial codes
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Champagne, Nicolas. "Dynamique de trafic dans des réseaux microfluidiques modèles : embouteillages, chocs et avalanches." Paris 7, 2011. http://www.theses.fr/2011PA077204.
Анотація:
Cette thèse est consacrée à l'étude du transport de particules en milieu confiné. Une approche expérimentale originale est proposée, basée sur la création de nouveaux outils microfluidiques. Dans une première partie, nous étudions la dynamique du trafic de gouttes dans des réseaux d'obstacles microfluidiques. Nous montrons que la présence des interactions hydrodynamiques entre particules dans cet écoulement rend le processus non linéaire: le courant en particule n'est pas proportionnel à la densité en particule. Nous avons aussi établi, qu'il existe un courant critique au delà duquel aucun flot stationnaire en particules n'existe. Dans le domaine d'existence de cet écoulement stationnaire, nous avons ensuite étudié la réponse dynamique d'un train 1D de gouttes en interaction hydrodynamique à des perturbations longitudinales d'amplitude finie. Nous avons expérimentalement et théoriquement montré que la dynamique est régie par une équation dynamique de Burgers. Ce travail est ensuite poursuivi par l'étude du transport de particules dans un réseau 2D d'obstacles, gouverné par une dynamique intermittente. Une approche numérique de ce problème, via un automate cellulaire, est développée pour rendre compte de la phénoménologie d'avalanche observée expérimentalement, Ce code s'avère ainsi être efficace quant à l'interprétation de l'écoulement de particules dans des réseaux d'obstacles, En guise de conclusion, les premières expériences sur l'écoulement d'un cristallite de particules solides sont présentées. Les interactions hydrodynamiques dans cette configuration tendent à déstabiliser tout cristallite 2DThis thesis is devoted to the transport of particles in confined geometries. An original approach is developed, based on new home-made microfluidic tools. First, we study the traffic of particles in microfluidic obstacles networks. Due to hydrodynamics interactions between particles, we show that the traffic dynamics is a nonlinear process: the particle current does not scale with the particle density, We also establish that there exists a maximal current above which no stationary particle flow can be sustained. Then, we study the dynamic response of 1D droplet streams to finite-amplitude longitudinal perturbations. We experimentally and theoretically show that the nonlinear constitutive equation relating particle current to particle density leads to Burgers equation for the droplet stream density, Afterwards, we focus on the flow resulting from high current values in a 2D obstacles network, We observe an intermittent dynamics with avalanche phenomena. To rationalize this, we develop a numerical code close to a cellular automaton. This numerical model turns out to be effective to represent the flow of confined particles in a network of pipes. To conclude, we present the start of an experimental work, It consists in flowing a 2D crystal of solid particles. In such a configuration, hydrodynamic interactions seem to destabilize the lattice of any 2D crystals
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Masmoudi, Karim. "Etude des interactions hydrodynamiques particule-particules, particules-parois par interferometrie laser." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES041.
Анотація:
Une technique d'interférométrie laser, couplée à deux moteurs à micro déplacements, permet de suivre la totalité du mouvement d'une sphère, de diamètre millimétrique, dans un milieu visqueux limite. La sensibilité sur le déplacement vertical mesurée par interférométrie laser est de 50 nm, celle sur le déplacement latéral suivi par les moteurs est de 20 m. La durée du suivi varie de quelques minutes a une douzaine d'heures suivant la forme de l'enceinte. Les interactions hydrodynamiques particule/parois sont étudiées lors du mouvement d'une sphère (de diamètre compris entre 2 et 8mm) sur l'axe d'une enceinte fermée. Différentes cellules sont utilisées : 2 cylindres de rayons 25mm et 40mm et de hauteur 40mm, 2 cônes de demi angles 31,6\ et 45\. Le nombre de Reynolds est inférieur a 0. 001. La solution numérique des équations de Stokes proposée est basée sur la méthode des moindres carrés développée par Bourot et Coutanceau. Les résultats numériques sont en accord avec les expériences, jusqu'a une distance aux parois fonction de la précision numérique. Quand la particule est proche de la paroi plane, la solution de Maude et Brenner est en bon accord avec les résultats expérimentaux. Au fond du cône, dans la zone de lubrification, les résultats expérimentaux sont comparés à la solution théorique de May, l'accord est excellent. L'étude expérimentale des interactions hydrodynamiques particule/particule montre l'importance des micro rugosités sur le mouvement d'une sphère en chute libre lors du contournement d'une sphère fixe de même rayon. Les trajectoires sont dans un plan vertical. Quand il y a contact, la rugosité modifie la lubrification et les trajectoires sont dissymétriques. Quand il n'y a pas contact, celles-ci sont symétriques. Les courbes expérimentales relatives au mouvement d'une sphère sur l'axe vertical de symétrie d'un amas de sphères fixes sont proches de celles calculées par la méthode des multipoles développée par Cichocki et al.
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Machicoane, Nathanaël. "Particules matérielles en écoulement turbulent. Transport, dynamique aux temps longs et transfert thermique." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01070651.
Анотація:
Nous nous intéressons au transport turbulent de particules de taille grande devant l'échelle de Kolmogorov. Cette situation se retrouve à la fois dans les écoulements naturels (comme le transport de sédiments) et dans les écoulements industriels (solutés solides dans un mélangeur par exemple). Pour aborder ce problème, nous étudions la dynamique de particules de taille proche de l'échelle intégrale, de densité égale ou légèrement différente de celle du fluide, dans un écoulement turbulent de von Kármán contra-rotatif, à l'aide d'un montage de suivi lagrangien rapide. L'étude de la dynamique rapide des particules montre une diminution forte des fluctuations selon la taille, mais aussi l'apparition d'un phénomène nouveau : à partir d'une certaine taille, les particules n'explorent plus l'écoulement de façon homogène. Cette exploration préférentielle est liée à la structure moyenne de l'écoulement de von Kármán, qui crée une force de piégeage. Cette force devient alors supérieure aux fluctuations des particules quand leur taille dépasse une taille critique. Une étude dans le régime laminaire, où l'écoulement moyen domine largement les fluctuations, a en effet mis en évidence un piégeage fortement accru. Les particules orbitent alors pendant des temps très longs autour des attracteurs stables des particules fluides de l'écoulement laminaire. Même en régime pleinement turbulent, le déplacement des particules entre ces zones s'effectue sur des durées longues, décorrélées des temps de la dynamique turbulente. Nous avons adapté les outils d'analyse pour caractériser cette dynamique et l'avons comparée à celle de particules isodenses dans un écoulement de von Kármán qui possède deux états asymétriques. Nous avons également élaboré un modèle qui reproduit ces caractéristiques dans les cas symétrique et asymétrique. Ces questions sont intimement liées au transfert de masse ou de chaleur entre une particule et l'écoulement. Nous avons donc aussi étudié la fusion de grosses billes de glace en turbulence développée, analysant l'influence de la taille des billes et de la vitesse de glissement sur le transfert thermique, à l'aide d'un montage d'ombroscopie afocale. Nous avons notamment montré que les grosses billes de glace fondent dans un régime ultime de convection forcée lorsqu'elles sont librement advectées par l'écoulement.
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Antoni, Mickaël. "Dynamique microscopique des plasmas : de N corps à M modes et Nq particules." Aix-Marseille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993AIX11056.
Анотація:
On considere un systeme unidimensionnel constitue de n plans charges, identiques et paralleles, au voisinage de l'equilibre. Nous construisons par la mecanique rationnelle les equations de couplage des ondes de langmuir avec les particules quasiresonnantes. Ces equations, dites auto-coherentes, constituent de maniere generale un systeme paradigme pour la description du couplage ondes-particules. En partant des equations du mouvement microscopiques, on introduit un jeu de variables collectives qui rappellent les amplitudes des modes de langmuir. Ces nouveaux degres de liberte font jouer un role demesure a une minorite de particules de la queue de la fonction de distribution des vitesses: les particules rapides. Nous developpons alors une description du systeme en adoptant un double point de vue: nous conservons d'une part le caractere granulaire des particules de la queue minoritaire, en decrivant leur mouvement par leurs coordonnees de position et de vitesse usuelles, et nous proposons d'autre part une description de type mondal, fondee sur la notion de degre de liberte collectif, pour le corps du plasma. Les particules rapides evoluent alors dans le champ des degres de liberte collectifs, dont les equations d'amplitude ont pour source un terme lie au mouvement des particules rapides. Apres avoir identifie, parmi les degres de liberte collectifs, m modes de langmuir, nous retrouvons les equations auto-coherentes, qui decrivent le couplage auto-coherent de ces m modes avec les n#q particules de la queue minoritaire. Nous etayons notre etude par une simulation numerique exacte de la dynamique a n corps qui, en plus de valider nos hypotheses, nous permet aussi de montrer les limitations de l'equation de vlasov pour la description des modes de langmuir. Nous justifions ainsi l'expression des equations auto-coherentes pour l'etude de l'instabilite faisceau-plasma cinetique, dont l'usage permet notamment de clarifier la comprehension de l'effet landau
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Cisse, Mamadou. "Suspensions turbulentes de particules de tailles finies : dynamique, modification collective de l'écoulement turbulent." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4014/document.
Анотація:
Les travaux numériques et expérimentaux de cette thèse contribuent à une meilleure compréhension de la dynamique de grosses particules dans un écoulement turbulent. Un premier volet m’a permis de quantifier leur mouvement relatif au fluide, ainsi que leur influence locale sur l’écoulement turbulent. Dans un second volet, j'ai trouvé que l'effet collectif des particules est d'atténuer l’amplitude des fluctuations turbulentes. En revanche, celles-ci n’ont pas d’influence sur les propriétés statistiques fines de l’écoulement. Aussi, ces mesures suggèrent l’existence d’une transition de phase dans les grandes échelles de l’écoulement au-delà d’un seuil critique du nombre de particulesThe numerical and experimental work of this thesis contribute to a better understanding of the dynamics of large particles in a turbulent flow. The first part allowed me to quantify their relative motion to the flow and their local influence on the surrounding flow. In a second part, I found that the collective effect of particles is to reduce the amplitude of turbulent fluctuations. In revanche, they have no influence on the fine statistical properties of the flow. Also, these measurements suggest the existence of a phase transition in the larger scales of the flow beyond a critical threshold of the number of particles
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Tannous, Katia. "Contribution à l'étude hydrodynamique des lits fluidisés de grosses particules." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT065G.
Анотація:
Ce travail se rapporte d'une part a l'etude hydrodynamique des lits fluidises de grosses particules homogenes et d'autre part a celle des couches fluidisees de particules polydispersees. Pour le cas de particules homogenes, nous avons etudie l'influence de la nature du solide et les parametres geometriques du lit (diametre de la colonne et la hauteur du lit). Les resultats experimentaux ont permis de proposer des correlations pour estimer la vitesse et le degre de vide au minimum de fluidisation ainsi que l'expansion des couches. A partir de l'analyse des fluctuations de la chute de pression le long des lits, nous avons propose des correlations pour determiner les frontieres entre les differents regimes de fluidisation (pistonnage, turbulent et transport). Quant a la fluidisation des particules polydispersees, les essais ont ete realises avec des lots des particules ayant une distribution granulometrique de type rosin-rammler-sperling. Les parametres retenus ont ete l'etalement de la distribution granulometrique et le diametre moyen des lots. Nous avons propose des correlations permettant d'estimer les grandeurs hydrodynamiques telles que les vitesses initiale et complete de fluidisation, celle de segregation ainsi que l'expansion des couches
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Blondel, Oriane. "Dynamiques de particules sur réseaux avec contraintes cinétiques." Paris 7, 2013. http://www.theses.fr/2013PA077156.
Анотація:
Dans cette thèse, je m'intéresse à des modèles stochastiques de particules sur réseaux qui suivent une dynamique de Glauber avec contraintes cinétiques (KCSM), et particulièrement aux modèle Est et FA-1f. Ces modèles sont apparus en physique pour l'étude des systèmes vitreux. Dans ce document se trouve d'abord un résumé en français de son contenu. Puis viennent trois chapitres présentant le cadre dans lequel mes travaux s'inscrivent et montrant à la fois leurs contributions et à quelles notions et techniques ils font appel. Je centre ma présentation des KCSM sur les objets et résultats qui ont joué un rôle direct dans mes recherches. Mes articles sont regroupés en annexe avec éventuellement quelques extensions retranchées pour lE publication. Le premier chapitre est une introduction aux KCSM. Le deuxième chapitre présente des résultats hors équilibre pour les KCSM. J'expose d'abord des résultats de relaxation locale ; pour le modèle FA-1f il s'agit d'un travail commun avec N. Cancrini, F. Martinelli, C. Roberto et C. Toninelli. J'étudie ensuite la progression d'un front dans le modèle Est, et montre un théorème de forme ainsi qu'un résultat d'ergodicité pour le processus vu du front. Ce résultat repose sur la quantication de la relaxation locale du processus vu du front plutôt que sur des arguments classiques de sous-additivité. Le dernier chapitre explore des questions liées à la dynamique des KCSM à basse température (soit à haute densité). Je rappelle des résultats asymptotiques sur le trou spectral des modèles Estet FA-1f et propose quelques heuristiques et conjectures. Je m'intéresse ensuite au comportement à basse température du coecient de diusion d'un traceur dans un KCSM, dans l'optique de donner des réponses rigoureuses à des questions posées dans la littérature physiqueThis thesis is about stochastic lattice models of particle systems with Glauber dynamics and /kinetic constraints (KCSM), more specically the East and FA-1f models. These models were introduced in physics for the study of glassy systems. In this document one nds rst a summary of its contents (in French), then three introductory chapters in which I present the context of my works and show both what what my contributions add to the picture and on which notions and techniques they rely. In my presentation of KCSM, I focus on objects and results that are directly related to my research. Finally my papers are assembled in the Appendix, in some cases with extensions that were cut o for publication. The rst chapter is an introduction to KCSM. The second chapter presents non-equilibrium issues for KCSM. First I give results about out-of-equilibrium local relaxation; in the FA-1f mode it is a joint work with N. Cancrini, F. Martinelli, C. Roberto and C. Toninelli. Then I study the progression of a front in the East model and show a shape theorem as well as an ergodicity result for the process seen from the front. This result relies on quantifying the local relaxation of the process seen from the front rather than using classic sub-additivity arguments. The last chapter explores low-temperature (or high density) dynamics of KCSM. I rst recali asymptotic results about East and FA-1f spectral gaps and oer some heuristics and conjectures. I then focus on the low temperature behaviour of the diusion coecient of a tracer in a KCSM, so as to give rigorous answers to questions raised in the physics literature
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Giuriato, Umberto. "Dynamique des particules actives dans les superfluides et leur interaction avec les vortex quantiques." Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://www.theses.fr/2020COAZ4062.
Анотація:
Les superfluides sont des fluides non visqueux dans lesquels la vorticité se concentre sur des filaments ayant une circulation quantifiée. Ces objets, appelés vortex quantiques, possèdent un comportement hydrodynamique. Expérimentalement, la dynamique des superfluides est souvent étudiée en utilisant des particules. Les particules sont aujourd’hui devenues l’outil principal pour visualiser les vortex quantiques. Dans cette thèse, nous étudions numériquement et analytiquement la dynamique des particules actives et de taille finie dans les superfluides. Le superfluide est modélisé avec l’équation Gross–Pitaevskii, tandis que les particules sont implémentées comme des potentiels répulsifs mobiles couplés avec la fonction d’onde macroscopique décrivant le superfluide. Le modèle est utilisé pour étudier l’interaction entre les particules et les tourbillons quantiques à très basse température. Cette première partie vise à donner un contexte théorique aux expériences actuelles dans lesquelles des particules macroscopiques sont utilisées pour échantillonner les vortex superfluides et la turbulence quantique. Plus précisément, nous abordons les problèmes suivants : la capture d’une particule par un vortex quantique, les reconnexions des filaments de vortex et la propagation des ondes Kelvin en présence de particules piégées, ainsi que la dynamique des particules dans la turbulence quantique en déclin. Dans la dernière partie du manuscrit, les effets de température finis sont étudiés dans le modèle Gross–Pitaevskii avec une troncature spectrale. L’objectif est de caractériser la dynamique des impuretés immergées dans un bain thermal et comment leur présence modifie les propriétés statistiques du fluide. En particulier, le mouvement aléatoire des impuretés et la dépendance en température du coefficient de frottement sont étudiés. Enfin, le clustering des impuretés et son effet sur les transitions de phase du condensat sont examinésSuperfluids are inviscid flows in which vorticity is supported on filaments with quantized circulation. Such objects, known as quantum vortices, exhibit a hydrodynamical behavior. Experimentally, the dynamics of superfluids has been studied by using particles, which nowadays have become the main tool for visualizing quantum vortices. In this Thesis, we study numerically and analytically the dynamics of active and finite-size particles in superfluids. The superfluid is modeled with the Gross–Pitaevskii equation, while the particles are implemented as moving repulsive potentials coupled with the macroscopic wave function describing the superfluid. Firstly, the model is used to investigate the interaction between particles and quantum vortices at very low temperatures. This part aims to give a theoretical background to the current experiments in which macroscopic particles are used to sample superfluid vortices and quantum turbulence. Specifically, we address the following problems: the capture of a particle by a quantum vortex, the reconnections of vortex filaments and the propagation of Kelvin waves in presence trapped particles and the dynamics of particles in decaying quantum turbulence. In the last part of the manuscript, finite temperature effects are studied in the Fourier-truncated Gross–Pitaevskii model. The goal is to characterize the dynamics of impurities immersed in a thermal bath and how their presence modifies the statistical properties of the fluid. In particular, the random motion of the impurities and the temperature dependence of the friction coefficient are studied. Finally, the clustering of impurities and its effect on the phase transitions of the condensate are investigated
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Schneider, Jean. "Dynamique non-newtonienne de courants de gravité chargés en particules : Étude en régime turbulent." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0308.
Анотація:
Les courants de gravité sont des phénomènes géophysiques qui se manifestent principalement dans les environnements océaniques. Ces courants ont été l'objet de nombreuses études en l'absence de particules. Toutefois, leur dynamique devient significativement plus complexe lorsqu'il y a des particules en suspension. Dans cette thèse nous cherchons à caractériser la dynamique de ces courants en présence de particules dans des configurations multiples correspondant à des configurations retrouvées dans la nature. L'utilisation de nouvelles techniques de mesures à haute résolution spatiale et temporelles permet de sonder la structure interne de ces courants dans le cas d'écoulements isodenses et d'isoler les effets de viscosité à haute concentration. Cette technique permet ensuite de sonder la structure interne de courants de gravité chargés en particules selon leur propriété de flottabilité (sédimentation, isodensité, crémage). Pour finir, des configurations représentatives de celles que l'on retrouve dans la nature permettent de mettre en lumière des dynamiques bien plus complexes que celles attendues. L'apparition d'effets de convection est révélée par l'étude de courants hypopycnaux chargés en particulesGravity currents are geophysical phenomena that occur mainly in oceanic environments. These currents have been the subject of numerous studies in the absence of particles. However, their dynamics become significantly more complex when particles are in suspension. In this thesis, we aim to characterize the dynamics of these currents in the presence of particles in multiple configurations corresponding to those found in nature. The use of new measurement techniques with high spatial and temporal resolution enables us to probe the internal structure of these currents in the case of isodense flows, and to isolate the effects of high-concentration viscosity. This technique can then be used to probe the internal structure of particle-laden gravity currents according to their buoyancy properties (sedimentation, isodensity, creaming). Finally, configurations representative of those found in nature reveal dynamics far more complex than expected. The appearance of convection effects is revealed by the study of particle-laden hypopycnal currents
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Aguilar, Corona Alicia. "Agitation des particules dans un lit fluidisé liquide : étude expérimentale." Toulouse, INPT, 2008. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00001206/.
Анотація:
Dans ce travail, les trajectoires 3-D de particules marquées dans un lit fluidisé liquide ont été mesurées par vidéo dans un milieu d’indices optiques ajustés, dans une plage étendue de concentration. Les paramètres de l’écoulement étudié correspondent à des nombres de Reynolds particulaire élevés (O(10)Besides its interest as an industrial application in various processes, liquid fluidization builds up an interesting test case regarding the validation of two-phase flow modelling. The lack of reliable and detailed experimental data about particle agitation in this type of flow is one important motivation to this study. In this work, the random motion of mono-dispersed particles in a liquid fluidized bed has been measured and processed from video recordings, using a refractive index matching method. 3-D trajectories of coloured particles have been collected in a wide range of solid fraction, and statistical quantities have been derived in the range of high particle Reynolds number (O(10)
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Mergheni, Mohamed Ali. "Interactions particules - turbulence dans un jet axisymétrique diphasique turbulent." Rouen, 2008. http://www.theses.fr/2008ROUES067.
Анотація:
Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre des études sur les écoulements turbulents gaz-solide et porte sur une étude numérique et une étude expérimentale de jets ronds coaxiaux diphasiques où le rapport des vitesses entre les jets externe et interne est supérieur et inférieur à un. Le but est de contribuer à la caractérisation des interactions entre la phase porteuse gazeuse et la phase dispersée et leur effet sur la modification de l'écoulement porteur. Le premier travail s'appuie sur une simulation de type Eulérienne / Lagrangienne qui résout les équations moyennées de Navier Stokes par la méthode des volumes finis. La turbulence du fluide est traitée par le modèle k-E standard. Le traitement de la phase dispersée consiste à un suivi Lagrangien de particules au sein de l'écoulement d'air. Le chargement en particules est suffisamment important pour que les particules influent sur la phase gazeuse (couplage) mais suffisamment faible pour pouvoir négliger les collisions interparticulaires. Le second travail consiste à réaliser un dispositif expérimental de jet gazeux ensemencé de particules solides (dp=100-212γm) issu d'un injecteur coaxial. L'écoulement diphasique est obtenu en utilisant un système d'ensemencement de particules assurant une injection régulière et homogène des particules dans le jet central. L'originalité de l'expérience consiste à mesurer simultanément les vitesses des particules et du fluide par une méthode optique non intrusive afin d'analyser le couplage entre deux phases. Ces résultats ont été obtenus à l'aide d'une chaîne de mesures optique PDA (Phase Doppler Anémométrie). L'analyse des caractéristiques dynamiques du fluide diphasique dans la zone proche de l'injecteur coaxial met en évidence que la vitesse de l'écoulement chargé est inférieure à la vitesse du fluide sans particules et que la présence des particules amplifie la turbulence du fluide lorsque la vitesse du jet centrale est supérieure à la vitesse du jet annulaire (ru>1). Ainsi, on note un décalage du pic de turbulence vers l'intérieur du jet central. Plus loin la vitesse moyenne du fluide en présence de particules devient supérieure à celle du jet monophasique à cause des transferts de quantité de mouvement des particules vers le fluide et on remarque une atténuation de la turbulence. Par contre, lorsque la vitesse du jet annulaire est supérieure à la vitesse du jet central (ru<1) on remarque une atténuation de la turbulence par la présence des particules et un décalage du pic de turbulence vers l'extérieur du jet central. On peut dire que la présence de particules solides permet à la turbulence de s'installer plus rapidement au sein du fluide pour ru>1. Lorsque ru<1, les particules ont tendance à calmer l'écoulement. Pour examiner l'approche numérique, les comparaisons avec mes travaux expérimentaux ont été réalisés. Les effets observés dans la partie expérimentale ont été reproduits dans deux cas différents (ru>1 et ru<1).
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Genevaz, Nicolas. "Particules greffées d'homopolymères et de copolymères pour l'élaboration de nanocomposites modèles : dispersion des particules, dynamique des chaînes greffées en relation avec les propriétés rhéologiques." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4774.
Анотація:
Les nanocomposites polymère intéressent depuis de nombreuses années la communauté scientifique, du fait, notamment, de leurs bonnes propriétés mécaniques. Il est établi que l'amélioration des propriétés mécaniques observées dans les nanocomposites est principalement due à des effets de structure (dispersion des particules) et à des effets d'interface (interactions particule/matrice et particule/particule). Cependant, de nombreux résultats expérimentaux restent difficiles à expliquer. Dans ce contexte, nous avons synthétisé des nanocomposites modèles constitués de nanoparticules de silice greffées de chaînes de polystyrène (PS) (ou de PS-b-poly(acrylate de tertio-butyle)) par polymérisation radicalaire contrôlée par les nitroxydes (NMP) et réparties dans une matrice de PS. Ces nanocomposites ont ensuite été caractérisés en couplant la diffusion de rayons X et la microscopie électronique à transmission. En variant la taille des chaînes de la matrice, nous sommes parvenus à obtenir différentes répartitions spatiales de particules allant de la dispersion totale à l'agrégation en passant par un état intermédiaire s'apparentant à un réseau connecté aux fractions volumiques élevées. Les propriétés mécaniques de ces nanocomposites ont été étudiées par des mesures de cisaillement aux faibles fréquences puis reliées aux différentes dispersions observées. Enfin, nous avons mesuré la dynamique locale et intermédiaire des chaînes de polymères greffées dans les matériaux préparés en couplant la diffusion quasiélastique des neutrons (rétrodiffusion et écho de spin) et la résonance magnétique nucléaire. Ces mesures ont ensuite été reliées aux propriétés mécaniques des nanocompositesPolymer nanocomposites interest for many years the scientific community, due in particular, to their good mechanical properties. It is established that the improvement of these properties observed in nanocomposites are mainly due to structural effects (particles dispersion) and interfacial effects (particle/matrix and particles/particles interactions). However, many experimental results are difficult to explain. In such a context, we have synthesized model nanocomposites based on silica nanoparticles grafted with polystyrene (PS) chains (or PS-b-poly(ter-butyl acrylate)) by nitroxide mediated polymerization and dispersed in a PS matrix. Then, these nanocomposites have been characterized by combining X-ray scattering and transmission electronic microscopy. By varying the length of the matrix chains, we have obtained different fillers structure going from individual nanoparticles dispersion to aggregate, up to an intermediate state (equivalent to an interconnected network for high volume fraction). Mechanical properties of these nanocomposites were studied by the mean of shear measurements at low frequency and linked to the different states of dispersion observed. Finally, we have measured local and intermediate dynamics of the grafted polymer chains by combining quasielastic neutron scattering (backscattering and spin echo) and nuclear magnetic resonance. Then, we have linked these measurements with the mechanical properties of the materials
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Genevaz, Nicolas. "Particules greffées d'homopolymères et de copolymères pour l'élaboration de nanocomposites modèles : dispersion des particules, dynamique des chaînes greffées en relation avec les propriétés rhéologiques." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4774.
Анотація:
Les nanocomposites polymère intéressent depuis de nombreuses années la communauté scientifique, du fait, notamment, de leurs bonnes propriétés mécaniques. Il est établi que l'amélioration des propriétés mécaniques observées dans les nanocomposites est principalement due à des effets de structure (dispersion des particules) et à des effets d'interface (interactions particule/matrice et particule/particule). Cependant, de nombreux résultats expérimentaux restent difficiles à expliquer. Dans ce contexte, nous avons synthétisé des nanocomposites modèles constitués de nanoparticules de silice greffées de chaînes de polystyrène (PS) (ou de PS-b-poly(acrylate de tertio-butyle)) par polymérisation radicalaire contrôlée par les nitroxydes (NMP) et réparties dans une matrice de PS. Ces nanocomposites ont ensuite été caractérisés en couplant la diffusion de rayons X et la microscopie électronique à transmission. En variant la taille des chaînes de la matrice, nous sommes parvenus à obtenir différentes répartitions spatiales de particules allant de la dispersion totale à l'agrégation en passant par un état intermédiaire s'apparentant à un réseau connecté aux fractions volumiques élevées. Les propriétés mécaniques de ces nanocomposites ont été étudiées par des mesures de cisaillement aux faibles fréquences puis reliées aux différentes dispersions observées. Enfin, nous avons mesuré la dynamique locale et intermédiaire des chaînes de polymères greffées dans les matériaux préparés en couplant la diffusion quasiélastique des neutrons (rétrodiffusion et écho de spin) et la résonance magnétique nucléaire. Ces mesures ont ensuite été reliées aux propriétés mécaniques des nanocompositesPolymer nanocomposites interest for many years the scientific community, due in particular, to their good mechanical properties. It is established that the improvement of these properties observed in nanocomposites are mainly due to structural effects (particles dispersion) and interfacial effects (particle/matrix and particles/particles interactions). However, many experimental results are difficult to explain. In such a context, we have synthesized model nanocomposites based on silica nanoparticles grafted with polystyrene (PS) chains (or PS-b-poly(ter-butyl acrylate)) by nitroxide mediated polymerization and dispersed in a PS matrix. Then, these nanocomposites have been characterized by combining X-ray scattering and transmission electronic microscopy. By varying the length of the matrix chains, we have obtained different fillers structure going from individual nanoparticles dispersion to aggregate, up to an intermediate state (equivalent to an interconnected network for high volume fraction). Mechanical properties of these nanocomposites were studied by the mean of shear measurements at low frequency and linked to the different states of dispersion observed. Finally, we have measured local and intermediate dynamics of the grafted polymer chains by combining quasielastic neutron scattering (backscattering and spin echo) and nuclear magnetic resonance. Then, we have linked these measurements with the mechanical properties of the materials
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Guerrault, Xavier. "Simulation moléculaire de fondus de polymères par la méthode de la "Dynamique des particules dissipatives"." Paris 11, 2004. http://www.theses.fr/2004PA112217.
Анотація:
Ce travail porte sur la modélisation et la simulation de fondus de Polyéthylène (PE) et de 1,4cis-Polybutadiène (cis-PB) à l’échelle mésoscopique par la méthode de la « Dynamique des Particules Dissipatives » (DPD). Les chaînes polymériques sont représentées par une succession de billes comprenant chacune monomères (variable appelée paramètre de nivellement) et soumises aux forces de la DPD (conservatives,dissipatives et aléatoires). On établit d’abord un jeu de paramètres pour les interactions effectives conservatives relatives au PE et au cis-PB pour plusieurs valeurs de d’après des simulations de type Monte-Carlo à l’échelle microscopique et en utilisant le concept de potentiel de force moyenne. Les lois d’échelles du régime de Rouse sont retrouvées pour toutes les longueurs de chaîne. Des résultats en bon accord avec les données expérimentales et les résultats de simulations microscopiques détaillées sont obtenus pour les grandeurs structurales. Une loi d’échelle globale reliant la moyenne du carré de la distance bout à bout au nombre d’atomes de carbone de la chaîne microscopique sous-jacente est mise en évidence indépendamment de . Par la suite, les paramètres de la force dissipative sont ajustés pour le PE permettant la comparaison des propriétés dynamiques aux échelles micro et méso. On n’observe aucune évolution du régime de Rouse vers le régime de reptation, lié aux enchevêtrements et plus réaliste des longueurs de chaînes simulées ici car les potentiels utilisés sont (et se doivent d’être) trop faiblement répulsifs. Afin d’observer ce changement de régime, on implante enfin un algorithme de « non-croisement » reproduction artificielle des enchevêtrementsThis work deals with the modelisation and the simulation of Polyethylene (PE) and 1,4cis-Polybutadiene (cis-PB) melts at mesoscale using the “Dissipative Particle Dynamics” (DPD) method. Polymers are represented as chains of beads each one regrouping (called the coarse-graining level) monomers and subjected to the conservative, dissipative, and random DPD forces. First, a set of parameters for the PE and cis-PB effective conservative interactions is established for several from microscopic Monte Carlo simulations and using the mean-force potential concept. Scaling laws of the Rouse regime are recovered for all chain lengths. Results for the structural quantities are in good agreement with experimental data and detailed microscopic simulations. It is even observed a global (independent of the coarse-graining level) scaling law for the evolution of the root mean square end to end distance with the length of the underlying microscopic chain. Then, the parameters of the dissipative force are adjusted for PE, enabling the comparison between dynamical properties at micro and mesoscale. No transition from the Rouse to reptation regime, related to the existence of entanglements, is observed here. This is due to the fact that the potentials used are (and have to be) too weakly repulsive. To overcome this problem, a “non-crossing” algorithm is implemented to artificially re-introduce entanglements, leading for the moment only, to a slowing down of the dynamics
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Tran, Dinh Trinh. "Identification des sources et modélisation du comportement dynamique des particules dans l’air intérieur des écoles." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10015/document.
Анотація:
Dans cette thèse, nous avons caractérisé chimiquement (métaux, EC, OC) les particules atmosphériques (PM10, PM2,5, PM1), étudié leurs sources et leur devenir puis modélisé leur comportement dynamique dans l’air intérieur de classes d’écoles du Nord Pas de Calais. Les teneurs en PM10 dépassent largement et presque systématiquement (moyenne de huit écoles : 97±28µg/m3) la valeur de gestion journalière (50µg/m3) pour l’air intérieur (recommandations OMS et ANSES). Les seuls éléments métalliques (Al, Ba, Ca, Fe) nettement associés à une source intérieure sont liés à l’utilisation de craie. Bien que l’on retrouve une quantité importante de particules d’origine extérieure dans les classes (trafic automobile, sources industrielles ou naturelles, …), les activités physiques des élèves sont à l’origine de la majeure partie des teneurs en PM10 en suspension dans l’air intérieur. Ce phénomène de remise en suspension n’influence pas significativement la répartition des métaux, majeurs et traces dans les PM10. La modélisation de l’évolution des teneurs en PM10 intérieures est clairement influencée par la présence d’activité dans les classes, nécessitant de prendre en compte les phénomènes de remises en suspension. De même, le comportement des particules est lié à la distribution granulométrique ainsi qu’aux caractéristiques intrinsèques du bâtiment qui contrôlent les échanges d’air avec l’extérieur. Le modèle déterministe développé dans ce travail permet une prédiction simple de l’évolution des concentrations en particules en fonction de leur distribution granulométrique dans les classes d’écolesDuring this thesis, we chemically characterized (metals, EC, OC) then studied the sources and the fate of airborne particles (PM10, PM2,5, PM1) in indoor air. Another part of this work concerns the modelization of their behavior in class-rooms of primary schools in the Nord Pas de Calais region. These PM10 values largely and almost systematically exceed (average value for eight schools: 97 ± 28μg/m3) the daily limit values (50μg/m3) for indoor air (WHO and ANSES recommendations). The only elements Al, Ba, Ca and Fe clearly associated to an indoor source are linked to the use of chalk. Although there is a significant amount of particles of outdoor origins found in class-rooms (such as traffic, industrial or natural sources), pupils’ physical activities represent the major source of airborne PM10 in indoor air. The resuspension phenomenon doesn’t influence significantly the elemental (major and traces elements) distribution of the indoor PM10.The modelization of the evolution of indoor PM10 is clearly influenced by the activities of the pupils in class-rooms, requiring taking into account the resuspension phenomena. In addition, the behavior of particles is associated to their size distribution as well as the intrinsic characteristics of the building envelope which control the indoor-outdoor air exchange.The deterministic model developed in this work will allow easily simulating the evolution of particle concentrations according to their size distribution in class-rooms
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Vallée, Robin. "Suspensions de particules inertielles dans des écoulements turbulents." Thesis, Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ4025.
Анотація:
Cette thèse porte sur la dynamique de particules inertielles suspendues dans des écoulements de fluide turbulents régis par les équations de Navier-Stokes incompressibles. La compréhension du transport de ces particules est importante dans un grand nombre d’applications, comme la croissance de planétésimaux par accrétion, l'évolution du plancton dans les océans, la croissance de cristaux de glace dans les nuages ou encore la sédimentation d’impuretés dans les conduites. Malgré la présence de ces particules dans de nombreux processus industriels ou naturels, leur dynamique reste un sujet mal compris. Le but de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension de certains aspects impliquant le transport de particules inertielles dans des écoulements turbulents en utilisant notamment les résultats de simulations numériques directes. Elle est divisée en quatre chapitres. Le premier est consacré à une introduction des motivations, des méthodes numériques utilisées ainsi qu'à une revue des résultats déjà connus sur ce sujet. Le deuxième chapitre porte sur la généralisation du phénomène de turbophorèse au cas d'écoulements homogènes et isotropes, et vient donc compléter une approche essentiellement utilisée pour les écoulements inhomogènes. Il est notamment montré que malgré leur moyenne uniforme, les fluctuations turbulentes locales mènent à des inhomogénéités dans la distribution des particules aux échelles inertielles. Ensuite, le troisième chapitre se consacre à l'accrétion de particules inertielles par une sphère dans un écoulement moyen. Dans un premier temps, il est montré que des rebonds inélastiques de particules ponctuelles sur la surface de la sphère ne sont pas suffisants pour observer un effondrement inélastique si elles ne sont soumises qu'à une force de traînée visqueuse. Dans un second temps l’étude de petites particules soumises à une force de gravité montre des efficacités d'accrétion non triviales avec notamment des collisions observées à l'arrière du collecteur. Enfin, le dernier chapitre s'intéresse à des particules de taille finie suspendues dans un écoulement turbulent en canal plan, soumises à leur force de traînée visqueuse et à une force de lubrification proche des parois. Un étude statistique de la distribution de particules et de leurs collisions avec les parois permet alors d’améliorer la compréhension des mécanismes de dépositionThis thesis focuses on the dynamics of inertial particles suspended in turbulent fluid flows that are governed by the incompressible Navier-Stokes equations. Understanding the transport of these particles is important in a number of applications, such as the growth of planetesimals by accretion, the evolution of plankton in the oceans, the growth of ice crystals in clouds or the sedimentation of impurities in pipes. Despite the presence of these particles in many industrial or natural processes, their dynamics remain a poorly understood subject. The aim of this thesis is to contribute to a better understanding of certain aspects involving the transport of inertial particles in turbulent flows, using in particular the results of direct numerical simulations. It is divided into four chapters. The first is devoted to an introduction to the motivations, the numerical methods used, as well as to a review of the results already known on this topic. The second chapter deals with the generalization of the phenomenon of turbophoresis in the case of homogeneous and isotropic flows, and therefore completes an approach mainly used for inhomogeneous flows. In particular, it is shown that despite their uniform mean, local turbulent fluctuations lead to inhomogeneities in the distribution of particles at inertial scales. Then, the third chapter is devoted to the accretion of inertial particles by a sphere embedded in a mean flow. First, it is shown that inelastic bounces of point particles on the surface of the sphere are not sufficient to lead to inelastic collapse, when they are subjected only to a viscous drag force. Secondly, the study of small particles subjected to the force of gravity, shows non-trivial accretion efficiencies, with in particular collisions observed at the back of the collector. Finally, the last chapter deals with particles of finite sizes suspended in a turbulent channel flow and subject to their viscous drag force and to a lubricating force close to the walls. A statistical study of the distribution of particles and of their collisions with the walls then improves the understanding of deposition mechanisms
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Devals, Christophe. "Contribution à l'étude de l'interaction ondes de choc - particules." École nationale supérieure de l'aéronautique et de l'espace (Toulouse ; 1972-2007), 2002. http://www.theses.fr/2002ESAE0021.
Анотація:
Le travail de cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet de recherche fédérateur "Modélisation de la signatureinfrarouge d'un jet de missile supersonique". L'objectif de ce projet est de définir une chaîne de calcul complète pour la détermination de la signature infrarouge de missile. Dans ce cadre, la problématique se restreint à l'étude de l'écoulement diphasique en sortie de tuyère d'un jet propulsif supersonique chargé en particules solides ou liquides et à la détermination du coefficient de traînée de ces mêmes particules. Dans ce contexte, une étude expérimentale a été montée au Laboratoire IUSTI pour caractériser le comportement de particules mises en accélération par l'écoulement d'un gaz créé par une onde de choc. Ainsi, par traitement d'images, le coefficient de traînée peut être finalement déterminé. Ces résultats sont ensuite utilisés pour le calcul lagrangien d'une configuration de jet de missile réaliste en propulsion solideThis study takes place within the context of solid propulsion rocket infrared signature in supersonic flight. The aim of this present work is to study the two-phase flow exhaust plume jet at the exit of the nozzle
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Condoret, Jean-Stéphane. "Etude des transferts en écoulement pulsé dans un lit de particules." Toulouse, INPT, 1987. http://www.theses.fr/1987INPT011G.
Анотація:
Etude experimentale du transfert de matiere a l'aide d'une methode electrochimique. La valeur instantannee du coefficient de transfert permet de valider l'hypothese de l'etat quasi stationnaire. On etudie aussi grace a un traceur la dispersion axiale
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Djeddou, Mokhtar. "Étude de la dynamique des polluants particulaires dans un habitacle automobile." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0231.
Анотація:
La pollution de l'air, en particulier celle due aux particules fines et ultrafines, a des effets délétères considérables sur la santé humaine. Plusieurs études ont établi un lien direct entre l'exposition à la pollution particulaire et diverses maladies respiratoires et cardiovasculaires. À l'intérieur des véhicules, la menace est d'autant plus préoccupante en raison de concentrations importantes de polluants particulaires recensées. Par conséquent, l'amélioration de la qualité de l'air dans l'habitacle des véhicules est désormais une priorité majeure pour les constructeurs automobiles. Dans ce contexte, cette thèse vise à comprendre l'environnement intérieur des véhicules en caractérisant la distribution spatiale des polluants, en particulier des particules fines et ultrafines, en fonction de leur taille ainsi que de paramètres tels que la topologie de l'écoulement et le niveau de turbulence. Ces connaissances permettront notamment de cibler des solutions localisées de purification de l'air, d'optimiser l'emplacement des micro-capteurs qui équiperont de plus en plus les futurs véhicules, et de proposer des solutions pour une gestion efficace des systèmes de filtration en fonction de la répartition de ces particules et de leurs concentrations dans l'habitacle. Tout d'abord, une attention particulière a été accordée à la modélisation de l'écoulement monophasique. Deux approches de modélisation numérique ont été adoptées : l'approche RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes), basée sur la résolution des champs moyens des équations de Navier-Stokes, et l'approche de simulation à grande échelle LES (Large Eddy Simulation), qui consiste à résoudre les grandes structures contenant la majeure partie de l'énergie cinétique et à modéliser la contribution des plus petites échelles. Dans le cas de l'approche RANS, divers modèles de fermeture du premier et du second ordre ont été testés et comparés. En outre, une analyse de la structure de turbulence de l'écoulement dans l'habitacle a été réalisée à l'aide de la méthode du diagramme d'anisotropie de Lumely (Anisotropy Invariant Mapping). Enfin, pour valider les résultats des modèles numériques, une campagne de mesures du champ de vitesse, basée sur la technique de l'anémométrie à fil chaud, a été menée dans l'habitacle d'une voiture de type SUV. Ensuite, la dynamique des polluants particulaires dans l'habitacle de la voiture a été étudiée à l'aide du modèle DIM (Diffusion-Inertia Model). Ce modèle eulérien de diffusion inertielle des particules permet de prendre en compte différents mécanismes de transport, notamment le transport par le champ moyen, l'effet des forces volumiques (i.e. la gravité), la déviation des particules par rapport aux lignes de courant du fluide (effets centrifuges), la diffusion brownienne et turbulente, et la turbophorèse ou le transport par les gradients d'énergie cinétique turbulente. Le modèle a d'abord été validé sur des configurations standard telles que la dispersion dans des enceintes ventilées de petite échelle, le dépôt dans des coudes circulaires à 90°, ainsi que dans le cas du transport de particules dans un jet rond. Le modèle a ensuite été appliqué à la simulation du transport de particules à l'intérieur d'un véhicule à grande échelle. L'influence de la taille des particules sur les champs de concentration internes a d'abord été analysée. Ensuite, l'influence de la présence de passagers a été étudiée. Enfin, une campagne de mesures de la concentration de particules dans l'habitacle a été réalisée afin d'évaluer la pertinence du modèle diphasique. Cette étude a permis le développement d'un modèle complet de simulation de la dispersion des polluants particulaires dans un habitacle en fonction de conditions de ventilation et de caractéristiques des particulesAir pollution, especially that caused by fine and ultrafine particles, has significant deleterious effects on human health. Several studies have established a direct link between exposure to particulate pollution and various respiratory and cardiovascular diseases. Within vehicles, the threat is even more concerning due to the significant concentrations of particulate pollutants recorded. Therefore, improving air quality inside vehicle cabins is now a major priority for automotive manufacturers. In this context, this study aims to understand the interior environment of vehicles by characterizing the spatial distribution of pollutants, particularly fine and ultrafine particles, as a function of their size and parameters such as flow topology and turbulence level. This knowledge will be crucial for targeting localized air purification solutions, optimizing the placement of the micro-sensors that will equip future vehicles, and providing solutions for the more effective management of filtration systems as a function of the distribution and concentrations of these particles in the car cabin. First, special attention was devoted to modeling the single-phase flow. Two numerical modeling approaches have been adopted: the RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) approach, based on solving the mean flow fields of the Navier-Stokes equations, and the LES (Large Eddy Simulation) approach, which involves solving the large structures containing the major part of the kinetic energy and modeling the contributions of the smaller scales. In the case of the RANS approach, various closure models, of first- and second-order, have been tested and compared. Furthermore, the turbulence structure of the flow inside the car cabin has been analyzed using Lumley's Anisotropy Invariant Mapping method (AIM). Finally, to validate the results of the numerical models, a velocity field measurement campaign, based on hot-wire anemometry technique, was conducted inside the cabin of an SUV-type car. Next, the dynamics of particulate pollutants in the car cabin was studied using the Diffusion-Inertia Model (DIM). This Eulerian model of inertial particle diffusion takes into account various transport mechanisms, including transport by the mean field, the effect of volume forces (i.e., gravity), particle deviation from fluid streamline (centrifugal effects), Brownian and turbulent diffusion, and turbophoresis or transport by turbulent kinetic energy gradients. The model was first validated on standard configurations such as dispersion in small-scale ventilated enclosures, deposition in 90° circular bends, and particle transport in a round jet flow. The model was then applied to simulate particle transport inside a large-scale vehicle. The influence of particle size on internal concentration fields was first analyzed. Then, the influence of passenger presence was studied. Finally, a particle concentration measurement campaign was conducted in the cabin to assess the relevance of the two-phase model. This study has led to the development of a complete model for simulating the dispersion of particulate pollutants inside a car cabin based on ventilation conditions and particle characteristics
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Thill, Antoine. "Agrégation des particules : structure, dynamique et simulation : application au cas d'un écoulement stratifié : l'estuaire du Rhône." Phd thesis, Aix-Marseille 3, 1999. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00109390.
Анотація:
Ce travail a pour objectif de comprendre et de mesurer les processus d'agrégation et leur impact sur le transport et le dépôt de matière à l'interface entre l'eau douce et l'eau de mer. Il combine des mesures de terrain au niveau de la zone de mélange du grand Rhône, des expériences de laboratoires et une étude numérique de l'agrégation.En effet, afin de mener à bien cette étude, il a fallu développer de façon préliminaire différents outils. On a ainsi mis au point deux nouvelles méthodes de mesure expérimentale de la structure des agrégats qui échappent aux techniques existantes. Ces méthodes permettent, outre une meilleure connaissance du système, de développer et de valider un nouveau modèle de la cinétique de croissance des agrégats. Ce modèle numérique prend en compte la dimension fractale des agrégats ainsi que sa variabilité. Il est validé par confrontation à des données issues de la bibliographie et l'expériences.
Une étude de terrain dans l'estuaire du grand Rhône est menée dans des conditions hydrodynamiques contrastées (étiage, débit moyen et crue). Elle a permis d'obtenir, pour la première fois, une série de mesures de tailles de particules tout au long de la zone de mélange. Il est établi que les particules les plus grosses (supérieures à 5 microns) présentent une évolution contrôlée par la dilution, la sédimentation et
éventuellement la remise en suspension. Par contre, les particules plus petites (2 à 5 microns) montrent une augmentation de leur concentration le long de la zone de mélange. Dans les premiers temps du mélange, cette augmentation est liée à la fragmentation d'agrégats. Il est possible de montrer ensuite i) que l'agrégation des colloïdes ne peut expliquer cette augmentation que si ceux ci ne réagissent pas avec les fractions de tailles supérieures et présentent une réactivité très supérieure à la réactivité moyenne (alpha : 0.009) et ii) que la production primaire est un mécanisme probable pour expliquer cette augmentation.
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CONIN, LAURENT. "Etude de la dynamique des collisions pb + pb a 158 agev / c par interferometrie de particules." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112098.
Анотація:
Nous avons etudie la dynamique des collisions pb + pb a l'aide de l'interferometrie de particules. Nous avons plus particulierement analyse l'emission des protons et des kaons, en veillant a degager une image coherente de la source en accord avec les resultats precedemment obtenus par l'etude des pions. La premiere etape a consiste a construire les fonctions de correlation experimentales proton-proton et kaon-kaon a partir des donnees enregistrees par le spectrometre de l'experience na44. Nous avons ensuite extrait les proprietes spatiales de la source au moyen d'une parametrisation gaussienne de celle-ci. L'interaction nucleaire et coulombienne des particules a ete prise en compte dans notre analyse en utilisant le modele developpe par r. Lednicky. Nous avons alors procede a l'analyse des dimensions longitudinales r l et transverses r t en comparant aux predictions de deux types de modeles : un modele hydrodynamique et deux modeles de cascades (rqmd et nexus). Cette etude a permis de mettre en evidence l'emission retardee des protons comparee aux pions. Un tel effet est predit par les modeles de cascades. Nous avons egalement montre que les protons subissent une expansion radiale comparable a celles des pions. Cette expansion semble induite dans les modeles de cascades lors de la phase de reinteraction entre les hadrons. Il apparait qu'un traitement detaille des processus mis en jeu est necessaire pour reproduire quantitativement les donnees. Nous avons egalement observe une expansion radiale de la source de kaons. Il est par contre necessaire, pour reproduire les donnees, que l'intensite de cette expansion soit inferieure a celle des pions et des protons. Une explication pourrait etre que la section efficace d'interaction des kaons avec les pions est suffisamment faible pour qu'ils ne soient pas entierement entraines par ceux-ci. Malgre tout, un tel effet n'a pas ete observe dans la version actuelle des modeles de cascades que nous avons utilises.
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Chu, Tien Dat. "Dynamique sédimentaire en zone côtière dans les cas de sédiments multi-classes." Le Havre, 2012. http://www.theses.fr/2012LEHA0009.
Анотація:
La dynamique sédimentaire en zone côtière résulte de l’interaction très complexe entre le forçage hydrodynamique (houle, courant, marée) et les sédiments marins présentant généralement des tailles, densités et formes différentes. Cette interaction entraîne souvent la formation de réseaux de rides à la surface du fond granulaire ainsi que le phénomène de tri sédimentaire. Les rides et la ségrégation sédimentaire influencent significativement le transport sédimentaire en modifiant la rugosité du fond, la structure de la couche limite du fond et la dissipation du forçage hydrodynamique. La présente thèse porte sur la dynamique sédimentaire en zone côtière dans le cas de sédiments hétérogènes en taille et en densité. L’objectif de ce travail est d’apporter une contribution à la compréhension et à la modélisation des processus pilotant le transport et le tri sédimentaire sous l’action de la houle. Des tests expérimentaux ont été effectués en canal à houle ainsi qu’une étude théoriqueThe sediment dynamics in coastal zone results from very complex interaction between the hydrodynamic forcing (wave, current, tide) and marine sediments which generally exhibit different sizes, densities and shapes. This interaction often leads to the formation of ripples on the bed and the phenomenon of sediment-sorting. The ripples and the sediment segregation significantly influence the sediment transport by changing the bottom roughness, the structure of the bed boundary layer and the dissipation of the hydrodynamic forcing. This thesis focuses on the sediment dynamics in coastal zone in the case of heterogeneous sediments in size and density. The objective of this work is to provide a contribution to the understanding and the modeling of the process which control the sediment transport and sediment-sorting under the action of waves. The experimental tests were conducted in wave flume and a theoretical study was made
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Cardot, Jérôme. "Adhésion et détachement de particules en contact avec une surface sous écoulement d'air : application aux milieux fibreux." Toulouse, INPT, 2000. http://www.theses.fr/2000INPT024H.
Анотація:
Le colmatage et le nettoyage de milieux fibreux sont cruciaux dans de nombreuses applications industrielles et domestiques telles que la filtration ou le nettoyage de revêtements de sols textiles par écoulement d'air. L'adhésion et le détachement de particules micrométriques isolées en contact avec un substrat plan sont étudiés à l'aide d'une cellule à écoulement d'air cisaillé. La caractérisation de l'écoulement laminaire isotherme compressible dans la cellule permet d'analyser l'effet de la taille des particules, du taux d'humidité de l'air, de la nature et de la charge de la surface sur les efforts aérodynamiques requis pour détacher les particules. Les résultats montrent que sur un substrat isolant chargé, sur lequel les particules adhèrent sous l'action de forces électrostatiques, l'augmentation du taux d'humidité (jusqu'à une valeur critique) favorise le détachement des particules. En revanche, au-delà de ce taux d'humidité critique, l'apparition d'une force capillaire rend difficile leur détachement. Sur un substrat non chargé, l'augmentation du taux d'humidité défavorise leur détachement. Sur un substrat conducteur, l'exposition à un champ électrique des particules adhérentes génère une force de répulsion électrostatique qui facilite leur détachement. Les résultats sont interprétés en terme de force globale d'adhésion au moyen d'un bilan des efforts exercés sur une particule isolée en contact avec un substrat plan. L'application visée, le nettoyage des revêtements de sols textiles par aspiration, est explorée. Deux types de particules minérales salissantes sont caractérisés expérimentalement : des grosses particules bloquées mécaniquement et des petites particules fortement adhérées sur les fibres. L'écoulement qui s'établit au sein du milieu fibreux au passage du suceur est déterminé numériquement et la contrainte de cisaillement pariétale sur les fibres est comparée aux valeurs requises pour le détachement des particules obtenues expérimentalement.
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Jana, Arindam. "Collage et adhérence de particules dans le domaine de la sous-monocouche." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0074/document.
Анотація:
Au cours d’un traitement de surface de type dépôt assisté par plasma, les caractéristiques et propriétés de l’interface entre le dépôt et le substrat sont déterminées par la première couche atomique du dépôt, voire les premiers atomes qui commencent à recouvrir la surface du substrat. Aussi, la parfaite connaissance du comportement des particules incidentes et du réarrangement des atomes suite à l’impact d’une particule du plasma est-elle un élément essentiel à la description du comportement de la surface en cours de traitement et donc de ses propriétés ultérieures. Au cours de cette thèse, nous avons entrepris d’étudier, par une approche combinant expériences et simulation numérique par dynamique moléculaire, l’interaction d’espèces (C, Ti, W) avec une surface de silicium en fonction de paramètres tels que l’énergie, la fluence ou encore l’incidence des particules arrivant sur la surface. Une part importante de ce travail a consisté à adapter les codes de dynamique moléculaire (utilisation des champs de force réactifs) aux systèmes étudiés. La partie expérimentale a nécessité la mise en place de procédures spécifiques pour l’utilisation de l’équipement Storing Matter. Les résultats montrent que, quelles que soient l’espèce incidente, parmi celles étudiées, le coefficient de collage (SC) est dans la gamme [0.7 – 1] ; dans le cas de W, quasiment tous les atomes incidents restent sur la surface (SC~~1). Outre la détermination du coefficient de collage, pour différentes conditions initiales des espèces incidentes (énergie, incidence, fluence) les modifications apportées à la surface ont également été déterminées en termes d’implantation et de trajectoire dans le matériau des espèces incidentes, et de pulvérisation de la surface du substratDuring plasma assisted deposition, properties of the coating substrate interface depend on the first atomic layer of the deposit, or the atoms that first start to cover the surface. Therefore the good knowledge of the sticking coefficient and the reorganization of the surface following particle impact is an essential issue to achieve the description of the behavior of the processed surface and, therefore, its expected properties. Consequently, we investigated the interaction between incoming particles (C, Ti, W) and a silicon surface by using an approach combining molecular dynamic simulations and experiments. Various initial conditions were studied, energy, fluence and incidence angle of the incoming particles. An important part of this work has consisted in adapting the molecular dynamic codes (using reactive force fields) to the investigated systems. Meanwhile, experimental procedure specifically devoted to the use of the Storing Matter facility was also developed. Results show that the sticking coefficient (SC) value is in the range [0.7 – 1] irrespectively of the incoming species; in the case of W, almost all atoms stick on the surface (SC~~1). Besides the determination of sticking coefficient, the surface modification resulting from the particles impingement were determined for various initial conditions (energy, fluence, angle) in terms of implantation and displacement of the incoming species, and surface sputtering as well
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Sardoy, Nicolas. "Transport et combustion de particules générées par un feu de végétation." Phd thesis, Université de Provence - Aix-Marseille I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00289521.
Анотація:
Dans une optique de compréhension et de maîtrise du phénomène de sautes de feu (propagation d'incendie par projection de débris végétaux enflammés ou incandescents, appelés brandons), un modèle physique simulant le transport et la combustion des brandons lors d'un feu de forêt est développé. Le sous-modèle de combustion décrit la plupart des processus de dégradation thermique: pyrolyse du bois sec, combustion et gazéification du carbone résiduel, transferts thermiques... Le sous-modèle aérodynamique tient compte des phénomènes de traînée et de portance, ainsi que les effets de rotation du brandon. Le comportement des brandons est analysé dans deux configurations de feu de végétation: - un groupe d'arbres en feu où la zone de combustion et le panache de gaz chauds sont obtenus à partir d'un modèle diphasique 3D multi-classes soumis à un vent latéral; - une ligne d'arbres en feu où l'écoulement gazeux 2D est approché par un modèle intégral des équations de conservation dans le panache de fumées. Les calculs permettent de dégager l'influence des principales caractéristiques de l'incendie (intensité du feu, vitesse du vent) et des propriétés physiques initiales des brandons (diamètre, épaisseur, masse volumique, teneur en charbon) sur leur distance parcourue et leur masse restante au sol, ainsi que sur les critères d'extinction et de chute des brandons. Les résultats révèlent l'existence d'une distribution bi-modale au sol des brandons: - la plupart arrivant enflammés sur la végétation réceptive près du feu et présentent un grand danger de départ de feu; - et les autres tombant à l'état de braises loin en avant du front de feu. Une loi de distribution est obtenue pour les brandons à courte distance et permet d'estimer, entre autres, la distance moyenne de sautes.
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Longaretti, Pierre-Yves. "Dynamique des anneaux de Saturne : ondes de densité et distribution en taille des particules dans les anneaux." Phd thesis, Grenoble 1, 1987. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00725111.
Анотація:
La première partie de cette thèse est motivèe par un problème important soulevé par la théorie linéaire des ondes de densité, Celle-ci prévoit en effet un transfert de moment cinétique entre une onde et le satellite qui l'excite.Ce transfert devrait créer l'effondrement des anneaux sur la planète, en particulier de l'anneau A, et l'éloignement des satellites en des temps caractéristiques très courts devant l'âge du système solaire , ce qui contredit l'hypothèse de l'origine primordiale des anneaux, qui semblait a priori la plus simple pour expliquer leur existence, Plusieurs hypothèses ont été avancées pour résoudre cette question: soit bien sür les anneaux sont jeunes, soit le calcul du transfert de moment cinétique par la théorie linéaire est largement surestimé, soit encore la physique qui permet la survivance des anneaux n'est pas comprise. Le but de mon travail est de tester la deuxième hypothèse, en utilisant une représentation non-linéaire des ondes de densité, Dans un premier temps, j'expliquerai les bases du formalisme non-linéaire utilisé, qui a été développé par Borderies, Goldreich et Tremaine et appliqué par ce groupe à une grande variété de problèmes de dynamique des anneaux de planètes. Je présenterai également un travail théorique formulant ce formalisme dans le cas où le corps central ne possède pas la symétrie sphérique. J'expliquerai ensuite comment je l'ai utilisé dans l'étude d'un des profils d'onde enregistré par Voyager, et je montrerai les implications de cette étude sur notre connaissance des caractéristiques physiques des anneaux et de leur dynamique. La seconde partie de cette thèse se rattache au premier des axes de recherche mentionné ci-dessus. Les études statistiques des anneaux portent en quasi-totalité sur la détermination de la dispersion de vitesse des particules, qui dans la plupart des cas sont supposées toutes identiques. A l'inverse, je me suis intéressé à un problème encore peu étudié: la distribution en taille des particules dans les anneaux. J'exposerai un modèle analytique que j'ai développé en vue d'expliquer les caractéristiques de la distribution dans les anneaux de Saturne, qui a pu être déterminée à l'aide des données de l'expérience d'occultation radio des anneaux réalisée par Voyager. L'un des buts d'une telle étude est d'entreprendre un premier pas dans l'élaboration d'une théorie statistique des anneaux plus complète que celles dont on dispose actuellement (en vue par exemple, d'une détermination couplée de la dispersion de vitesse et de la distribution en taille des particules) .
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Atwi, Ali. "Modélisation théorique et numérique de la dynamique de particules macromoléculaires en écoulement dans des systèmes méso-poreux." Phd thesis, Université du Maine, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00699779.
Анотація:
Les objectifs de cette thèse visent le développement d'un traitement inédit dans un repère spatiale tridimensionnel, pour le problème de la dynamique de collisions diffusives d'objets macromoléculaires en solution en écoulement hydrodynamique à l'intérieur des pores de largeur variable, soumis aux forces hydrodynamiques, du mouvement brownien et des collisions diffusifs aux parois des pores, en utilisant la modélisation théorique et les simulations numériques. L'approche par simulation numérique est nécessaire car il est extrêmement complexe d'utiliser des outils analytiques à présent pour traiter le problème de ces collisions diffusives aux parois solides. Les algorithmes que nous avons développés et les simulations correspondantes sont suffisamment généraux et avancés pour être directement appliquée à l'étude de la dynamique d'une grande variété de polymère et des particules biologiques dans des solutions diluées sous diverses conditions physiques et hydrodynamiques à l'intérieur des pores. Par ailleurs, les mécanismes conduisant à l'adhésion de nano particules et de particules macromoléculaires sous conditions de non-équilibre, en raison de l'influence contradictoire des collisions mécaniques diffusifs et les forces attractives de Hamaker aux parois solides, sont d'un intérêt majeur. Nous avons donc développé un modèle théorique pour calculer le coefficient de restitution. L'objectif est de quantifier le bilan énergétique pendant le processus de collision diffusive de ces particules aux parois, sous l'influence des forces de répulsion d'une part et les forces attractives de Hamaker. Cela se fait par l'élaboration d'un modèle, basé sur le JKR et les théories d'Hertz, pour tenir compte des pertes d'énergie lors des collisions et des gains d'énergie en raison des interactions Hamaker. L'adhésion arrive si le bilan énergétique le permet. Notre modèle théorique est développé en proposant une approche particulière basée sur le potentiel Hamaker. Nous démontrons ce bilan par le biais d'une équation caractéristique non linéaire pour le coefficient de restitution, et analysons ses propriétés qui déterminent l'adhésion ou non pour diverses conditions physiques initiales.
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Flavien, Lahmar. "Simulation moléculaire de fondus de polymères et d'élastomères par la méthode de la "Dynamique des Particules Dissipatives"." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00408096.
Анотація:
Ce travail porte sur la simulation moléculaire de systèmes polymériques, à l'échelle mésoscopique, par la méthode de la Dynamique des Particules Dissipatives. Le but de cette thèse est de mieux comprendre les liens entre la structure des matériaux étudiés et leurs propriétés dynamiques, rhéologiques et mécaniques. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la construction de potentiels pour la modélisation mésoscopique de fondus de polymères, à partir d'une caractérisation microscopique. Nous avons ensuite réalisé une étude détaillée de la dynamique de fondus de polymères enchevêtrés et non enchevêtrés, combinée à une analyse topologique pour des chaînes de longueur croissante. Nos conclusions font clairement le lien entre les transitions dans les lois d'échelles en temps de relaxation, en viscosité et en diffusion et les grandeurs statiques mesurées, telles que la masse entre enchevêtrements. Enfin, nous nous sommes penchés sur les propriétés mécaniques d'élastomères. Nous montrons que non seulement le degré de réticulation, mais également la taille des liens de réticulation, ainsi que la topologie du réseau ont une influence sur le module de cisaillement de ces systèmes.