Добірка наукової літератури з теми "Modélisation de substitution"

Résumé Peu d’études ont comme sujet la demande d’énergie du secteur commercial au Canada. Parmi celles-ci, celles du ministère fédéral de l’Énergie des Mines et des Ressources et de l’Office National de l’Énergie ont utilisé l’approche à deux niveaux. Au premier niveau, la demande d’énergie est modélisée en fonction de son prix relatif, du PIB du secteur commercial et d’autres variables explicatives. Au second niveau, les parts thermiques des formes d’énergie sont reliées à leurs prix relatifs. Ces études se basent sur une mesure de la consommation d’énergie en équivalent thermique, introduisant ainsi un biais systématique au niveau de l’élasticité-prix et de l’élasticité-revenu. De plus, cette structure ignore les relations possibles entre l’énergie et les autres facteurs de production (capital et travail). Dans le cadre de la présente étude, nous empruntons une approche fréquemment employée lors de la modélisation du secteur industriel : le modèle KLEM à deux niveaux. Au premier niveau, la modélisation de la fonction de production du secteur commercial tient compte des relations possibles entre le capital, le travail et l’énergie. Au second niveau, la modélisation porte uniquement sur la demande des différentes formes d’énergie. De plus, nous abandonnons l’usage de la mesure de l’énergie en équivalent thermique à l’avantage de la mesure non biaisée de la dépense en énergie. Le modèle est appliqué au secteur commercial québécois. Les principaux résultats sont : au premier niveau, les élasticités des inputs à leur propre prix sont de signe anticipé, mais très faibles, seule l’énergie semble être influencée par le prix des facteurs de production. Au second niveau, les élasticités des formes d’énergie à leur propre prix sont de signe attendu mais également inférieures à l’unité. La substitution entre les formes d’énergie prédomine.

English Models are used as tools for studying sustainable development. They are a priori neutral, but this neutrality can be upset if the analysis of observations done to answer questions in reference to a given a priori definition of sustainability leads to the identification of sustainability contexts that do not correspond to the initial definition. The practice of actors may for example involve substitution between elements of a natural capital, which may not be in agreement with a strong definition of sustainability. Therefore we may have to consider the need for transition from a prescriptive to a descriptive approach. The context of modelling depends on the object we want to be preserved (what we observe). If this object is a resource-exploitation system, the perception of sustainability comes from observation of the system. The observation process may have been initiated by a mono-disciplinary question, but, sustainability being dependent on an object which must be described, no unique definition can be proposed. The definition and perception of sustainability are themselves processes to which modelling sciences may have to contribute. French Des modèles sont utilisés comme outils dans le contexte des études sur le développement durable. Ils sont a priori neutres, mais cette neutralité peut être mise à mal si des analyses d'observations réalisées pour répondre à des questions posées en référence à une définition donnée de durabilité conduisent à identifier des contextes de durabilité qui ne correspondent pas nécessairement à la définition initialement adoptée. La pratique d'acteurs peut ainsi par exemple reposer sur des substitutions entre éléments d'un capital naturel, ce qui peut ne pas correspondre à une définition très forte de la durabilité. Dans ces conditions on peut discuter du passage d'une approche prescriptive à une approche descriptive. La question du choix d'un contexte de modélisation dépend de l'objet que l'on veut préserver (ce que l'on observe). S'il s'agit d'un système d'exploitation d'une ressource, la perception de la durabilité découle de l'observation du système. Le processus d'observation a pu être initié selon une définition a priori associée à un questionnement souvent "mono-disciplinaire", mais la durabilité étant inféodée à un objet qu'il faut représenter, on ne peut en proposer une définition unique. La définition et la perception de la durabilité sont des processus auxquels les sciences de modélisation peuvent être amenées à contribuer

Abstract. Complex, software-intensive, technically advanced, and computationally demanding models, presumably with ever-growing realism and fidelity, have been widely used to simulate and predict the dynamics of the Earth and environmental systems. The parameter-induced simulation crash (failure) problem is typical across most of these models despite considerable efforts that modellers have directed at model development and implementation over the last few decades. A simulation failure mainly occurs due to the violation of numerical stability conditions, non-robust numerical implementations, or errors in programming. However, the existing sampling-based analysis techniques such as global sensitivity analysis (GSA) methods, which require running these models under many configurations of parameter values, are ill equipped to effectively deal with model failures. To tackle this problem, we propose a new approach that allows users to cope with failed designs (samples) when performing GSA without rerunning the entire experiment. This approach deems model crashes as missing data and uses strategies such as median substitution, single nearest-neighbor, or response surface modeling to fill in for model crashes. We test the proposed approach on a 10-parameter HBV-SASK (Hydrologiska Byråns Vattenbalansavdelning modified by the second author for educational purposes) rainfall–runoff model and a 111-parameter Modélisation Environmentale–Surface et Hydrologie (MESH) land surface–hydrology model. Our results show that response surface modeling is a superior strategy, out of the data-filling strategies tested, and can comply with the dimensionality of the model, sample size, and the ratio of the number of failures to the sample size. Further, we conduct a “failure analysis” and discuss some possible causes of the MESH model failure that can be used for future model improvement.

L’objectif de cet article est de comparer empiriquement les performances des indices monétaires de simple somme et de Divisia en tant qu’indicateurs de la politique monétaire en France. L’analyse fait appel à plusieurs critères : comparaisons des indices de simple somme et de Divisia, équations de demande de monnaie, étude de la coïnté-gration, tests de causalité au sens de Granger et contenu en information. Les indices de simple somme et de Divisia ont une évolution similaire mais à partir de 1987 une différence nette apparaît pour les agrégats larges (M3 et M4) en raison de l’intensification des innovations financières en France. En intégrant les effets de substitutions entre actifs monétaires, les indices de Divisia se révèlent particulièrement bien adaptés au contexte actuel d’innovations financières. Les propriétés de court terme et de long terme des indices monétaires sont analysées clans le cadre d'une modélisation multivariée incluant : le revenu, les prix, l’agrégat monétaire M3 et un taux d'intérêt de court terme. Les résultats soulignent une plus forte causalité de l’indice de Divisia vers le taux d'inflation et un contenu en information nettement supérieur à celui de l’indice de simple somme. L'indice de Divisia présente donc de meilleures performances pour atteindre l’objectif final de taux d’inflation.

Le développement récent de quelques matériaux allégés de construction, tel que les bétons légers, capables de jouer un rôle en tant qu’isolant, tout en conservant des niveaux de performances mécaniques suffisants. La qualité de l’isolation à prévoir dépend du climat, de l’exposition des murs et aussi des matériaux employés pour la construction. Le choix d’un matériau utilisé comme isolant dépend naturellement de sa disponibilité et de son coût. Ce travail est une étude des pouzzolanes naturelles en tant que composants de base dans les matériaux de construction. Il est destiné à mettre en relief l’avantage thermique de ces matériaux. Il est économiquement intéressant d’utiliser la pouzzolane en substitution d’une partie du clinker comme ajouts hydrauliquement actives, et dans les compositions de bétons légers sous forme de mélange de granulats de pouzzolane, qui offrent des résistances mécaniques conformes aux normes en vigueur. Une approche théorique est menée de la conductivité thermique apparente des matériaux de construction, en occurrence le béton à base de pouzzolane. Une modélisation thermique, apparente à celle utilisée habituellement pour les matériaux poreux, a été adoptée aux bétons de pouzzolane. Dans cette étude, sont exposés des résultats expérimentaux de mesures de la conductivité thermique apparente du béton de pouzzolane à l’aide d’une approche, qui considère que le béton est composé de deux phases solides, une matrice liante (la pâte du ciment hydratée), et l’ensemble des granulats. On applique une deuxième approche théorique, comparative, où le béton est constitué d’une phase solide et d’une phase fluide (l’air).

Compte tenu des nouveaux aspects liés au développement environnemental et durable, les matériaux renouvelables d'origine végétale/animale sont devenus des alternatives à la paraffine. Ce travail concerne l’étude d'incorporation limitée de ces matières peu compatibles avec les procédés existants (remplissage, compression, extrusion). L’étude de l’incorporation des substituts dans le procédé de remplissage a été menée sur la base de leurs caractéristiques physique - chimiques. Pour optimiser l'incorporation de substituts, une méthodologie de plan d’expérience a été développée. Cette étude a mis en évidence l’ influence du traitement du substitut sur sa compatibilité avec la méthode de fabrication des bougies par remplissage. L’incorporation de substitut dans le procédé de compression des poudres a été étudiée dans des conditions de laboratoire similaires à celles pratiquées dans l'industrie de la bougie. La résistance à la rupture des bougies est apparue comme le paramètre clé de la qualité du produit fini. Le comportement des poudres à l’étape de réarrangement et la formulation constituent les facteurs les plus influents sur la résistance mécanique de la bougie. L'étude de la formulation dans le procédé d'extrusion a été réalisée afin de définir le(s) critère(s) de la matière pour assurer l’extrusion. Ce type de procédé exige l’utilisation de paraffines de haut e qualité ayant des propriétés mécaniques de résistance et de déformation élevées. Ce travail montre que la substitution des paraffines reste très complexe et dépend du type de procédé. Les interactions matière - procédé ont un impact important sur l’intégration du substitut, le plus compatible avec le procédé de remplissage
Taking into consideration the new aspects related to the environmental and sustainable development, renewable materials of plant / animal origin have become alternatives to paraffin . The aim of this work is to study the extent of incorporation of these materials poorly compatible with the existing processes (fillin g, compression, extrusion). The study of the incorporation of substitutes for the filling process was carried out on the basis of their different physical-chemical properties. To optimize the incorporation of substitute, an experimental design methodology has been developed. This study has shown the influence of the treatment of the substitute on its compatibility with the process of making candles by filling. The incorporation of substitutes in the powder compression process was studied under laboratory conditions similar to those practiced in the candle industry. Tensile strength of the candle was deduced as key parameter for the quality of the finished product. The behavior of the powders in the rearrangement step and the formulation show significant impact on the mechanical strength of the candle. The study of the formulation in the extrusion process was carried out in order to define the material factor (s) to ensure the extrusion. This type of process requires the use of high quality paraffins having hi gh mechanical strength and deformation properties. This work shows that the substitution of paraffins remains very complex and depends on the type of process. The importance of matter-process interaction impacts the integration of the substitute the most compatible with the filling process

La conception d'un système électrique de transport ferroviaire est une tâche complexe qui fait appel simultanément à des experts de domaines de compétence différents. Les constructeurs ferroviaires gèrent cette complexité ce qui leurs permet de fabriquer des équipements performants. Néanmoins, dans un marché global, tout gain méthodologique peut se traduire en avantage concurrentiel.

La conception systémique optimale de composant électrotechnique est abordée dans cette thèse. Une chaîne de traction électrique est choisie comme exemple représentatif d'un système complexe. La démarche et les outils sont mis en œuvre sur deux applications: la conception d'un moteur de traction et la conception simultanée de plusieurs composants clés.

Pour concevoir un moteur de traction, le cycle de fonctionnement et le comportement thermique transitoire sont primordiaux. La bonne adaptation du moteur à sa mission permet de réduire considérablement sa masse. L'approche multidisciplinaire est utilisée pour gérer les interactions entre modèles de disciplines différentes au sein d'un même processus d'optimisation. Suivant la méthode employée, le temps d'optimisation peut être réduit grâce à la répartition des taches par domaine physique et d'en paralléliser l'exécution. Des optimisations multiobjectif ont également été appliquées. Des fronts de Pareto sont obtenus malgré l'utilisation d'un modèle précis mais coûteux, le modèle éléments finis.

L'approche décomposition hiérarchique de la méthode "Target Cascading" est appliquée au problème de conception de la chaîne de traction. Le système et ses composants sont conjointement conçus. Cette méthode est bien adaptée à la démarche de conception optimale des systèmes complexes, tout en respectant l'organisation par produit de l'entreprise.

La réactivité de l’α-bromoacrylate d’éthyle et du benzylidène malonate d’éthyle vis à vis des dialkylzincs en milieu aérobie a été étudiée afin d’évaluer la capacité des radicaux α-alcoxycarbonyle tertiaires à évoluer par SH2 sur le métal pour conduire à un énolate de zinc. Le travail expérimental réalisé à partir de l’α-bromoacrylate d’éthyle a permis la synthèse de cyclopropanes et de céto-esters. Dans le cas des benzylidène malonates la réversibilité de l’addition du diéthylzinc sur le substrat, a été mise en évidence. L’effet inhibiteur d’additifs tels que TMSCl ou CuCl concourt à indiquer que les peroxydes de zinc formés dans le milieu pourraient y tenir un rôle clé. L’étude théorique a mis en évidence pour les 2 substrats étudiés, le rôle crucial de la stabilisation de l’énolate formé sous la forme d’un chélate à 5 ou 6 chaînons. Les carbozincations d’ynamides via le CuI ou le FeCl2 en présence de dialkylzincs ont été étudiées pour la synthèse régio-et stéréosélective d'énamides tri- ou tétrasubstitués. Le CuI s’est montré plus performant et moins substrat-dépendant que FeCl2. Une étude théorique a été réalisée afin de mieux comprendre ce phénomène. Enfin, l'addition intermoléculaire des radicaux sulfanyle sur les ynamides a été revisitée. Les calculs théoriques et les résultats expérimentaux montrent que la régio- et stéréosélectivité de la réaction dépendent de la nature du substituant porté par le carbone en β de l’atome d’azote et des conditions expérimentales. L’addition intermoléculaire inédite d’un radical carboné électrophile sur ces substrats a pu être décrite et ouvre de nouvelles perspectives quant à la synthèse d’énamides tétrasubstitués originaux
The reactivity of ethyl α-bromoacrylate and ethyl benzylidene malonate towards dialkylzincs in aerobic medium was studied in order to evaluate the capacity of tertiary α-alcoxycarbonyl radicals to undergo SH2 at zinc leading to a zinc enolate. The use of ethyl α-bromoacrylate allowed the synthesis of cyclopropanes and keto-esters. With the second substrate, the addition of the alkyl group was shown to be reversible. The inhibitor effect of additives like TMSCl or CuCl suggested that zinc peroxydes formed in situ could play a key role in the process. Theoretical studies highlighted the crucial role of the stabilization of the zinc enolate through the formation of a 5 or 6-membered chelate. Regio- and stereoselective synthesis of tri- and tetra-substituted enamides was achieved through the carbozincation of ynamides in the presence of dialkylzincs and CuI or FeCl2 as catalyst. CuI was shown to be more efficient and less substrate-dependent than FeCl2. Molecular modelings were performed to better understand this phenomen. Finally, intermolecular addition of sulfanyl radicals onto ynamides was revisited. Theoretical calculations and experimental results showed that the regio- and stereo-selectivity of the process depended on the nature of the substituent on the carbon in β position of the nitrogen atom and on experimental conditions. Unprecedented intermolecular addition of a carbon-centered radical has been described and opened new perspectives for the synthesis of original tetrasubstituted enamides

La réactivité de l’α-bromoacrylate d’éthyle et du benzylidène malonate d’éthyle vis à vis des dialkylzincs en milieu aérobie a été étudiée afin d’évaluer la capacité des radicaux α-alcoxycarbonyle tertiaires à évoluer par SH2 sur le métal pour conduire à un énolate de zinc. Le travail expérimental réalisé à partir de l’α-bromoacrylate d’éthyle a permis la synthèse de cyclopropanes et de céto-esters. Dans le cas des benzylidène malonates la réversibilité de l’addition du diéthylzinc sur le substrat, a été mise en évidence. L’effet inhibiteur d’additifs tels que TMSCl ou CuCl concourt à indiquer que les peroxydes de zinc formés dans le milieu pourraient y tenir un rôle clé. L’étude théorique a mis en évidence pour les 2 substrats étudiés, le rôle crucial de la stabilisation de l’énolate formé sous la forme d’un chélate à 5 ou 6 chaînons. Les carbozincations d’ynamides via le CuI ou le FeCl2 en présence de dialkylzincs ont été étudiées pour la synthèse régio-et stéréosélective d'énamides tri- ou tétrasubstitués. Le CuI s’est montré plus performant et moins substrat-dépendant que FeCl2. Une étude théorique a été réalisée afin de mieux comprendre ce phénomène. Enfin, l'addition intermoléculaire des radicaux sulfanyle sur les ynamides a été revisitée. Les calculs théoriques et les résultats expérimentaux montrent que la régio- et stéréosélectivité de la réaction dépendent de la nature du substituant porté par le carbone en β de l’atome d’azote et des conditions expérimentales. L’addition intermoléculaire inédite d’un radical carboné électrophile sur ces substrats a pu être décrite et ouvre de nouvelles perspectives quant à la synthèse d’énamides tétrasubstitués originaux
The reactivity of ethyl α-bromoacrylate and ethyl benzylidene malonate towards dialkylzincs in aerobic medium was studied in order to evaluate the capacity of tertiary α-alcoxycarbonyl radicals to undergo SH2 at zinc leading to a zinc enolate. The use of ethyl α-bromoacrylate allowed the synthesis of cyclopropanes and keto-esters. With the second substrate, the addition of the alkyl group was shown to be reversible. The inhibitor effect of additives like TMSCl or CuCl suggested that zinc peroxydes formed in situ could play a key role in the process. Theoretical studies highlighted the crucial role of the stabilization of the zinc enolate through the formation of a 5 or 6-membered chelate. Regio- and stereoselective synthesis of tri- and tetra-substituted enamides was achieved through the carbozincation of ynamides in the presence of dialkylzincs and CuI or FeCl2 as catalyst. CuI was shown to be more efficient and less substrate-dependent than FeCl2. Molecular modelings were performed to better understand this phenomen. Finally, intermolecular addition of sulfanyl radicals onto ynamides was revisited. Theoretical calculations and experimental results showed that the regio- and stereo-selectivity of the process depended on the nature of the substituent on the carbon in β position of the nitrogen atom and on experimental conditions. Unprecedented intermolecular addition of a carbon-centered radical has been described and opened new perspectives for the synthesis of original tetrasubstituted enamides

L’AgCdO est l’un des matériaux de contact parmi les plus répandus dans le monde du fait de ses excellentes propriétés. Cependant, étant donné la présence de Cadmium dans celui-ci, il sera bientôt totalement interdit par des directives européennes d’ordre environnementales. Trouver un matériau ne contenant pas de Cadmium et ayant au moins d’aussi bonnes propriétés est donc la clé du projet. Le phénomène d’érosion du matériau de contact suite à l’impact d’un arc électrique joue un rôle de premier ordre dans la fiabilité et la durée de vie des dispositifs de commutation de puissance. Celui-ci influe en effet sur les propriétés du matériau et affecte ainsi le fonctionnement du dispositif de commutation de puissance. Dans ce contexte, nos axes de recherche ont été les suivants. Avant tout, et ce afin de mieux comprendre le comportement à l’érosion suite à l’impact d’un arc électrique de l’AgCdO (matériau de contact utilisé actuellement dans l’industrie aérospatiale) et celui de l’AgSnO2 (candidat potentiel au remplacement de l’AgCdO), des essais ont été réalisés en soumettant les dispositifs de commutation de puissance à différents nombres de décharges. Ensuite, un modèle macroscopique permettant de prédire l’érosion d’un matériau suite à l’impact d’un arc électrique, valable pour faibles et forts courants, a été développé. Ce modèle décrit le processus complet de coupure et donne la quantité totale de matériau érodé suite à une opération de commutation. En parallèle, des essais ont été réalisés sur des dispositifs de commutation de puissance AgCdO à forts courants (0 -> 1000 A) afin de valider ce modèle d’érosion. Les propriétés matériau les plus influentes sur le processus d’érosion ont ensuite été déterminées à l’aide de ce modèle. Enfin, une étude ab initio portant sur les effets d’un changement de composition locale du matériau sur ses propriétés identifiées comme influentes sur le processus d’érosion a été réalisée. Ainsi, l’ensemble de ces travaux permettront de conclure sur des directives dans l’élaboration du matériau de contact qui remplacera l’AgCdO, objectif principal de ces travaux de recherche
AgCdO is one of the most widely used contact materials in the world because of its outstanding performance. Nevertheless, due to environmental considerations, it will soon be completely forbidden by European environmental directives. Therefore, finding a good substitute is of crucial importance. Electrical arc erosion plays a crucial role in the reliability and life of power switching devices. Depending on the contact material’s behavior in response to an electrical arc, surface damage can induce severe changes in contact material properties that will impact the power switching device’s functioning. Consequently, electrical arc effects and consequences on the contact material surface are of first importance. In this context, we have focused our research activities on the following axes. First of all, in order to better understand AgCdO (Current contact material in aerospace industry) and AgSnO2 (Potential candidate to AgCdO substitution) arc erosion behaviors, arc erosion experiments, where the power switching devices have been subjected to different numbers of arc discharges, have been realized. Further, a general macroscopic electrical contact arc erosion model valid for low and high currents was developed. To compare model results to experimental data, this model describes the complete breaking process of electrical contacts and gives the total amount of material removed after one breaking operation. In parallel, arc erosion experiments on AgCdO power switching devices have been conducted at high currents (0 -> 1000 A) in order to validate the arc erosion model. Next, using the general arc erosion model, the properties having the greatest influence on the electrical arc erosion process have been determined through simulations on silver contact material. At this stage, ab initio calculations were needed to obtain ranges of variation of certain silver contact material properties. Finally, an investigation of the trends of changing local contact material composition of AgSnO2 on these identified material properties was performed. This study was based on ab initio calculations for two different oxide compositions of AgSnO2. These will allow us to give directions to aid the design of a good substitute for AgCdO, and therefore, to complete the main objective of this research work

La simulation numérique est un outil indispensable pour la résolution de problèmes électromagnétiques. Le temps de calcul ainsi que la précision des résultats dépendent du niveau de description utilisé et des dimensions électriques du problème analysé. Dans le cas de figure où il est nécessaire de modéliser un environnement électriquement grand, l'emploi de méthodes classiques comme la méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD) se heurte à des difficultés en termes de temps de simulation. Cet aspect devient particulièrement problématique quand l'analyse doit être menée pour plusieurs valeurs d'un ou plusieurs paramètres définissant le problème étudié. Face à cette variabilité et afin d'éviter la multiplication de simulations coûteuses, Il est nécessaire d'opter pour des méthodes appropriées. Les travaux de cette thèse sont consacrés au développement d'une nouvelle approche permettant de résoudre de manière efficace l'aspect variable rencontré dans un problème multiéchelle. Cette nouvelle méthode issue de l'association de la FDTD à Grille Double (DG-FDTD) avec un modèle de substitution se nomme la MM-DG-FDTD (Macro-Modèle basé sur la DG-FDTD). L'emploi de la DG-FDTD vise à traiter l'aspect multi-échelle en divisant le problème étudié en sous-volumes FDTD possédant chacun ses propres paramètres de simulation. L'utilisation d'un modèle de substitution rapide construit en peu de simulations électromagnétiques permet de remplacer rigoureusement et rapidement la dernière simulation de la DGFDTD. Après avoir validé le bon fonctionnement du modèle de substitution sur des cas simples, une utilisation de la MM-DGFDTD est effectuée sur deux applications inscrites dans deux contextes : la dosimétrie numérique et le couplage entre antennes. La première propose d'estimer la valeur du champ électrique à l'intérieur de l'oeil gauche d'un modèle de corps humain. Ce dernier est soumis au rayonnement électromagnétique d'une antenne localisée sur un véhicule. Cette étude est effectuée pour un grand nombre de positions du corps autour du véhicule. La seconde application consiste à évaluer la valeur du coefficient de transmission entre deux antennes ULB (Ultra-Large Bande). La position de l'antenne de réception évolue au sein d'un grand environnement. Pour ces deux études, la MM-DG-FDTD montre sa capacité à donner des résultats rapides et précis en comparaison d'une utilisation classique de la DG-FDTD
Numerical modelling is an essential tool for solving electromagnetic problems. The computation time and the accuracy of the results depend on the description level used and electrical dimensions of the analyzed problem. When it is necessary to model an electrically large environment, the use of conventional methods such as the finite difference time domain (FDTD) face difficulties in terms of simulation time. This becomes particularly problematic when the analysis must be carried out for several values of one or more parameters defining the studied problem. Considering this variability aspect and in order to avoid multiplication of costly simulations, it is necessary to choose suitable methods. This thesis aims to develop a new approach to solve effectively the variable feature encountered in some multi-scale problems. This new method called the MM-DG-FDTD (MacroModel based Dual Grid-FDTD) results from the association of the Dual Grid- FDTD (DG-FDTD) method with a substitution model. The use of the DG-FDTD permits to treat multiscale aspect dividing the studied problem into FDTD sub-volumes. Each step has its own simulation parameters. The fast substitution model built in few electromagnetic simulations replaces in a rigorous and efficient way the last expensive DG-FDTD simulation. The proper operation of the substitution model is firstly validated using simple cases. Next, a use of the MM-DG-FDTD is performed on two applications belonging to two contexts: numerical dosimetry and antennas coupling. The first one proposes to estimate the value of the electric field inside the left eye of a human body model. It receives electromagnetic radiation from an antenna located onboard a vehicle. This study is carried out for a large number of positions of the body around the vehicle. The second application is to assess the value of the transmission coefficient between two UWB (Utra-Wide Band) antennas. The position of the receiving antenna changes in a large environment. For both studies, MM-DG-FDTD shows its ability to give fast and accurate results compared to a classic use of the DG-FDTD

L'oxydation et l'auto-inflammation de quatre carburants issus de la biomasse ont été étudiées dans des réacteurs adaptés à leurs réactivités, à haute pression et dans un large domaine de température. L'auto-inflammation du biogaz purifié (CH4 + H2) et du gaz de synthèse (CO + H2) a été étudiée en tube à choc à 10 bar entre 1200 et 2000 K. Elle se fait en un seul stade sans coefficient négatif de température ni de flamme froide. La cinétique d'oxydation du méthanol a été étudiée dans un réacteur parfaitement agité à 10 bar entre 700 et 1200 K. L'influence des oxydes d'azote (NOx) sur la cinétique d'oxydation du méthanol a également été étudiée. En présence de NOx l'oxydation du méthanol est accélérée. L'analyse et la quantification des produits de combustion ont permis de construire et de valider un modèle thermocinétique composé de 39 espèces et 170 réactions. L'oxydation et l'auto-inflammation du diméthyléther ont été étudiées en machine à compression rapide de 600 à 900 K et de 1,7 à 8,3 bar. L'effet de NO2 sur l'oxydation du diméthyléther a également été étudié. La formation de méthanoate de méthyle a été mise en évidence durant ce travail. Le diméthyléther présente une phénoménologie d'autoinflammation en deux stades avec coefficient négatif de température et flammes froides. Les délais d'autoinflammation mesurés en présence de NO2 sont plus courts. La base de données expérimentales établie à partir des résultats de cette étude a permis de mettre à jour un modèle thermocinétique de l'oxydation et de l'autoinflammation du diméthyléther. Le nouveau modèle a été validé sur des mesures obtenues en machine à compression rapide, tube à choc et réacteur parfaitement agité.

L’utilisation des Produits Résiduaires Organiques (PRO) par l’agriculture peut permettre de substituer une partie des engrais minéraux et augmenter les niveaux de matière organique des sols. Elle peut également générer des pollutions azotées via la lixiviation de nitrate ou des émissions gazeuses. Mieux connaitre le devenir du carbone (C) et de l’azote (N) après applications de PRO sur les sols agricoles contribue à améliorer les bénéfices de cette pratique et à en limiter les impacts environnementaux. Cette thèse a pour objectif: (i) de prédire les dynamiques du C et du N en cas d’applications de PRO sur les sols agricoles, (ii) d’étudier les effets de scenarios d’apports de PRO sur les stocks de carbone dans les sols, la substitution des engrais azotés et les pollutions azotées dans le contexte du territoire de la Plaine de Versailles, en prenant en compte la diversité des sols, de leurs teneurs en C et des successions culturales, (iii) d’améliorer ces bénéfices à l’échelon du territoire via une distribution optimale des PRO. Le modèle CERES-EGC a été utilisé pour simuler les effets de 13 ans d’apports de PRO sur les dynamiques de C et de N dans le système sol-plante-atmosphère de l’expérimentation QualiAgro, située au cœur du territoire d’étude. Le sous-modèle NCSOIL a été paramétré à partir de cinétiques de minéralisation de C et N mesurées en conditions contrôlées de laboratoire. Le transfert de ces paramètres dans CERES-EGC a permis de simuler correctement les évolution des stocks de carbone dans les sols, les rendements et les prélèvements de N par les cultures ainsi que l’évolution des stocks de N minéral dans les sols. Les dynamiques de minéralisation de C et N des 18 PRO disponibles sur le territoire ont été déterminées. NCSOIL a été paramétré à partir des caractéristiques analytiques et des résultats de fractions biochimiques des PRO. Les types de sol du territoire n’ont pas impacté significativement le paramétrage. Les PRO ont été classés selon 4 types : (1) composts stables, (2) composts moins matures restant plus réactifs et les fumiers stables, (3) des fumiers très réactifs correspondant à des fumiers de chevaux, (4) des PRO très réactifs tels que des boues et des fientes pouvant plutôt être utilisés comme fertilisants. De nombreux scenarios d’apport de PRO, contraints par les flux de phosphore et de N apportés, ont été simulés sur 20 ans dans tous les contextes de sols, successions culturales et teneurs en C organique des sols du territoire. Le type de sol a impacté le plus le stockage de C et les lixiviations de nitrate tandis que les successions culturales étaient prépondérantes sur la substitution des engrais. Des composts ont permis de stocker 1.1 t C ha- 1 an-1 allant jusqu’63% du C apporté. Des substitutions de 74 kg N ha-1 an-1 ont été atteintes avec une boue mais aussi un compost en prenant en compte la substitution des engrais liée aux augmentations de matière organique dans les sols. La substitution des engrais a pu atteindre plus de 90% du N apporté par les PRO, ceci étant lié aux arrières-effets sur le stockage de matière organique dans les sols et dépendant des hypothèses de calcul de la substitution des engrais azotés. Un modèle d’optimisation a été développé pour sélectionner les scenarios d’apports de PRO pour chaque ilot du territoire (sol x succession de culture x teneur en C organique initiale x surface) tenant compte de la disponibilité des PRO et avec pour objectif de maximiser le stockage de C ou les substitutions en engrais azotés ou de minimiser la lixiviation de nitrate au niveau du territoire. En apportant préférentiellement les PRO les plus stables sur les sols à fort potentiel de stockage de C (fortes teneurs en argile et calcaire), jusqu’à 0.47 t C ha-1 an- 1 pourrait être stocké. En appliquant préférentiellement les PRO fertilisants sur les successions à maïs, et les PRO amendants sur les successions à colza jusqu’à 53 kg N ha-1 an-1 de N de synthèse pourrait être économisés
The use of Exogenous Organic Matter (EOM) in agriculture could be an efficient way to substitute mineral fertilisation and increase soil organic matter (SOM) enhancing soil fertility and storing carbon (C). It could also cause nitrogen (N) pollutions such as nitrate leaching and gas emissions. Better understanding of C and N fate after EOM applications on cropped soils would allow improving these benefits while limiting environmental impacts. This thesis aims at: (i) predicting EOM impacts when applied on cropped soils, (ii) studying the effects of various scenarios of EOM applications in terms of C storage, synthetic N saving and N pollutions in the context of the Plain of Versailles region (221 km²) and taking into account soil diversity, crop successions and soil organic C contents, (ii) studying the potential for improving these benefits at the regional scale with an optimal distribution of EOM. The CERES-EGC crop model was used to simulate the effects of repeated applications of EOM over 13 years on both soil C and N dynamics in the soil-crop-water-air system of the long-term field experiment QualiAgro located within the region. The sub-model NCSOIL was parameterised from C and N mineralisation kinetics of EOM measured in laboratory conditions. When transposing the parameters into the CERES-EGC model, C storage at the field scale was well simulated, together with crop N uptake and yields, as well as soil mineral N contents. The kinetics of C and N mineralisation of the 18 EOM available in the region were used along with EOM biochemical fractionations for parameterising the NCSOIL model. The soil type did not significantly change EOM parameters. Four groups of EOM were distinguished based on their C and N dynamics: (i) stable composts, (2) more reactive and less mature composts and stable manures, (3) manures with reactive OM corresponding to horse manures and (4) very reactive EOM as sludges, litters that should be used as fertilisers. Numerous scenarios of EOM applications, constrained on the phosphorus and N quantities they bring (and limiting the input in trace elements), were simulated for 20 years in all regional contexts of soil, crop successions and soil organic C contents. The soil type was the main factor controlling C storage and N leaching while it was crop successions for N saving. Some composts allowed C storage up to 1.1 t C ha-1 yr -1 reaching 63% of C applied. N saving of 74 kg N ha-1 yr -1 were possible with a dried sewage sludge and a compost. N substitution could reach more than 90% of N applied with EOM, these high percentages being related with the indirect effect of EOM on soil OM and the hypothesis made for N substitution An optimisation model was developed to select EOM application scenario for each crop plot (soil x crop succession x initial soil OC content x area) accounting for EOM availability in the region with the objectives of maximising C storage or synthetic N saving or minimising N leaching at the regional scale. Applying preferentially the most stable EOM on soils with the highest potential for C storage i.e. with the highest calcareous and clay contents, up to 0.47 t C ha-1 yr-1 could be stored. Applying preferentially fertilising EOM on crop succession with maize and amending EOM on succession with rapeseed, up to 53 kg N ha-1 yr -1 could be saved

L'objectif de cette thèse est de fournir des méthodes et outils numériques dédiés à la conception préliminaire de systèmes multi-physiques, avec une attention particulière quant à l'évaluation des transferts thermiques mis en jeu dans les actionneurs et les systèmes électriques embarqués. Ce besoin émane de la recherche industrielle actuelle menant au développement de l'avion plus électrique ("More Electrical Aircraft " - MEA), qui met en œuvre de nouvelles technologies de systèmes embarqués où la gestion thermique de tels dispositifs est primordiale. Dans un premier temps, cette thèse propose une méthodologie basée sur l'analyse dimensionnelle et les modèles de substitution pour générer des modèles analytiques à partir de simulations éléments finis. De plus, une méthodologie de génération de plans d'expériences optimaux adaptée à l'utilisation du formalisme adimensionnel est également proposée. Dans un deuxième temps, deux approches numériques permettant de réduire le nombre de variables adimensionnelles d'un problème et d'étudier leur significativité physique sont proposées. La première approche utilise l'analyse de sensibilité d'une façon originale pour mettre en avant la significativité des nombres adimensionnels du problème considéré. La deuxième approche fait appel à des algorithmes d'optimisation pour réduire le nombre de variables adimensionnelles d'un problème. Enfin, les méthodes proposées ont été appliquées avec succès pour modéliser les composants d'un actionneur électromécanique d'aileron (moteur électrique de type brushless, carter mécanique), et d'un convertisseur de puissance électrique (condensateur, inductance, dissipateur) utilisé dans le contexte aéronautique
The objective of this thesis is to develop methods and tools dedicated to the preliminary design of multi-physical systems, with a particular attention to the thermal modelling of actuators and embedded electrical systems. This need arises from the current industrial research which led to the More Electrical Aircraft program (MEA), which deals with new technologies of embedded systems where the thermal management of such devices is essential. First of all, this thesis proposes a methodology based on dimensional analysis and surrogate modelling technique to generate analytical models from finite element simulations. Furthermore, a methodology for constructing optimal design of experiments intended for building surrogate models using dimensionless variables is also proposed. Finaly, two numerical approaches which enable to reduce the number of dimensionless variables of a problem and to study their physical significance are proposed. The first approach uses sensitivity analysis in an original way to highlight the physical significance of the dimensionless numbers for a considered problem. The second approach uses optimization algorithms to reduce the number of dimensionless variables. In the second part of the thesis, the proposed methods were successfully applied to model several components of an electromechanical actuator (EMA) of an aileron (electrical brushless motor, mechanical housing, etc.), and of a power converter (capacitor, inductance, heatsink) used in an aeronautical context

L'optimisation joue un rôle essentiel dans la conception industrielle, mais ne se limite pas à la minimisation d'une simple fonction, comme le coût ou la résistance. Ces outils sont également utilisés dans les phases conceptuelles, pour mieux comprendre ce qui est possible. Pour soutenir cette exploration, nous nous concentrons sur les algorithmes de diversité de qualité (QD), qui produisent des ensembles de solutions variées et performantes. Ces techniques nécessitent souvent l'évaluation de millions de solutions, ce qui les rend peu pratiques dans les cas de conception. Dans cette thèse, nous proposons des méthodes pour améliorer radicalement l'efficacité des données de la QD avec l'apprentissage machine, permettant son application à la conception. Dans notre première contribution, nous développons une méthode de modélisation des performances des réseaux neuronaux évolués utilisés pour le contrôle et la conception. Les structures de ces réseaux se développent et changent, ce qui les rend difficiles à modéliser - mais grâce à une nouvelle méthode, nous sommes en mesure d'estimer leurs performances en fonction de leur hérédité, améliorant ainsi l'efficacité des données à plusieurs reprises. Dans notre deuxième contribution, nous combinons l'optimisation basée sur un modèle avec MAP-Elites, un algorithme QD. Un modèle de performance est créé à partir de modèles connus, et MAP-Elites crée un nouvel ensemble de modèles en utilisant cette approximation. Un sous-ensemble de ces conceptions est évalué pour améliorer le modèle, et le processus se répète. Nous montrons que cette approche améliore l'efficacité de MAP-Elites par des ordres de grandeur. Notre troisième contribution intègre des modèles générateurs dans MAP-Elites pour apprendre des codages spécifiques à un domaine. Un auto-codeur variationnel est formé sur les solutions produites par MAP-Elites, capturant la "recette" commune pour une haute performance. Ce codage appris peut ensuite être réutilisé par d'autres algorithmes pour une optimisation rapide, y compris MAP-Elites. Tout au long de cette thèse, bien que notre vision se concentre sur la conception, nous examinons les applications dans d'autres domaines, comme la robotique. Ces avancées ne sont pas exclusives à la conception, mais servent de travail de base à l'intégration de la DQ et de l'apprentissage machine
Optimization plays an essential role in industrial design, but is not limited to minimization of a simple function, such as cost or strength. These tools are also used in conceptual phases, to better understand what is possible. To support this exploration we focus on Quality Diversity (QD) algorithms, which produce sets of varied, high performing solutions. These techniques often require the evaluation of millions of solutions -- making them impractical in design cases. In this thesis we propose methods to radically improve the data-efficiency of QD with machine learning, enabling its application to design. In our first contribution, we develop a method of modeling the performance of evolved neural networks used for control and design. The structures of these networks grow and change, making them difficult to model -- but with a new method we are able to estimate their performance based on their heredity, improving data-efficiency by several times. In our second contribution we combine model-based optimization with MAP-Elites, a QD algorithm. A model of performance is created from known designs, and MAP-Elites creates a new set of designs using this approximation. A subset of these designs are the evaluated to improve the model, and the process repeats. We show that this approach improves the efficiency of MAP-Elites by orders of magnitude. Our third contribution integrates generative models into MAP-Elites to learn domain specific encodings. A variational autoencoder is trained on the solutions produced by MAP-Elites, capturing the common “recipe” for high performance. This learned encoding can then be reused by other algorithms for rapid optimization, including MAP-Elites. Throughout this thesis, though the focus of our vision is design, we examine applications in other fields, such as robotics. These advances are not exclusive to design, but serve as foundational work on the integration of QD and machine learning

En 2010, l’équipe du projet MAmP, de l’IUF (cf. http://jll.smallcodes.com/home.page) mis à profit sa libre coopération avec une institution universitaire de formation des instituteurs bilingues de l’Etat de Oaxaca, au Mexique (la ENBIO et l’association issue de celle-ci, la Red-EIBI, cf. https://redeibi.wordpress.com/enbio/), pour créer une méthodologie intitulée M.A.S.C. (Méthodologie d’Anthropologie Sociale Critique). Il s’agissait d’une méthode innovante, à finalité diagnostique, pour cerner les crises socioculturelles dans les sociétés autochtones contemporaines, en ce qui concerne les questions suivantes : (a) perte de la langue ou substitution sociolinguistique ; (b) inégalités entre genres et grilles d’analyse du stigmate selon diverses modélisations d’Erving Goffman ; (c) préservation des savoirs encyclopédiques sur l’environnement (notamment la faune et la flore) ; (d) mise à plat des stratégies discursives de manipulation, de la propagande et des tactiques d’inversion des causalités en situation de stigmatisation et de spoliation des populations minoritaires par les secteurs majoritaires ou des intérêts privés ou de castes. La présente contribution décrit ces techniques et rend compte des résultats de divers ateliers thématiques réalisés avec des étudiants d’écoles normales ou d’universités interculturelles au cours des années 2010, mais aussi d’élèves de l’enseignement secondaire communautaire alternatif au Mexique. Il en résulte que la M.A.S.C. est une méthode puissante pour révéler et analyser les crises socio-politiques, mais aussi les contradictions internes des collectifs de travail – ce qui le rend d’autant plus utile comme outil réflexif, y compris pour les chercheurs de la LDS.