Дисертації з теми "Propriétés radiatives et effectives"
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Guerra, Timothée. "Interaction lumière-matière dans des suspensions de nanoparticules : homogénéisation et conception de nouvelles propriétés optiques." Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2024. http://www.theses.fr/2024ORLE1005.
Анотація:
Les milieux désordonnés composés de nanoparticules revêtent une grande importance dans de nombreuses applications, particulièrement celles liées à l'efficacité énergétique telle que le refroidissement radiatif. Dès lors, la compréhension de l'interaction lumière-matière est primordiale, mais s'avère très complexe. En effet, ces études doivent bien souvent passer par la résolution des équations de Maxwell dans des systèmes constitués de milliers de particules, permettant ainsi de prendre en compte les phénomènes de diffusion et d'interférences. De façon à réduire l'importante charge numérique qui en découle, ce travail de thèse se focalise sur des systèmes 2D en incluant quelques discussions sur des systèmes 3D. Dans ce contexte, le premier volet de ce manuscrit s'intéresse au concept d'homogénéisation pour des systèmes de particules petites par rapport à la longueur d'onde du rayonnement et pouvant présenter des résonances. Cette étude met en évidence des comportements exotiques permettant de discuter, entre autres, du lien entre homogénéisation et parties cohérente et incohérente du champ diffusé. Le second volet est dédié à l'optimisation de l'absorption du rayonnement dans des lames minces par rapport à la longueur d'onde, et composées de nanoparticules. On montre que l'utilisation exclusive de particules résonantes ne donne lieu qu'à une absorption plafonnant à 70%. Néanmoins, leur couplage avec des particules purement diffusantes permet une absorption quasi-parfaite (∼95%), par un effet similaire au couplage critique. Finalement, l'étude détaillée des mécanismes qui régissent le gain d'absorption en 2D a permis leur reproduction dans des systèmes 3DDisordered media composed of nanoparticles are of great importance in many applications, particularly those related to energy efficiency such as radiative cooling. Understanding the light-matter interaction is therefore essential, but highly complex. Indeed, these studies often involve solving Maxwell's equations in systems made up of thousands of particles, to take account of scattering and interference phenomena. In order to reduce the ensuing numerical burden, this thesis focuses on 2D systems, with some discussion of 3D systems. In this context, the first part of this manuscript focuses on the concept of homogenization for particle systems that are small relative to the radiation wavelength and may exhibit resonances. This study highlights exotic behaviours that allow us to discuss, among other things, the link between homogenization and coherent and incoherent parts of the scattered field.The second part is dedicated to optimizing the absorption of radiation in subwavelength plates made of nanoparticles. It is shown that the use of resonant particles only results in absorption up to 70%. However, combining them with purely scattering particles results in near-perfect absorption (∼95%), through an effect similar to critical coupling. Finally, a detailed study of the mechanisms governing absorption gain in 2D has enabled them to be reproduced in 3D systems
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Szczap, Frédéric. "Etude des effets des heterogeneites des nuages sur leurs proprietes radiatives effectives et leurs parametrisations." Clermont-Ferrand 2, 2000. http://www.theses.fr/2000CLF22188.
Анотація:
Les nuages presentent des fluctuations de leurs proprietes microphysiques a differentes echelles spatiales. Comment les heterogeneites spatiales des proprietes nuageuses affectent le transfert radiatif est un probleme majeur dans l'etude du rayonnement dans l'atmosphere. On propose une methode permettant la prise en compte des effets des heterogeneites horizontales des nuages stratiformes dans le cadre de la theorie du nuage homogene plan-parallele : l'approximation du nuage plan-parallele homogene equivalent (ehca). L'ehca repose sur la definition des parametres radiatifs effectifs d'un nuage heterogene en imposant que les flux radiatifs soient egaux aux flux radiatifs du nuage homogene equivalent. En utilisant des nuages (1d et 2d) generes par le processus a cascade bornee, des nuages decorreles ou generes par analyse morphologique, on montre que les parametres radiatifs effectifs sont fonction des parametres radiatifs moyens du nuage heterogene et d'un parametre d'heterogeneite caracterisant la fluctuation horizontale de l'epaisseur optique. Cette methode permet aussi d'expliquer, en partie, le phenomene de l'absorption anomale. On applique aussi l'ehca au cas de la reflectance bidirectionnelle. On montre que le biais entre la reflectance bidirectionnelle d'un nuage heterogene et celle du nuage homogene equivalent est au moins fonction de l'epaisseur optique, de l'incidence solaire et d'un parametre d'heterogeneite caracterisant le gradient horizontale de l'epaisseur optique. On suspecte que ce biais est independant de l'echelle de moyenne. Les analyses spectrales (fourier) et d'echelles (ondelettes) des flux radiatifs permettent une meilleure comprehension des interactions entre les heterogeneites nuageuses et les processus de transfert radiatif. Ces analyses mettent en evidence que les effets de lissage radiatif et de resonance sont non seulement dus aux processus de diffusion multiple et d'absorption (fonction de l'echelle et de la localisation), mais aussi a un decalage de phase lors d'une incidence solaire oblique.
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Deville, Pascal. "Modélisation et simulation des propriétés radiatives des sources lumineuses." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10004.
Анотація:
La précision physique des simulations qui permet aujourd'hui de visualiser de façon réaliste un environnement géométrique donné, dépend dans un espace 3D supposé vide de deux facteurs: la précision du modèle physique qui permet de décrire les propriétés radiatives des sources lumineuses (émittance) et des surfaces (réflectance/ transmittance) de cet environnement, et la précision des calculs du transport de la lumière entre ces surfaces. Le travail de thèse présenté ici a consisté à définir un modèle de sources lumineuses permettant de simuler des systèmes d'éclairage complexes. Ce modèle prend en compte n'importe quel type de distributions spectrales (distributions continues et discontinues) et spatiales (uniformes et non uniformes). - Dans la technologie de synthèse d'image, les caractéristiques spectrales des sources lumineuses, sont aujourd'hui encore, souvent modélisées dans l'espace colorimétrique RVB. Cet espace colorimétrique ne permet pas d'obtenir des simulations précises des données spectrales car il est dépendant du dispositif d'affichage. Bien que des méthodes aient été récemment développées pour échantillonner le domaine de longueur d'onde et calculer les transferts lumineux pour un ensemble d'échantillons, elles ne permettent pas de traiter des caractéristiques spectrales complexes. Pour résoudre ce problème, nous avons proposé une méthode fondée sur une analyse préalable des spectres utilisés. Cette méthode permet de lever certaines contraintes imposées par les méthodes actuelles. - Pour prendre en compte la distribution spatiale d'énergie des sources lumineuses dans les calculs d'illumination, les méthodes classiques supposent que les distributions sont uniformes. Cette simplification est abusive car les sources artificielles n'ont précisément jamais une distribution spatiale uniforme. Pour simuler de telles sources, des modèles fondés sur les courbes goniophotométriques fournies par les constructeurs de systèmes d'éclairage ont été développés, mais ils induisent une erreur importante dans le calcul de l'illumination des surfaces proches des sources de lumière. C'est pourquoi nous avons proposé une nouvelle méthode qui s'appuie sur la modélisation géométrique précise d'un système d'éclairage (brûleur, réflecteurs, vasque), et considéré la source comme un micro-domaine de l'environnement émettant de l'énergie par l'intermédiaire d'une zone d'interface. Au sein de ce micro-domaine, la distribution spatiale d'énergie est calculée sur la zone d'interface en utilisant une méthode de projection. Les deux méthodes (distribution spatiale et distribution spectrale) proposées dans cette thèse ont été expérimentées et font actuellement l'objet de transferts industriels dans le domaine de l'ingénierie d'éclairageThe physical precision of simulations which permit the realistic visualization of a given geometric environnement depends on two factors: the precision of the physical model which describes the radiative properties of light sources (emittance) and surface (reflectance) of this environnement, and the precision of light propagation calculations between these surfaces. The work of my thesis presented here consists of defining a model for light source which permits the simulation of complex lighting system. This model takes into account any arbitrary type of spectral distributions (continuous or non-continuous) and spatial distributions (uniform or non-uniform). - In image synthesis technology today, the spectral characteristics of light sources are still often modelized in the RGB colorimetric system. This colorimetric system does not allow us to obtain precise simulations from given spectral data because it depends on display device. Methods have been recently developed to sample the wavelength domain and calculate the light propagation from this set of samplesj which however, do not permit the treatment of complex spectral characteristics. To solve this problem, we have proposed a method based upon preliminary analyse of spectrums utilized. This method removed certain constraints imposed by actual methods. -To take into account the spatial energy distribution of light sources in the illumination calculations, classical methods assume that the distributions are uniform. This simplification is unjust since artificial sources never have a uniform spatial energy distribution. To simulate this type of light sources, models based upon gonio-photometric diagram provided by the manufacturers of lighting systems have been developed. However, these methods introduce an important error in the surface illumination calculation when sources are dose to the surface. This is why we have proposed a new method founded upon a precise geometric modelization of a light fixture (lamp, reflector, lens) and consider the source like a sub-domain of this environnement which emits energy by an intermediate interface zone. Inside this sub-domain, the spatial energy distribution is calculated on the interface zone by using a projection method. The two methods (spatial and spectral distributions) actually proposed in this thesis have been experimented and will be transferred into the industrial domain further developement
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Cazier, Dorothée. "Modélisation et simulation des propriétés radiatives des surfaces : implantation et expérimentation." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10116.
Анотація:
La prise en compte des caractéristiques physiques de réflexion des matériaux dans les équations de transfert lumineux a conduit plusieurs chercheurs à élaborer différents modèles. Ces modèles sont plus ou moins physiquement valides. Ils sont également plus ou moins faciles à mettre en oeuvre. En effet, ils doivent d'une part être exploités dans un algorithme de calcul global de transferts lumineux entre les surfaces de l'environnement géométrique à simuler, et d'autre part ils doivent permettre de paramétrer le comportement photométrique souvent complexe de ces surfaces. Notre étude porte sur la modélisation des propriétés radiatives des surfaces. Nous nous sommes concentrés plus précisément sur la mesure de ces propriétés dans le cas de surface réelles, sur la prise en compte de ces propriétés dans les calculs de simulation d'illumination et sur l'expérimentation d'un certain nombre de modèles, faite dans la perspective d'applications dans le domaine de l'ingénierie de l'éclairageIn the light transfer equation, we have to take into account the physical features of the material reflection. This have led many researchers to elaborate various models. These models are more or less physically valid; they are also more or less easy to use. In fact, on one hand they have to be processed by an algorithm of global lighting transfer between all surfaces of the geometrical environment to be simulated, and in the other hand they have to permit to determine parameters for the complex photometrical behavior of these surfaces. Our study concerns the modelisation of the radiative properties of surfaces. We focus more precisely on the properties measurement for real cases of surfaces, by taking into account these properties in the illumination simulation process and on the experimentation of a number of models, in the perspective of lighting engineering applications
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Chepfer, Hélène. "Etude théorique et expérimentale des propriétés optiques et radiatives des cirrus." Lille 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LIL10079.
Анотація:
Pour améliorer de façon significative la connaissance des nuages de cristaux de glace de la haute troposphère, dont l'impact radiatif est maintenant reconnu mais mal quantifié, des programmes de recherche internationaux de grande ampleur ont été mis en place ces dernières années. Notre travail s'inscrit dans le cadre de EUCREX (european cloud and radiative experiment), et porte sur l'étude des propriétés radiatives des cirrus, fortement corrélées a leurs propriétés optiques. De nombreuses mesures radiatives et thermodynamiques classiques ont été acquises durant la campagne EUCREX'94, ainsi que des mesures plus spécifiques telles que celles collectées par l'instrument POLDER (polarization and directionality of earth's réflectance) et le lidar aéroporté LEANDRE (lidar embarqué pour l'étude des aérosols, nuages, dynamique, rayonnement et espèces minoritaires) la matrice de diffusion complète de particules prismatiques aléatoirement orientées dans l'espace, ainsi que la fonction de diffusion de particules orientées horizontalement dans l'espace ont été calculées. Un code de transfert radiatif de type adding-doubling a été utilisé pour simuler la diffusion du rayonnement solaire dans les nuages composes de cristaux non sphériques aléatoirement orientes dans l'espace. Par ailleurs, un calcul approxime, fonde sur le principe des ordres successifs de diffusions a permis de simuler la diffusion de la lumière par des cirrus constitues de cristaux horizontalement orientes dans l'espace. Dont on suppose l'occurence relativement couranteLa comparaison des différentes mesures avec les modeles montre que les données de polarisation (POLDER et lidar) sont très discriminantes pour la microphysique (forme, taille, orientation des cristaux), et que la combinaison de différentes mesures permet de réduire le nombre de modèles susceptibles de les expliquer. Une étude de sensibilité du forçage radiatif met en évidence l'impact important de l'orientation préférentielle des cristaux de glace dans le cirrus
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Brogniez, Gérard. "Contribution à l'étude des propriétés optiques et radiatives des cirrus." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10116.
Анотація:
Pour améliorer la connaissance des nuages de cristaux de glace de la haute troposphère, des programmes de recherche internationaux de grande ampleur ont été mis en place ces dernières années. Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'expérience ICE (International Cirrus Experiment) et de la campagne en préparation EUCREX (EUropean Cloud and Radiation EXperiment). Le seul moyen permettant une étude globale, à l'échelle planétaire des cirrus est l'observation satellitaire. Ceci a nécessité la mise au point de codes radiatifs adaptés au cas des particules non sphériques. Nous avons étudié des modèles de tels nuages, en faisant en premier lieu l'hypothèse qu'ils sont composés de cristaux de glace de forme cylindrique. Ces résultats ont été utilisés pour interpréter l'observation satellitaire des cirrus semi-transparents. Cette application concerne la télédétection satellitaire à l'aide des canaux infrarouges à 11 μm et 12 μm du radiomètre AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) porté sur le satellite NOAA 9 (National Oceanic and Atmospheric Administration). Afin d'effectuer une modélisation plus fine des cirrus, nous avons fait ensuite l'hypothèse qu'ils sont constitués de cristaux, dont la structure de base est hexagonale. Nous avons utilisé tout un ensemble d'observations radiatives (lidar, radiométrie infrarouge et visible) pour caractériser les propriétés optiques moyennes d'un cirrus, des caractéristiques microphysiques ont été déduites et sont tout à fait en accord avec l'interprétation des observations satellitaires. Nous avons étudié le cas où les particules de glace ont une orientation privilégiée dans le cirrus. Le calcul approché du transfert radiatif dans un tel milieu a été mis au point et les effets radiatifs dus à cette anisotropie ont été quantifiés
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Julien, Vieaud. "Propriétés optiques effectives de films composites de polymère et de nanoparticules d'or." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00676817.
Анотація:
Les méthodes de synthèses chimiques et d'auto-assemblage sont aujourd'hui envisagées pour fabriquer des matériaux nanostructurés aux propriétés optiques contrôlées. Nous avons considéré le cas le plus simple de composites combinant un polymère non-structuré et des nanoparticules d'or sphériques, dont nous fabriquons des films d'épaisseur et de fraction volumique en or variables et étudions les propriétés optiques, par ellipsométrie spectroscopique, dans les domaines ultraviolet-visible-proche infrarouge. Pour des films tridimensionnels épais (30-200 nm) de fraction volumique en nanoparticules inférieure à 6%, les variations de l'indice optique avec la longueur d'onde sont bien décrites par une loi de mélange de Maxwell-Garnett modifiée par l'introduction de polarisabilités anisotropes rendant compte du couplage électromagnétique entre particules proches. Des d'échantillons très denses en nanoparticules ont été fabriqués (jusqu'à des fractions volumiques de 30%), et montrent, dans une bande spectrale finie, des permittivités électriques proches de zéro ou négatives. Pour des échantillons très minces (épaisseur de l'ordre de la taille des nanoparticules), nous montrons que l'indice optique complexe n'est plus un descripteur intrinsèque du système et que l'analyse ellipsométrique ne permet pas de déterminer l'épaisseur de manière non-ambigüe. On a accès en revanche à la section efficace d'extinction des particules : lorsque les particules sont déposées très près du substrat de silicium, les valeurs expérimentales sont exaltées par rapport aux valeurs théoriques, même en tenant compte d'effets de dipôles image dans le substrat. Les conclusions de ce travail ont permis d'éclaircir le lien entre les propriétés optiques mesurées et la nanostructure de films composites, et laissent entrevoir la possibilité d'élaborer par voie chimique des matériaux nanocomposites aux propriétés optiques inédites.
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Vieaud, Julien. "Propriétés optiques effectives de films composites de polymère et de nanoparticules d’or." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14349/document.
Анотація:
Nous étudions, par ellipsométrie spectroscopique, les propriétés optiques dans le domaine de l'UV-Visible-Infrarouge de films composites constitués de polymère et de nanoparticules d'or. Nous étudions la relation entre ces mesures et la structure des nanocomposites, que nous étudions par microscopie à force atomique en particulier. Nous distinguons l’analyse de films épais (tri-dimensionnels) et minces (quasi-bidimensionnels). Dans les deux cas, nous confrontons les résultats expérimentaux à des modèles théoriques de milieux effectifs dérivés de Maxwell-Garnett, en particulierBy spectroscopic ellipsometry, we study the optical properties in the range of UV-Visible-Infrared of composites films made of polymer and gold nanoparticles. We study the relation between these measurement and the structure of the nanocomposites, that we study by atomic force microscopy in particular. We distinguish the analysis of thicks films (tridimensionals) and thins (quasi-bidimensionals). In both of case, we confronte these experimentals results to the theoric models of effectives medium derivated for Maxwell-Garnett in particular
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Lallich, Sylvain. "Détermination expérimentale et modélisation des propriétés radiatives de matrices nanoporeuses de silice." Phd thesis, INSA de Lyon, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00397453.
Анотація:
Les superisolants thermiques sont largement étudiés car il permettraient de réduire les émissions de $\mathrm{CO}_2$. Nous voulons modéliser les propriétés radiatives de matrices nanoporeuses de silice qui sont les composants majeurs de ces matériaux. Des échantillons ont été fabriqués puis caractérisés sur la plage de longueur d'onde [250~nm ; 20~mm]. Nous avons ensuite calculé leurs propriétés radiatives avec une méthode inverse. Les échantillons étant constitués de particules quasisphériques, nous avons modélisé leurs propriétés radiatives avec la théorie de Mie. La notion de diffuseur représentatif nous permet d'obtenir un accord satisfaisant sur l'ensemble de la plage de longueurs d'onde étudié, sauf aux petites longueurs d'onde (\(\lambda \leq 1\, \mu \mathrm{m}\)) car la théorie de Mie ne peut pas prendre en compte la structure des agrégats. Nous avons donc développé un code basé sur l'approximation dipolaire discrète qui améliore les résultats, les calculs se basant sur des agrégats générés avec différents algorithmes.
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Chartier, Céline. "Propriétés physiques et radiatives du luminophore vert SrGa2S4 : eu2+ en couche mince." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066417.
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Jarrah, Walid. "Calcul de structures atomiques et des propriétés radiatives des plasmas de fusion." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS543/document.
Анотація:
Les propriétés radiatives sont d'une importance cruciale lors de l'étude des plasmas astrophysiques et de fusion, particulièrement dans des conditions hors équilibre thermodynamique local (hors-ETL). C'est pourquoi nous avons développé un modèle collisionnel-radiatif, capable de calculer les propriétés radiatives en toutes conditions de température et de densité. Nous avons intégré à ce modèle de nouveaux facteurs de Gaunt développés par nous-mêmes. Ces facteurs permettent d'obtenir des sections efficaces des processus atomiques plus précis que les formules classiques et semi-empiriques, nécessaires au calcul des populations atomiques. Ils ont été obtenus en utilisant des méthodes sophistiquées, telles que les méthodes distorted-wave et generelized-line-strength, à l'aide du code FAC. Dans le but de valider nos résultats, nous les avons comparés dans un premier temps, aux calculs de Hill et Rose d'un plasma composé d'un mélange de carbone et de 5% de silicium, dans des conditions ETL et hors-ETL. Les résultats sont très satisfaisants, aussi bien à l'ETL qu'hors-ETL. Nous avons aussi comparé nos résultats à la transmission mesurée par Xiong et al. d'un plasma de silicium à Te = 72 eV et Ne = 1.3 x 10²¹ cm⁻³. Là encore, nous obtenons un bon accord. Cependant, on constate la présence de quelques écarts au niveau du décalage spectral de certaines raies, ainsi que l'absence de certaines transitions. Cette absence peut s'expliquer par certaines configurations électroniques manquantes dans le calcul de structure atomique. Nous nous sommes aussi intéressés à l'absorption d'un mélange de carbone et de 5% de germanium avec un nombre restreint de configurations électroniques. Nous avons exploré l'effet d'interaction de configurations ainsi que l'effet d'un champ radiatif. Nous avons également déduit des lois permettant de calculer rapidement les lois de Planck et de Rosseland. Ces lois concernent pour le moment le carbone, le silicium et le germanium, pour Te entre 250 et 350 eV et Ne entre 2 et 8 x 10²³ cm⁻³The radiative properties are of utmost importance when studying astrophysical and ICF plasmas, particularly in non local thermodynamic equilibrium conditions. This is the reason why we have developed a collisional-radiative model that enables us to calculate the radiative properties of plasmas under any temperature and density conditions. We developed and implemented new Gaunt factors to the CR model. These factors greatly improve the precision when calculating the cross sections of the microscopic processes. These cross sections are required to calculate the populations of the atomic levels. We obtained these new factors by using the distorted-wave and generalized line strength methods of the Flexible Atomic Code (FAC).In order to validate our new-developed CR model, we compared our results to those of Hill and Rose, of a plasma composed of carbon and 5% silicon, in LTE and NLTE conditions. We obtained satisfactory results in both conditions. We also compared our results to the experimental transmission measured by Xiong et al., of a pure silicon plasma, with Te = 72 eV et Ne = 1.3 x 10²¹ cm⁻³. Again, we obtained results that are in good agreement with the measured spectrum. However, we noticed some discrepancies in the line shift of some lines, and some missing transitions. This can be explained by the absence of certain electronic configurations in the calculation of the atomic structure with the Cowan atomic code.We also explored the absorption of a plasma composed of carbon and 5% germanium with a restricted number of electronic configurations. We investigated the effect of configuration interaction and the effect of the radiative field. We also developed new laws that predict the Planck and Rosseland mean opacities very quickly. For the time being, these laws work for carbon, silicon and germanium, with Te between 250 and 350 eV, and Ne between entre 2 et 8x10²³ cm⁻³
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Deron, Christine. "Rayonnement thermique des plasmas d'air et d'argon : modélisation des propriétés radiatives et étude expérimentale." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2003. http://www.theses.fr/2003ECAP0942.
Анотація:
La constitution de bases de données spectroscopiques recensant l'ensemble des processus radiatifs d'un plasma d'air à l'équilibre thermodynamique local (ETL) a requis la détermination des concentrations et des fonctions de partition des espèces majoritaires dans un plasma d'air à l'ETL entre 300K et 25000K. Les bases de données sont utilisées pour développer des modèles de transferts radiatifs de type émission nette, coefficient moyen d'absorption pondéré par des facteurs d'échappement, somme pondérée de gaz gris à espèces fictives. Ces modèles sont testés sur une géométrie simple pour différents profils de température. Par ailleurs, pour valider à terme les bases de données, un dispositif expérimental (ARC MAECKER) est mis en place. Des techniques de dépouillement sont développées pour caractériser le plasma en émission. Des mesures de températures et de densité électronique sont réalisées sur des plasmas d'argon et argon-hydrogène. Les spectres d'émission de ces plasmas sont modélisés entre 300 et 1000 nm, à l'ETL, entre 1000 et 15000 K. Une comparaison montre un bon accord entre spectres expérimentaux et simulésAn exhaustive spectroscopical database which takes into account all the radiative processes in an air plasma between 300 and 25000K was previously built ; it required calculation of internal partition function and concentrations of the main species contributing to radiative processes at thermal local equilibrium (TLE) in an air plasma which are presented here. The previously database is then used to develop some radiative transfer models such as net emission coefficient approach, averaged absorption coefficient mixed with escape factors model, mxiture absorption distribution function of fictitious gases, from 300 to 25000 K. These models are tested on an elementary geometry with different temperature profiles. Besides, to validate the database, an experimental set-up has been built (MAECKER ARC). Some post-processing techniques are developped to caracterize the plasma produced in emission. Measurements are made on argon and argon-hydrogen plasmas. Theoritical spectra between 300 and 1000 nm are simulated at TLE; the comparison between these spectra and the experimental ones leads to very good agreements
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Ehrhardt, Kevin. "Mesures, modélisations et simulations numériques des propriétés optiques effectives de métamatériaux auto-assemblés." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0309/document.
Анотація:
Ce travail de thèse a été consacré à l’étude expérimentale, théorique et numériquede métamatériaux auto-assemblés constitués de nanoparticules d’or, opérant dans la gammedu visible. Nous nous sommes intéressés à trois types de structures différentes et avons analyséleurs propriétés optiques par ellipsométrie spectroscopique.Nous avons étudié expérimentalement et numériquement l’effet de la proximité d’un substratde haut indice sur la réponse plasmonique d’une nanoparticule, grâce à un système expérimentalconstitué de monocouches de nanoparticules d’or sur une multicouche de polyélectrolytes.Nous avons discuté d’un effet d’exaltation de la section efficace d’absorption des nanoparticulesaux plus faibles distances au substrat. Nous avons montré que des films composites denses depolymère et de nanoparticules d’or ont des réponses contrôlées par la fraction en or et qu’ilsse comportent, à haute fraction en or, soit comme des diélectriques soit comme des métauxselon la gamme de fréquence. Nous avons développé un modèle phénoménologique, adapté àde nombreuses situations, qui décrit bien les propriétés optiques des films. Enfin, nous avonsétudié des nanocomposites lamellaires à base de copolymères à blocs et de nanoparticules d’or.Nous avons montré comment avoir accès, pour certains systèmes, à l’extraction et la modélisationde leur anisotropie de permittivité, qui est affectée par la résonance plasmonique desnanoparticulesThis PhD work was dedicated to the experimental, theoretical and numerical studyof the optical properties of self-assembled metamaterials made of gold nanoparticles, operatingat visible frequencies. We were interested in three different structure types and analyzed theiroptical properties experimentally by spectroscopic ellipsometry.We studied the effect of a high index substrate proximity on the plasmonic response of goldnanoparticles, both experimentally and numerically, on nanoparticle monolayers deposited ontopolyelectrolytes multilayers. We discuss an enhancement effect of the nanoparticle absorptioncross-section for small distances to the substrate. Dense polymer/gold nanoparticles compositefilms were shown to have tunable optical properties depending on their gold filling fractionand to behave, at high filling fraction, like a dielectric or a metal depending on the frequencyrange. We developed a phenomenological model, adapted to a large number of cases, whichsuccessfully describes the films optical properties. Finally, lamellar films made of block copolymersand gold nanoparticles were studied. We have shown how to access, for certain structuralconditions, the extraction and the modelisation of the effective permittivity anisotropy, affectedby the resonance of the nanoparticles
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Qiao, Jianghao. "Modélisation des propriétés thermomécaniques effectives de dépôts élaborés par projection thermique." Phd thesis, Université de Technologie de Belfort-Montbeliard, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00879252.
Анотація:
Dans la présente étude, la conductivité thermique et le module d'élasticité de revêtementsd'YPSZ élaborés par projection plasma ont été prédits par modélisations numériques 2D et3D de type différences finies et éléments finis.L'influence de la résolution d'image, de la taille et de la valeur du seuil sur les propriétésprédites du revêtement a été étudiée. En outre, les effets de la méthode numérique et du typede condition aux limites ont été étudiés. En particulier, la quantification de l'effet Knudsen(effet de raréfaction) sur le transfert de chaleur à travers une structure poreuse a été réaliséepar modélisation numérique en combinaison avec l'analyse d'image. Les conductivitéseffectives obtenues par modélisation 3D s'avèrent plus élevées que celles obtenues en 2D, etaussi en meilleur accord avec les résultats mesurés. Une corrélation 2D/3D a été trouvéepour la modélisation de la conductivité thermique : cette corrélation permet de prédire lesvaleurs 3D à partir des valeurs calculées en 2D.
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QiAO, Jianghao. "Modélisation des propriétés thermomécaniques effectives de dépôts élaborés par projection thermique." Thesis, Belfort-Montbéliard, 2012. http://www.theses.fr/2012BELF0186/document.
Анотація:
Dans la présente étude, la conductivité thermique et le module d'élasticité de revêtementsd’YPSZ élaborés par projection plasma ont été prédits par modélisations numériques 2D et3D de type différences finies et éléments finis.L'influence de la résolution d'image, de la taille et de la valeur du seuil sur les propriétésprédites du revêtement a été étudiée. En outre, les effets de la méthode numérique et du typede condition aux limites ont été étudiés. En particulier, la quantification de l'effet Knudsen(effet de raréfaction) sur le transfert de chaleur à travers une structure poreuse a été réaliséepar modélisation numérique en combinaison avec l'analyse d'image. Les conductivitéseffectives obtenues par modélisation 3D s'avèrent plus élevées que celles obtenues en 2D, etaussi en meilleur accord avec les résultats mesurés. Une corrélation 2D/3D a été trouvéepour la modélisation de la conductivité thermique : cette corrélation permet de prédire lesvaleurs 3D à partir des valeurs calculées en 2DIn the present study, the thermal conductivity and elastic modulus of thermal spray YPSZcoatings were predicted by 2D and 3D finite differences and finite elements numericalmodeling based on cross-sectional images.The influence of the image resolution, size and threshold on the predicted properties of thecoating was studied. Moreover, the effects of the numerical method and of the boundarycondition were investigated. In particular, the quantification of the Knudsen effect(rarefaction effect) on the heat transfer through a porous structure was realized by numericalmodeling in combination with image analysis. The predicted thermal conductivities obtainedby 3D modeling were found to be higher than those obtained by 2D modeling, and in betteragreement with the measured results. A 2D/3D correlation was sucessfully found for themodeling of thermal conductivity: this correlation allows predicting 3D computed valuesfrom 2D ones
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Hervo, Maxime. "Etude des propriétés optiques et radiatives des aérosols en atmosphère réelle : Impact de l'hygroscopicité." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00866936.
Анотація:
En atmosphère naturelle, l'eau est l'un des facteurs contribuant fortement à la masse des particules d'aérosol. Ceci va fortement modifier les propriétés optiques et radiatives des aérosols. Cet impact a été calculé à partir de plus de 2 ans de mesures sur le site ACTRIS/GAW du Puy de Dôme (PdD, 1565m). La distribution en taille, l'extinction et l'hygroscopicité mesurées au PdD ont été combinées pour calculer les propriétés optiques et radiatives, sèches ou humides. Pour chaque propriété, le facteur d'accroissement hygroscopique (f) a été estimé à l'aide d'un code de Mie. La longue série temporelle a permis de paramétrer l'évolution en fonction de l'humidité des propriétés optiques de différents types d'aérosols. Pour un aérosol d'origine océanique qui s'est mélangé avec des aérosols anthropiques, le coefficient de diffusion augmente plus de 4.4 fois si il est placé à 90% d'humidité. Le forçage radiatif va évoluer en conséquence et sera 2.8 fois plus élevé à 90% d'humidité que pour une atmosphère sèche (1.8 à humidité ambiante). Cette longue série de mesures a également permis de montrer, pour la première fois à notre connaissance, la forte variation saisonnière de ce paramètre. Ce manuscrit présente également une méthode originale pour calculer la masse d'aérosols volcaniques à partir de mesures LIDAR et in situ. Lors de l'éruption du volcan Islandais Eyjafjalla en Mai 2010, la masse d'aérosols volcaniques au dessus de Clermont a été estimée de 655±23μg.m-3.
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Banner, Didier. "Propriétés radiatives des verres et des fontes de silicates : modélisation des transferts de chaleur." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1990. http://www.theses.fr/1990ECAP0156.
Анотація:
Pour répondre a un manque de données radiatives sur les verres, une démarche complète basée sur l'exploitation de spectres de transmission, réflexion et d'émission a été mise en place. Les résultats ont été obtenus de la température ambiante jusqu'à 1300 oc, sur un large domaine infrarouge et pour une gamme variée de compositions verrières. L'intégration de ces données dans des modèles thermiques a conduit à deux types d'applications. La première concerne les isolants fibreux, milieu diffusant ou l'interaction rayonnement-verre est abordée dans le cadre de la théorie de Mie. L'influence de la composition, de la température et de la température est ainsi précisément mise en évidence. La seconde application est relative aux transferts dans les feuilles de verre. Le traitement est d'abord effectué en l'absence de couplage; des émissivités apparentes et des conductivités radiatives sont alors calculées. Puis la résolution des équations couplées de l'énergie et de la luminance a permis de préciser l'interaction des frontières sur le transfert pour de nombreuses configurations.
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Mondet, Guillaume. "Propriétés radiatives des plasmas de fusion. Emissivité et opacité dans des structures atomiques complexes." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00946767.
Анотація:
Cette thèse porte sur l'étude de l'émissivité et de l'opacité dans les plasmas de fusion inertielle (FCI), et des processus atomiques dans les plasmas de fusion magnétique (FCM).En FCI, nous avons étudié les spectres d'émissivité du hohlraum de l'approche indirecte et d'opacité des dopants de l'ablateur. Leur connaissance permet d'améliorer la compression de la cible de D-T et ainsi favoriser les réactions de fusion. Nous avons caractérisé les spectres lié-lié de l'or, du carbone et du germanium au moyen de méthodes détaillées (code PPP) mais qui s'avèrent coûteuses en temps de calculs et limitées quand le nombre de niveaux/ions augmente. Pour optimiser le temps de calcul sans perdre en précision, une méthode hybride détaillée/statistique (code SCO-RCG) a fait l'objet de comparaison/validation avec le code PPP sur des cas tests. Cette approche a ensuite été appliquée au calcul de l'opacité totale (lié-lié, lié-libre, libre-libre) pour tous les états d'ionisation du germanium et du silicium. Les spectres obtenus sont ensuite comparés dans une large gamme d'énergies en vue d'optimiser la compression de la cible.En FCM, à partir d'expériences effectuées sur les tokamaks Tore Supra (CEA Cadarache) et ASDEX Upgrade (Max Planck Institut, Garching), nous nous proposons de développer une nouvelle base de données de physique atomique (sections efficaces, taux des processus,...) à l'aide du code HULLAC pour analyser des coefficients de transport. Le but de cette étude est la sensibilité aux données atomiques de la reconstruction des coefficients de transport par le code ITC. Pour le cas de l'argon, les sections efficaces de quelques processus sont présentées et les coefficients de taux sont comparés à ceux provenant du consortium ADAS.
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Michel, Florent. "Relations entre structure et propriétés radiatives de verres et de liquides d'oxydes en conditions in-situ." Paris 6, 2013. http://www.theses.fr/2013PA066571.
Анотація:
Les propriétés radiatives des liquides utilisés pour produire des vitres et des fibres de verre représentent des intérêts économiques et environnementaux marqués. Nous traitons d'abord des borosilicatés alcalins correspondant à des fibres de verre où nous étudierons le rôle du bore à haute température. Nous étudierons ensuite le rôle du fer dans les matrices sodocalciques et alumino-silicatées correspondant respectivement au verre à vitre et à une composition de fibre de verre. L'objectif étant de relier les propriétés optiques d'absorption à haute température à la structure du verre et du liquide. Pour cela, nous combinons les résultats de méthodes expérimentales. Pour les liquides borosilicatés le taux de bore trigonal augmente de 40 \% lorsque la température augmente de 25°C à 1200°C. Or, le bore trigonal est capable d'absorber les infrarouges vers 10 µm, dans la gamme d'énergie rayonnée par un bâtiment chauffé. S'efforcer à figer cette structure du liquide par une trempe plus rapide maximiserait les propriétés d'isolation de la fibre. La spectroscopie des rayons X indique une coordinence faible du fer dans le verre comme en température. Nous discuterons des données obtenues en termes d’efficacité du transfert radiatif dans le bain, montrant des différences de comportement entre le silicate et l’aluminosilicate. Les changements importants des spectres en température nous permettent de comprendre mieux l’évolution des transferts radiatifs au sein du four lors de la fusionThe radiative properties of the liquids used to produce glass and glass fibers may represent economic and environmental interests. The objective of this thesis is to connect the optical absorption properties at high-temperature to the liquid/glass structure. We are dealing firstly with alkali boro-silicates, corresponding to glass fibers, to understand the role of boron at high temperatures. We then examine the role of iron in soda-lime/alumino-silicate matrices. Those matrices correspond to sheet glass and fiberglass, respectively. For the borosilicate liquid, the three-fold coordinated boron proportion increases by 40 \% when the temperature increases from 25 °C to 1200 °C. As the trigonal boron absorbs infrared at 10 µm, it improves the absorption of radiated energy by a heated building. A rapid quench of the liquid would maximize the insulation properties of the fiber. X-ray absorption spectroscopy shows that iron has low coordination number in the glass but also in the liquid. For UV/VIS/NIR spectroscopic properties with temperature, we see systematic evolution of the spectrum for the both compositions. For the soda-lime glass, strong changes of the UV/Vis/NIR spectrum can be observed with temperature. Up to 1400 °C, the transmittance of the glass batch is improved. The UV-VIS-NIR results obtained in situ at high temperature allow a better understanding of the radiative transfer in the batch within the furnace. We have evidenced a different behavior for the two matrices, which could allow a better control of the radiative transfer efficiency
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Noel, Vincent. "Etude des propriétés optiques et radiatives des cirrus par télédetection active : apport des observations polarisées." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006430.
Анотація:
Les nuages sont une incertitude majeure pour l'étude du climat. Parmi eux, les cirrus en sont des modulateurs essentiels, par leur effet de serre élevé et leur effet d'albedo. Cependant, leur haute altitude et leur composition atypique compliquent leur étude. Les nombreuses campagnes de mesure des vingt dernières années ont montré la complexité de leur composition et la forte variabilité de leurs propriétés microphysiques : taille, forme et orientation des cristaux qui les composent. Ce manque de connaissance entraîne de graves lacunes dans leur modélisation, et une incohérence certaine dans les résultats des simulations climatiques à grande échelle. Les avantages des instruments de télédétection pourraient conduire à de nouvelles méthodes d'étude des cristaux dans les cirrus. Cette thèse analyse l'apport potentiel de mesures spatiales pour caractériser les nuages de glace, en prévision de l'Aqua-Train, une formation de satellites pour l'étude de l'atmosphère. La diffusion lumineuse dans les cristaux a été modélisée en prenant en compte leurs multiples propriétés, menant à plusieurs techniques de restitution de la microphysique des cirrus par des mesures de l'état de polarisation de la lumière par télédétection active et passive. Ces techniques ont été appliquées à des données sol pour évaluer leur pertinence, et leur application potentielle à des mesures spatiales envisagée. Combinées dans un cadre théorique homogène, elles ont conduit à la restitution cohérente des propriétés des cristaux dans les cirrus : orientation spatiale et angle maximum de déviation à partir de mesures polarisées (lidar à balayage, radiomètre) ; facteur de forme par observations lidar polarisées ; taille par synergie multi-instruments (lidar, radiomètre IR). La restitution de ces paramètres à l échelle globale conduira à une meilleure compréhension des propriétés radiatives des cirrus, et à une meilleure interprétation de leur importance dans le contexte du bilan radiatif terrestre.
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Noël, Vincent. "Étude des propriétés optiques et radiatives des cirrus par télédétection active : apport des observations polarisées." Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA077133.
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Lefevre, Tony. "Etude des propriétés radiatives d'un plasma d'hélium hors équilibre : expériences et simulations avec le code SOPHIA." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4776/document.
Анотація:
L'étude expérimentale des propriétés radiatives de plasmas d'hélium hors équilibres peut être réalisée par spectroscopie d'émission, un diagnostic non intrusif qui ne perturbe pas le système. Dans cette thèse, ce diagnostic a été utilisé sur des plasmas créés dans des tubes à décharges et dans une machine linéaire magnétisée MISTRAL. Les données expérimentales ont été confrontées aux résultats théoriques issus du code de physique atomique SOPHIA (modèle collisionnel-radiatif). Les tubes à décharge se caractérisent par des températures électroniques de l'ordre de l'électron-Volt et des densités électroniques de l'ordre de 10 exposant 12 cm-3. La première partie des résultats de cette thèse a permis de montrer que, dans ces conditions, le modèle C.C.C. (Convergent Close Coupling) reproduit au mieux la dynamique atomique d'un tel système. Dans la machine MISTRAL, la deuxième partie des résultats de cette thèse met en évidence la signature spectroscopique (rapports d'intensités de raies et étutés de raies et études radiales), de la présence d'électrons énergétiques ionisants et de la diffusion des particules chargées à travers un champ magnétiqueThe experimental study of the radiative properties of plasmas of helium out of equilibrium can be achieved by emission spectroscopy, a non-invasive diagnostic which does not affect the system. In this thesis, this diagnostic was used on plasmas created in discharge tubes and in the linear magnetized machine MISTRAL. The experimental data were compared with theoretical results coming from the atomic physics code SOPHIA (collisional-radiative model). The discharge tubes are characterized by electron temperatures of the order of the electron volt and electron densities in the range of 10 12 cm-3. The first part of the results of this thesis has shown that under these conditions, the CCC model (Convergent Close Coupling) reproduces in the best way the atomic dynamics of such a system. The second part of the results reveals the spectroscopic signatures (line intensities ratios and radial studies), in the machine MISTRAL, the presence of ionizing energetic electrons and the diffusion of charged particles through a magnetic field
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Zerhouni, Othmane. "Etude des propriétés élastiques effectives de matériaux poreux à microstructure aléatoire : Impression 3D, caractérisation, expérimentale et numérique." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2019. http://www.theses.fr/2019IPPAX008.
Анотація:
Dans le cadre de cette thèse, la combinaison de plusieurs outils numériques et expérimentaux a permis la génération de différents modèles de microstructures aléatoires afin d'étudier l'influence des descripteurs statistiques sur les propriétés élastiques effectives des matériaux poreux.Dans un premier temps, nous avons développé une procédure qui associe impression 3D, caractérisation expérimentale et numérique ainsi que les résultats théoriques sur les propriétés effectives de matériaux poreux désordonnée. Cette méthodologie est appliquée à la fabrication de microstructures constituées de pores sphériques, de taille unique ou avec une distribution de plusieurs tailles, qui sont disposés dans une volume cubique par un procédé d'ajout séquentiel et aléatoire (RSA). Un protocole expérimental est développé en commençant par la détermination du volume élémentaire représentatif (VER) afin d'obtenir des propriétés macroscopiques indépendantes des conditions aux limites imposées à l'échantillon numérique ou expérimental. A partir de ces résultats, une éprouvette standard est réalisée pour des essais multi-étapes de traction-relaxation sur matériaux polymères. Les résultats numériques et expérimentaux concernant les propriétés élastiques effectives de ces microstructures sont proches de la borne supérieure de Hashin-Shtrikman pour les matériaux isotropes pour une large gamme de porosité.Dans la seconde partie de cette thèse, on cherche à évaluer l'influence de certains descripteurs statistiques de la microstructure sur les propriétés élastiques macroscopiques pour les relier à l'espace poreux aléatoire et multi-échelle dans les carbonates. Pour cela, nous commençons par tester la pertinence des fonctions de corrélation à deux points en considérant deux familles différentes de microstructures poreuses qui ont les mêmes statistiques de second ordre. La première famille est générée par le code RSA avec différents élancements des pores ellipsoïdaux. La deuxième famille est, quant à elle, obtenue par seuillage de champs gaussiens générés à partir des fonctions de corrélations mesurées sur la première. Les propriétés élastiques effectives de ces deux familles sont obtenues par simulations numériques basées sur la transformée de Fourier rapide (FFT). Les résultats montrent que la fonction de corrélation est insuffisante pour prédire les propriétés effectives de matériaux poreux aléatoires. Nous proposons ensuite une manière d'évaluer l'influence de la connectivité sur les propriétés élastiques en considérant un réseau connecté de pores ellipsoïdaux reliés par des canaux cylindriques. Les propriétés effectives de ces microstructures montrent qu'une faible porosité additionnelle pour relier les pores ne change pas de manière significative la fonction de corrélation ou la distribution de cordes entre les microstructures mais peut engendrer d'important changement dans les modules élastiques des microstructures.Par la suite, une analyse du lien entre la géométrie locale dans l'espace poreux et les champs élastiques du matériaux est proposée. Cela consiste à étudier la distribution des fluctuations locales du champ de déformation par rapport à la distance euclidienne séparant un point de la phase solide de l'interface avec la phase poreuse. La moyenne et l'écart type des fluctuations de la composante hydrostatique du champ de déformation pour un chargement hydrostatique concordent qualitativement avec les modules de compressibilité effectives obtenus. Des observations similaires sont obtenues en analysant la composante de cisaillement pour un chargement en cisaillement. Compte tenu de ces résultats, il semble que les propriétés élastiques effectives des différentes microstructures étudiées sont fortement sensibles à l'information géométrique locale contenus dans la forme des pores et leur connectivitéThis thesis deals with the 3D-printing, numerical simulation and experimental testing of porous materials with random isotropic microstructures. In particular, we attempt to assess by means of well-chosen examples the effect of partial statistical descriptors (i.e., porous volume fraction or porosity, two-point correlation functions and chord-length distribution) upon the linear effective elastic response of random porous materials and propose (nearly) optimal microstructures by direct comparison with available theoretical mathematical bounds. To achieve this, in the first part of this work, we design ab initio porous materials comprising single-size (i.e. monodisperse) and multiple-size (polydisperse) spherical and ellipsoidal non-overlapping voids. The microstructures are generated using a random sequential adsorption (RSA) algorithm that allows to reach very high porosities (e.g. greater than 80%). The created microstructures are then numerically simulated using finite element (FE) and Fast Fourier Tranform (FFT) methods to obtain representative isotropic volume elements in terms of both periodic and kinematic boundary conditions. This then allows for the 3D-printing of the porous microstructures in appropriately designed dog-bone specimens. An experimental setup for uniaxial tension loading conditions is then developed and the 3D-printed porous specimens are tested to retrieve their purely linear elastic properties. This process allows, for the first time experimentally, to show that such polydisperse (multiscale) microstructures can lead to nearly optimal effective elastic properties when compared with the theoretical Hashin-Shtrikman upper bounds for a very large range of porosities spanning values between 0-82%. To understand further the underlying mechanisms that lead to such a nearly optimal response, we assess the influence of several statistical descriptors (such as the one- and two-point correlation functions, the chord-length distribution function) of the microstructure upon the effective elastic properties of the porous material. We first investigate the ability of the two-point correlation function to predict accurately the effective response of random porous materials by choosing two different types of microstructures, which have exactly the same first (i.e., porosity) and second-order statistics. The first type consists of non-overlapping spherical and ellipsoidal pores generated by the RSA process. The second type, which uses the thresholded Gaussian Random Field (GRF) method, is directly reconstructed by matching the one- and two-point correlation functions from the corresponding RSA microstructure. The FFT-simulated effective elastic properties of these two microstructures reveal very significant differences that are in the order of 100% in the computed bulk and shear moduli. This analysis by example directly implies that the two-point statistics can be highly insufficient to predict the effective elastic properties of random porous materials. We seek to rationalize further this observation by introducing controlled connectivity in the original non-overlapping RSA microstructures. The computed effective elastic properties of these microstructures show that the pore connectivity does not change neither the two-point correlation functions nor the chord-length distribution but leads to a significant decrease in the effective elastic properties. In order to quantify better the differences between those three microstructures, we analyze the link between the local geometry of the porous phase and the corresponding computed elastic fields by computing the first (average) and second moments of the elastic strain fluctuations. This last analysis suggests that partial statistical information of the microstructure (without any input from the corresponding elasticity problem) might be highly insufficient even for the qualitative analysis of a porous material and by extension of any random composite material
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Rozanski, Adrian. "Sur la représentativité, la taille minimale du VER et les propriétés effectives de transport des matériaux composites aléatoires." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10137/document.
Анотація:
Dans cette thèse, on s’intéresse à quelques aspects spécifiques des matériaux composites aléatoires : la taille minimale du volume élémentaire représentatif et la détermination des propriétés effectives de transport. L’objectif principal est de proposer une méthode numérique efficace permettant une détermination rapide des propriétés effectives. Les propriétés de type transport sont considérées. Il est montré que cette classe de propriétés peuvent être déterminées soit en réalisant des calculs sur un échantillon de grande taille soit en faisant moyenne sur un nombre suffisant de petites réalisations de microstructures. Cependant, pour un type de microstructure donné, la taille des ces petites réalisations ne peut pas être inférieure à une certaine limite minimale. Celle-ci est fortement influencées par plusieurs facteurs tel que type de microstructure, fractions volumiques des constituants, contrastes de propriétés entre phases, nombre de réalisation et précision acquise. Par ailleurs, deux types de représentativités sont étudiées : représentativité géométrique et celle en rapport avec les propriétés de transport. Par conséquent, deux critères distincts de taille minimale sont proposés en se basant sur des propriétés des fonctions de corrélation à deux-points. Comparant à d’autres méthodes proposées dans de large littératures, le critère proposé ici comporte un avantage car il tient compte de la morphologie de microstructure. En conséquence, des calculs numériques comme ceux par les éléments finis ne sont pas nécessaires pour la détermination de la taille minimale de REV. La validation de la méthodologie proposée est effectuée sur plusieurs exemples de microstructures 2DThe thesis focuses on random composites and some specific features such as: the minimum size of a representative volume element (RVE) and the determination of effective transport properties. The main objective is to formulate a computationally efficient method which would allow for quick determination of effective properties. The effective properties of transport are considered. It is shown that this class of properties can be estimated either by performing calculations over one large sample or by averaging over a sufficient number of smaller microstructure realizations. However, for a given type of microstructure; the size of such smaller realizations can not be smaller than some critical minimum size. It is shown that this critical size of RVE is strongly affected by several parameters. These are: microstructure type, volume fractions of constituents, contrast in mechanical properties of composite phases, number of performed realizations as well as a desired accuracy. Furthermore, two separate types of representativity are introduced: geometrical representativity and representativity with respect to overall transport properties. Therefore, two distinct criteria for the minimum size of RVE are formulated based on the properties of the two-point correlation function. Comparing to other methods proposed in wide literature, the criterion formulated in the thesis gives an advantage: the condition proposed includes microstructure morphology. Therefore, in order to determine the minimum size of RVE none numerical calculations like those of FE are necessary. A validation of proposed methodology is performed on several examples of 2D microstructures
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Reine, Bénédicte. "Étude et simulation de la conductivité thermique de matériaux composites à matrice organique chargée et renforcée de fibres de carbone PITCH." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2540/.
Анотація:
Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet THEOREM porté par THALES Systèmes Aéroportés. Ce projet est un travail collaboratif entre partenaires industriels et académiques. Il a pour objectif de développer un matériau composite hybride constitué d'une matrice polymère chargée de micro et nanoparticules ayant une conductivité thermique importante et renforcée par des fibres longues de carbone PITCH. Le matériau final doit pouvoir atteindre des valeurs de conductivité thermique élevées équivalentes à celles de l'aluminium (~300W/m/K). Deux principaux axes ont été développés : un axe concernant la matrice chargée et un autre concernant les renforts fibreux. L'axe matrice a permis de développer des modèles numériques de dispersion aléatoire de charges dans un V. E. R. Prédéfini afin de déterminer les propriétés homogénéisées de la matrice chargée. L'axe renfort a mis en avant l'influence de différentes architectures fibreuses sur les transferts de chaleur dans les trois directions de l'espace. La réunion de ces deux études a permis de déduire numériquement les propriétés effectives du composite final. Les différents modèles numériques ont été corrélés avec différentes mesures expérimentalesThis thesis was a part of our on-going research in the frame of the THEOREM project leaded by THALES Systèmes Aéroportés. This project was a collaborative work between industrial and academic partners. The purpose was to develop a hybrid composite material made of a polymeric matrix filled with micro and nanoparticles and reinforced with PITCH carbon fibres. The ultimate material should exhibit high thermal conductivity like aluminum (~ 300 W/m/K). Two main lines are developed: one line on doped matrix and another one on reinforcements. On the matrix line numerical models of random dispersion of fillers in a predefined R. V. E. Were developed to obtain homogenized properties of the doped matrix. On the reinforcement line the influence of different fibre architectures on heat flux in the three directions of space was highlighted. Effective properties of the ultimate composite were numerically deduced from the gathering of those two lines. Different numerical models were correlated with different experimental measurements
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Tinel, Claire. "Restitution des propriétés microphysiques et radiatives des nuages froids et mixtes à partir des données du système RALI (RAdar-LIdar)." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004241.
Анотація:
Les nuages jouent un rôle important dans l'évolution de l'atmosphère météorologique et dans le contrôle du climat. Or leur représentation paramétrique dans les modèles numériques de prévision météorologique et climatologique n'est toujours pas validée à ce jour. La préoccupation de la communauté scientifique internationale d'être à même de mieux contrôler à l'échelle globale l'effet radiatif des nuages a stimulé plusieurs programmes spatiaux mettant en œuvre une combinaison radar-lidar (CLOUDSAT/CALIPSO et EarthCare). De telles expériences spatiales ont besoin de démonstrateurs aéroportés tels que RALI (système synergique RAdar nuage - LIdar), qu'il s'agisse de la mise au point des algorithmes de traitement de données, ou de la validation des produits de la mission spatiale. Ainsi, le projet RALI vise le développement et l'exploitation d'une combinaison instrumentale radar-lidar aéroportée ou au sol, pour documenter les profils verticaux des propriétés microphysiques, dynamiques et radiatives des nuages glacés non précipitants. C'est dans ce cadre que s'inscrit cette thèse. Dans un premier temps, un modèle inverse reliant les paramètres de télédétection aux paramètres nuageux a été construit. Ce modèle permet de s'affranchir de la forme de la distribution dimensionnelle des particules; il sert de base à l'application de l'algorithme synergique radar-lidar. Celui-ci, prenant en compte la variation verticale de la concentration des particules nuageuses, a également été développé. Des tests de simulation ont été effectués afin de déterminer sa robustesse, sa précision et les conditions optimales d'application. Les résultas obtenus sur des cas d'expérimentations instrumentales (Clare'98, Carl'99 et Clare'2000), comparés à des mesures in-situ microphysiques, ont montré sa capacité à restituer le rayon effectif des particules nuageuses, le contenu en glace et l'épaisseur optique des nuages sondés. L'algorithme est également capable de restituer le contenu en eau des couches de phase mixtes et sa capacité a été testée sur un cas d'altocumulus de Clare'2000.
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Baumann, Xavier. "Étude de la composition chimique et des propriétés thermodynamiques et radiatives d'un plasma de SF6-C2F4 en condition de déséquilibre thermique." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30032.
Анотація:
Le transport du courant électrique sur de longues distances nécessite l'emploi de la haute-tension pour minimiser les pertes en énergie. Toutefois, lorsqu'un défaut survient sur le réseau, il faut pouvoir couper le courant électrique. À cette fin, on utilise des appareils spécifiques comme les disjoncteurs haute-tension qui doivent être capables de couper l'arc électrique qui se forme lors de l'ouverture des contacts électriques. Afin de concevoir et d'améliorer les disjoncteurs, les industriels recourent de plus en plus aux modélisations numériques simulant le comportant de l'arc électrique et du plasma qui le sous-tend. Toutefois, les phénomènes ayant lieu dans le plasma sont complexes et nécessitent une expertise bien spécifique, disponible dans les laboratoires de recherche publique. Cette thèse s'inscrit dans un partenariat entre l'industriel Siemens et l'équipe AEPPT du LAPLACE dans le but de créer une banque de données, nécessaire aux modélisations numériques, afin d'étudier spécifiquement la phase d'extinction de l'arc électrique. Cette banque porte sur les propriétés thermodynamiques et radiatives du plasma. Les coefficients de transport, essentiels, ont fait l'objet d'une autre thèse effectuée en parallèle de celle-ci par G. Vanhulle. Le calcul de ces propriétés est relativement bien connu si le plasma est à l'équilibre thermodynamique. Néanmoins, lors de l'extinction de l'arc, les électrons libres et les particules lourdes (molécules, atomes et ions) ne sont plus nécessairement à l'équilibre thermique et sont décrits par des températures différentes (on parle alors de plasma 2T). L'originalité de cette thèse réside dans l'extension du calcul des propriétés d'un plasma SF_6-C_2 F_4 en conditions hors équilibre thermique. Nous commençons par discuter le calcul des températures internes des espèces lourdes (température d'excitation des niveaux électroniques, vibrationnels et rotationnels) puis le calcul des fonctions de partition, indispensables pour obtenir les autres propriétés du plasma. Pour obtenir la composition chimique 2T du plasma, nous avons développé une approche fondée sur la cinétique chimique qui est basée sur un ensemble d'équations de bilan de peuplement, permettant de limiter les approximations physiques simplificatrices. Toutefois, cette approche n'est pas adaptée pour calculer une grande banque de données. Nous avons donc opté pour une méthode de calcul de la composition selon deux lois d'action de masse multi-températures. À l'aide des compositions chimiques obtenues, nous calculons ensuite les propriétés thermodynamiques et radiatives. Les propriétés thermodynamiques (densité, enthalpie et capacité thermique) sont décrites et les résultats sont discutés. Les propriétés radiatives sont plus complexes à obtenir. Nous présentons en détails les processus radiatifs et les phénomènes d'élargissement des raies atomiques permettant d'obtenir les coefficients d'émission et d'absorption du plasma. Enfin, nous discutons le transfert du rayonnement à travers le plasma et nous présentons nos résultats en utilisant la méthode du coefficient d'émission nette permettant de déterminer la divergence du flux radiatif dans les modèles magnétohydrodynamiquesTo transport the electrical current on large distances, we have to use high voltage to minimize the energy losses. However, if an electrical fault occurs in the distribution network, we should be able to turn off the electrical current. For this purpose, we use specific devices: the high voltage circuit breakers that should to shut off the electrical arc formed when the electrical contacts are separated. To design and to upgrade the high voltage circuit breakers, the manufacturers are increasingly using numerical modelisations that simulate the electrical arc and the plasma behaviors. Nevertheless, the physics phenomena in the plasma are complex. To describe them, a specific expertise, available in the public research laboratories, is necessary. This thesis is in a partnership between the Siemens company and the AEPPT group in LAPLACE to create a databank to study the extinction phase of electrical arc. This data bank includes thermodynamic and radiative properties of plasma. The transport coefficients have been studied in another thesis conducted in parallel by G. Vanhulle. The calculation of these properties is relatively well known if the plasma is in local thermodynamic equilibrium. But, during the extinction of arc, the free electrons and the heavy particles (molecules, atoms and ions) are not necessary in thermal equilibrium and are describe by different temperatures (the plasma is referred to as 2T plasma). The originality of this thesis is in the extension of the calculation of properties for a SF_6-C_2 F_4 plasma out of thermal equilibrium. First, we discuss the calculation of internal temperatures of heavy particles (excitation temperatures of electronic, vibrational and rotational levels). Then, we report the calculation of partition functions that are essential to get the others properties. To get the 2T chemical composition of the plasma, we developed an approach based on a set of balance equations. In this method, the physical approximations are limited but it is not adapted for the massive calculation of a databank. Therefore, we opted for a method based on two multi-temperature laws of mass action. With the chemical compositions, we calculated the thermodynamic and radiative properties. The thermodynamic properties (mass density, enthalpy and heat capacity) are described and the results are discussed. The radiative properties are complex. We describe in details the radiative processes and the broadening phenomena of atomic lines to get the emission and absorption coefficients. Finally, we discuss the transfer of radiation across the plasma. We show our results resulting of the net emission coefficient method to get the divergence of radiation flux used in magneto-hydrodynamic model
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Bensmina, Halima. "Calcul numérique à partir de la géométrie et des propriétés microscopiques de grandeurs effectives d'un milieu poreux : tortuosité, perméabilité, dispersion." Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2006.
Анотація:
Ce travail porte sur l'étude numérique de la tortuosité, la perméabilité et la dispersion pour un milieu poreux hétérogène périodique en dimension trois d'espace. Le cadre de cette étude est la modélisation d'une colonne de chromatographie à lit fixe. Ce milieu particulier est à l'échelle microscopique un milieu comportant des hétérogénéités. Ce qui rend difficile voire impossible de procéder à des calculs. Afin de dépasser cette difficulté, nous avons utilisé la méthode de l'homogénéisation. Même si le modèle homogénéisé présente des limites: le choix des géométries et l'hypothèse de périodicité de la structure du milieu, ces choix constituent une approximation acceptable puisqu'ils conduisent à des résultats conformes aux résultats expérimentaux disponibles. Le calcul des trois coefficients: tortuosité, perméabilité et dispersion se fait à partir de la résolution de problèmes auxiliaires sur une cellule de base. Pour la tortuosité, nous donnons des éléments de convergence à deux échelles et le modèle homogénéisé. Ce coefficient est obtenu à l'aide de la résolution d'un problème de diffilsion par une méthode éléments finis, pour différentes géométries. La perméabilité est obtenue par la méthode d'homogénéisation en résolvant un problème auxiliaire de Stokes par un code d'éléments finis P 1- P 1 bulle que nous modifions et adaptons. Plusieurs modèles sont obtenus suivant le nombre de Peclet Pe, l'ordre de grandeur de la taille des pores de la colonne et du coefficient d'adsorption. Pour les calculs, nous ne nous intéresserons qu'au cas où le phénomène de dispersion apparaît à l'échelle macroscopique. Le calcul de la dispersion est effectué à partir de la résolution d'un problème auxiliaire de convection-diffilsion sur une cellule de base. Cette résolution se fait à l'aide d'une méthode volumes finis. Un code volumes finis sera élaboré et validé. Puis une comparaison entre nos résultats et ceux de Lee, Sun et Mei pour le grain de Wigner-Seitz est alors présentée.
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Hleli, Ali. "Étude de la cinétique chimique et des propriétés radiatives d'un plasma d'arc dédié à la synthèse de nanoparticules de carbone." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30075.
Анотація:
Le procédé de synthèse par arc électrique ou plasma quasi-thermique est l'un des plus usités pour la production de nanomatériaux. L'étude des phénomènes physico-chimiques sous-jacents peut être réalisée au moyen de modèles collisionnels-radiatifs, pour décrire plus finement la composition chimique en s'appuyant sur les lois de conservation du nombre de particules dans le plasma, et accéder ensuite aux propriétés thermiques. Ces modèles fournissent une description réaliste de la chimie induite par les arcs et permettent de prendre en compte les éventuels écarts à l'équilibre thermodynamique local. C'est dans ce contexte que se situe ce travail, relatif au développement des outils numériques multi-températures pour, prédire la composition chimique du mélange Ar-He-N2 en présence de carbone, nickel et yttrium provenant de l'ablation des électrodes, employé expérimentalement pour la synthèse de nanoparticules de carbone, et élaborer une base de données spectroscopiques permettant de décrire les phénomènes radiatifs dans des mélanges composés de l'azote et du carbone, notamment la détermination des spectres en émission des deux systèmes C2 Swan et CN Violet fréquemment observés et utiles pour la caractérisation et le diagnostic des arcs : détermination des températures de rotation et de vibrationThe electric arc process or the quasi-thermal plasma is one of the most used to produce nanomaterials. The study of the physicochemical phenomena underlaying arcs can be achieved by means of collisional-radiative models to thoroughly describe the chemical composition with the use of the particles number conservation law in the plasma. This method allows a straightforward calculation of thermal properties. These models provide a realistic description of the arc-induced chemistry and allow better understanding of the deviations from local thermodynamic equilibrium. It is in this context that the present work is clearly situated, relating to develop multi-temperature numerical tools able to predict, the chemical composition of Ar-He-N2 mixtures in the presence of carbon, nickel and yttrium removal from electrodes, experimentally used for carbon nanotubes synthesis, and determine the radiative proprieties such as the emission spectra of the C2 Swan and the CN Violet systems frequently observed in nitrogen and carbon containing mixtures and useful for arc characterization and diagnostics : the determination of the rotational and the vibrational temperatures
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Couillard-Labonnote, Laurent. "Etude des propriétés optiques et radiatives des cirrus à l'aide de modèles microphysiques élaborés : analyse de mesures in situ (Néphélomètre) et satellitaire (POLDER)." Lille 1, 2001. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2001/50376-2001-147.pdf.
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N'Guessan, Yao. "Contribution à l'étude des propriétés radiatives des matériaux opaques et semi-transparents, à température ambiante, par une méthode radiométrique en régime modulé." Paris 12, 1996. http://www.theses.fr/1996PA120026.
Анотація:
La connaissance des parametres radiatifs, qui caracterisent les materiaux opaques ou semi-transparents (emissivite, indice complexe), est necessaire a la modelisation des echanges thermiques. Leur mesure, pour un materiau et une temperature donnes, est donc indispensable. Notre contribution porte sur la mise en uvre d'une methode radiometrique en emission, en regime module, permettant l'obtention a temperature ambiante de l'emissivite directionnelle totale des materiaux opaques thermiquement minces. La modulation en temperature des echantillons, associee au traitement numerique du signal infrarouge, permet d'atteindre une precision sur l'emissivite meilleure que 0,01. La technique est etendue a l'etude des materiaux semi-transparents non diffusants. Un modele de luminance en regime module est developpe. Une etude experimentale a ete menee sur des echantillons de polyethylene. Les mesures sont en accord avec le modele. Nous montrons que la technique radiometrique periodique en emission permet d'acceder a l'indice d'extinction d'un materiau semi-transparent, avec une bonne precision
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Porcherot, Quentin. "Un modèle hybride pour le calcul de propriétés radiatives des plasmas chauds combinant niveaux, configurations et supraconfigurations à l'équilibre thermodynamique local." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00694714.
Анотація:
Dans les plasmas chauds et denses, la contribution des phénomènes radiatifs au transfert d'énergie est souvent prédominante. L'opacité de ces plasmas a donc une incidence majeure sur leur structure et leur évolution. En principe, le calcul raie par raie de l'opacité spectrale permet d'obtenir les résultats les plus précis, mais il nécessite souvent une grande quantité de ressources. À l'inverse, les méthodes statistiques de calcul d'opacité sont capables de prendre en compte un très grand nombre d'états excités, mais elles ne restituent pas les raies détaillées et ne sont pas toujours adaptées à des calculs destinés à la spectroscopie. L'objectif de la thèse est de calculer l'opacité de plasmas chauds en combinant ces deux approches. La méthode présentée a rendu possible le couplage d'un code de calcul d'opacités avec un code de structure atomique. Le modèle développé a été utilisé pour l'interprétation de spectres expérimentaux (laser, Z-pinch) et des pistes d'optimisation sont envisagées.
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Papazzoni, Mathieu. "Caractérisation des propriétés microphysiques et radiatives des nuages de glaces dans la Mousson d'Afrique de l'Ouest à partir de données aéroportées et satellite (AMMA)." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2010. http://www.theses.fr/2010VERS0049.
Анотація:
Améliorer notre connaissance des propriétés nuageuses et des processus physiques qui gouvernent celles-ci est crucial pour minimiser les incertitudes liées aux prévisions climatiques actuelles et pour la prévision numérique du temps. En cela une meilleure compréhension du rôle prépondérant et complexe joué par les nuages de glace dans les transferts d’eau et surtout d’énergie est nécessaire. C’est dans ce but que ce travail de thèse s’attache à caractériser les propriétés des nuages de glace au sein de la mousson ouestafricaine à différentes échelles. La première partie est consacrée à une étude locale utilisant les données du radar aéroporté RASTA. A cette occasion, une méthode de restitution des propriétés dynamiques a été développée afin de mener des études de cas. Le contraste continent/océan est également observé à partir de ces données. La seconde partie exploite une approche régionale de ce phénomène avec l’établissement de climatologies annuelles et mensuelles à partir de données des satellites CloudSat et CALIPSO, permettant de caractériser les propriétés statistiques des nuages et les processus dominants en fonction de l’altitude. L’analyse de la variabilité spatio-temporelle et des fréquences d’occurrences des situations multi-couches complète ce travailTo improve our knowledge of cloud processes is crucial to reduce errors due to the representation of clouds in current climate predictions and for numerical weather prediction. That is why the complex contribution of ice clouds to the water and radiative budgets needs to be clarified. In this framework this work strives to characterize ice cloud properties in the West-African monsoon system at different scales. In the first part a local study is carried out with data from the airborne cloud radar RASTA. Dynamical properties are obtained with a method specifically developed for this instrument. The contrast between land and ocean is also investigated with this data. The second part exploits a regional view of the phenomenon. Annual and monthly climatologies are developed with satellite data from CloudSat and CALIPSO in order to characterize the statistical properties of ice clouds and the dominant microphysical processes as a function of height. The characterization of the spatio-temporal variability of these ice cloud properties and of the frequency of occurrence of multilayer situations completes this work
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Bécu, Laurianne Guilaine. "Modélisation des propriétés optiques et radiatives des cirrus dans l'infrarouge : validation à l'aide des mesures effectuées lors de l'expéience FRENCH/DIRAC 2001." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-213-214.pdf.
Анотація:
Les cirrus couvrent en permanence 20 % de la surface terrestre et jouent un rôle important sur le bilan énergétique du système Terre - Atmosphère. Cependant, la modélisation de leurs interactions avec les rayonnements solaire et tellurique est encore incertaine. Ceci tient du fait que les particules cristallines qui les composent sont de forme et de taille extrêmement variables, ce qui rend impossible le calcul exact des interactions de chacune d'elles avec le rayonnement électromagnétique. Il faut alors développer un modèle microphysique "moyen" capable de restituer les propriétés radiatives de ces nuages. Un modèle de cristaux de glace conçu au laboratoire a été validé dans le domaine visible du spectre, avec une précision supérieure aux modèles existants dans ce domaine de longueur d'onde. Le travail effectué ici consiste maintenant à étendre la modélisation au domaine de l'infra- rouge moyen et thermique. Nous avons dans un premier temps intégré les propriétés optiques en infrarouge thermique de deux modèles microphysiques simples dans un code de transfert radiatif adapté à ce domaine de longueur d'onde. Nous avons ensuite confronté les résultats aux mesures effectuées pendant la campagne aéroportée FRENCH / DIRAC 2001, dédiée à l'étude des cirrus en infrarouge. Cette campagne a permis d'utiliser et de valider deux prototypes d'instruments opérant dans l'infrarouge moyen et thermique. La restitution des mesures en infrarouge thermique à partir des modèles s'est avérée correcte et une méthode de "split-window" a permis d'obtenir une information sur la microphysique du nuage. Parallèlement, nous avons utilisé notre modèle pour la simulation dans le domaine du moyen infrarouge avec un code de transfert adapté à ces longueurs d'onde. Les résultats ont montré un bon accord avec les mesures et une méthode à deux longueurs d'onde a permis de restituer une microphysique équivalente à celle déjà pressentie dans l'étude précédente. Des comparaisons avec des mesures in situ ont permis de valider la microphysique restituée par les modèles.
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LE, GALL JANIG. "Etude expérimentale et théorique de la propagation d'ondes de surfaces sur un réseau : application à la modification des propriétés radiatives infrarouges de matériaux." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1996. http://www.theses.fr/1996ECAP0450.
Анотація:
On présente une étude originale sur la modification des propriétés radiatives infrarouges de matériaux par excitation d'ondes de surface par réseau. Pour cette observation, deux dispositifs de mesure nouveaux sont mis en place. Un modèle théorique est développé pour déterminer les paramètres géométriques d'un réseau impliquant une résonance. On présente quelques rappels sur la théorie des polaritons de surface. Un dispositif original (ADEM) basé sur le principe d'effet mirage est mis en place pour déterminer l'absorptivité monochromatique directionnelle d'un matériau. Cette grandeur peut être mesurée pour une incidence variable, en polarisation rectiligne contrôlée. Des mesures de validation sont effectuées dans le cas de matériaux plans de référence. Une dernière validation est réalisée dans le cas d'un réseau d'or monodimensionnel et comparée avec succès à un calcul base sur une méthode intégrale volumique rigoureuse. On rappelle qu'en vertu de la deuxième loi de Kirchhoff, on peut sur ce dispositif déterminer l'émissivité monochromatique directionnelle d'un échantillon à température ambiante, tant dans l'infrarouge que dans le visible. On présente un second appareil permettant de déterminer la réflectivité, la transmittivité et l'emissivité d'un échantillon entre 8 et 12 microns, en polarisation rectiligne contrôlée. L'angle d'incidence (ou de collection) du flux est aussi variable. Des mesures sur réseaux sont comparées à des mesures réalisées sur d'autres dispositifs pour la configuration de réflectivité ainsi que pour celle d'émissivité. Un modèle nouveau d'admittance localisée résonnante a été développé par m. Peuzin dans le cas d'un profil sinusoïdal éclairé en incidence normale et est valide par simulations numériques basées sur l'hypothèse de Rayleigh. Deux exemples sont présentés pour observer l'excitation de polaritons de surface par réseaux. Des réseaux d'or 1-D et 2-D sont étudiés à l'aide du dispositif expérimental ADEM. Des phénomènes d'absorption résonnants en angle sont observés. C'est la première fois qu'une étude sur les résonances de plasmons de surface est réalisée par effet mirage. Ces résonances sont observées en polarisation s dans le cas du réseau 2-D. Un réseau de SIC est étudié. Des pics de résonance sont observés tant en réflectivité qu'en émissivité. Une comparaison à un modèle exact donne un très bon accord. La relation de dispersion est déterminée expérimentalement et théoriquement. Les phonons polaritons de surface excités par réseau ont été très peu observés jusqu'à maintenant. L'étude de ce phénomène par détection de l'émission thermique est particulièrement originale. Pour la première fois, les cohérences temporelles et spatiales de l'émission thermique sont analysées.
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Chelin, Pascale. "Étude des propriétés radiatives de la vapeur d'eau à haute température et haute pression par diagnostic optique de la combustion H2/02/N2." Paris 10, 2003. http://www.theses.fr/2003PA100022.
Анотація:
Ce travail de thèse a été consacré à l'étude du spectre de rotation-vibration de la vapeur d'eau dans des conditions thermodynamiques caractéristiques des flammes d'hydrogène (T>2000 K) pour des pressions comprises entre 2 et 40 bar. La molécule d'eau a été selectionnée comme molécule sonde dans l'objectif de restituer par inversion les profils de température et de concentration de jets chauds comme à l'échappement d'un statoréacteur. Nous avons conçu et réalisé une enceinte de combustion (tube à flamme) afin de valider par l'expérience les paramètres spectroscopiques actuels de H2O à haute pression et haute température. Le système de mesure comprenant un spectromètre à réseau et une caméra matricielle a été caractérisé précisément en modélisant la fonction d'appareil pour la calibration spectrale, et en utilisant un corps noir à température variable pour la calibration radiométrique. Un code de calcul numérique multicouches instationnaire a permis de simuler de façon satisfaisante les profils de pression de la flamme hydrogène-air en fonction du temps après amorçage du processus de combustion. Les profils de température et de fraction molaire de H2O simulés par ce code ont été introduits dans un modèle physique raie par raie basé sur l'équation de transfert radiatif unidimensionnel pour modéliser, à la fin de la combustion (lorsque la flamme s'est propagée sur la longueur du tube); les spectres de H2O dans le domaine spectral 10332-10496 cm-1. Après ajustement spectral de certains paramètres (intensités et positions spectrales), un bon accord entre les spectres calculés et les spectres expérimentaux a été démontréThis dissertation concerns the study of the rovibrational spectrum of water vapour in hydrogen flames for high temperature (T>2000 K) thermodynamic conditions and for pressures between 2 and 40 bar. The water molecule was selected as a probe species to retrieve the distributions of temperature and concentration in hot gases, for example the exhaust gases of a ramjet. We have designed and used as a test bed a combustion chamber (deflagration tube) in order to experimentally validate the current spectroscopic parameters of H2O at high pressure and temperature. The experimental set-up consists of a grating spectrometer and a CCD camera. The instrument has been precisely calibrated both spectrally by its apparatus function and radiometrically using a variable temperature blackbody. A time dependent numerical model has been developed, which simulates reliably the pressure profiles of the hydrogen-air flame after initiation of the combustion process. We have introduced the profiles of temperature and of H2O concentration simulated by this combustion code into a line-by-line radiative transfer model. Then, we have calculated the water vapour spectra in the 10332-10496 cm-1 spectral region, at the end of the combustion process (one way propagation of the flame within the tube). After spectral fitting of some of the spectroscopic parameters a good agreement between calculated and experimental spectra is obtained
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Laroche, Marine. "Rôle des ondes de surface dans la modification des propriétés radiatives de matériaux microstructurés : application à la conception de sources infrarouges et à l'effet thermophotovoltaïque." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011615.
Анотація:
La présence d'ondes de surface sur certains matériaux (métaux, semiconducteurs dopés, cristaux polaires, cristaux photoniques) modifie leurs propriétés radiatives.La 1ère partie de cette thèse est consacrée au phénomène d'émission thermique cohérente et amplifiée par plasmon-polaritons de surface. Nous avons tout d'abord conçu et réalisé une source thermique de tungstène avec une directivité exceptionnelle dans le proche infrarouge. Nous avons ensuite étudié le refroidissement radiatif du silicium dopé grâce à l'amplification d'émission thermique par plasmons de surface. Nous avons comparé les performances de ces sources cohérentes avec celles d'un système anti-réfléchissant : l'écran de Salisbury.
Dans la 2ème partie, nous étudions l'impact du transfert radiatif en champ proche sur la conversion thermophotovoltaïque (TPV). L'excitation d'ondes de surface sur la source éclairant la cellule TPV engendre un transfert radiatif amplifié et quasi-monochromatique. Nous présentons un modèle quantitatif permettant de calculer le photocourant et le rendement. Nous montrons que l'on peut obtenir une augmentation significative de la puissance électrique extraite et du rendement d'un dispositif TPV éclairé en champ proche.
La 3ème partie porte sur les propriétés radiatives des cristaux photoniques induites par ondes de surface. Deux phénomènes connus en plasmonique ont pu être obtenus : la transmission résonante à travers un film opaque et l'émission thermique cohérente. Un avantage des cristaux photoniques est la possibilité de modifier la fréquence d'excitation des ondes de surface en faisant varier les paramètres du cristal.
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Pierrot, Laurent. "Développement, étude critique et validation de modèles, de propriétés radiatives infrarouges de CO2 et H2O à haute température : applications au calcul des transferts dans des chambres aéronautiques et à la télédétection." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0512.
Анотація:
Ce mémoire est consacré à l'étude de modèles de propriétés radiatives de H2O et CO2 à haute température dans l'infrarouge. L'approche raie-par-raie, fondée sur les bases de données du laboratoire EM2C, sert de référence. Une étude bibliographique de différents modèles est menée dans le chapitre 1: modèles à bandes étroites (SNB, C-K, CKFG) et modèles globaux (WSGG, SLW, ADF, MADF), beaucoup plus légers en temps de calcul, mais qui ne peuvent s'appliquer qu'a des milieux dont les frontières sont grises. Pour des applications ou la pression est élevée (chambres de combustion de moteurs d'avion), nous montrons dans le chapitre 2 qu'un modèle simplifié (box model) permet des calculs de luminances précis à quelques pour cent. L'étude de modèles permettant la prise en compte les corrélations spectrales à haute résolution, indispensable à pression atmosphérique, est menée dans les chapitres 3 et 4. Dans le chapitre 3, nous développons le modèle global ADF-FG, fondé sur une décomposition du spectre de H2o ou CO2 en gaz fictifs (regroupant les raies dont l'énergie du niveau bas de la transition est similaire), et nous montrons son apport par rapport au modèle ADF. Dans le chapitre 4, nous comparons les performances des différents modèles dans une situation de transfert, dans le cas de mélanges H2O-N2 et CO2-N2. Dans la plupart des situations usuelles, les modèles à bandes étroites (SNB, C-K, CKFG) conduisent à de bonnes prédictions des grandeurs radiatives (flux, puissances). En revanche, le modèle WSGG peut conduire à des erreurs considérables, et la précision des modèles SLW et ADF, même si elle reste acceptable, dépend fortement de leur température de référence. Le modèle ADF-FG reste précis, y compris pour des applications de type télédétection. Par ailleurs, le traitement de parois fortement réfléchissantes est plus facile avec des modèles formulés en coefficient d'absorption (notamment C-K et ADF-Fg) qu'avec des modèles formulés en transmittivité moyenne (SNB, CKFD). Dans le dernier chapitre de ce mémoire, nous montrons que le décalage Doppler des raies d'un jet gazeux chaud à grande vitesse se traduit par une augmentation de la luminance du rayonnement transmis, mais que cet effet est négligeable pour les vitesses usuelles des jets de moteur d'avion
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Flih, Sid Ali. "Etude des profils de la raie Hα et de raies atomiques et ioniques de gaz rares émises par des plasmas denses et froids créés dans des tubes à éclairs à remplissage variable (Kr - H2, Ar - H2)". Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066528.
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Depraz, Sebastien. "Etude expérimentale et modélisation des propriétés radiatives des mélanges gazeux de type CO2-N2 à très haute température en vue de l'application aux rentrées atmosphériques martiennes." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2011. http://www.theses.fr/2011ECAP0051/document.
Анотація:
La modélisation du rayonnement du CO2 à plus de 2000 K reste un défi pour la prédiction des transferts radiatifs à très haute température, en particulier pour le dimensionnement des protections thermiques des véhicules spatiaux entrant dans l’atmosphère de Mars. Le défi concerne aussi bien la constitution de bases de données que le développement de modèles permettant de réaliser des calculs couplés entre l’aérothermodynamique et les transferts radiatifs. Plusieurs bases de données spectroscopiques ont été développées dans les dernières décennies. Des simulations effectuées sur des mélanges CO2-N2 à l’équilibre ont montré que l’émission IR de CO2 reste importante, si ce n’est prédominante, jusqu’à 4000 K. Mais les données expérimentales permettant de vérifier leur précision à haute température sont peu nombreuses et limitées à la basse résolution spectrale, à des températures plus faibles, ou encore impliquent des incertitudes importantes. L’objectif principal de ces travaux est donc de fournir des données expérimentales à moyenne ou haute résolution spectrale et à haute température pour permettre de vérifier la précision des bases théoriques développées. Le mélange gazeux à très haute température dont nous mesurons les spectres d’émission est obtenu grâce à une décharge micro-ondes traversant un flux de CO2 pur. Aux températures atteintes (environ 6000 K), le mélange est à l’équilibre thermodynamique local (ETL) et contient principalement les espèces suivantes : CO2, CO, O2 et O. La mesure des spectres est effectuée grâce à un spectromètre à transformée de Fourier dans l’infrarouge. L’émission des bandes harmoniques de CO dans la région 3800-4400 cm puissance-1 permet la détermination précise du champ de température radial dans le plasma. L’émission théorique de CO2, que ce soit en coefficient d’émission ou en luminance intégrée sur un chemin optique, dans les régions de 2,7 _m et 4,3 _m, est alors calculée à partir des bases de données spectroscopiques et comparée aux mesures. Les bases de données spectroscopiques étudiées sont la base CDSD-4000 récemment publiée et EM2C-1994 qui est plus ancienne. Les résultats montrent que cette dernière est suffisante pour des applications classiques en combustion, nécessitant typiquement de faibles résolutions spectrales et des températures inférieures à 2500 K, pour lesquelles elle fut initialement développée. En revanche, la base CDSD-4000 est généralement en très bon accord avec les données expérimentales, en particulier dans les ailes de bandes ce qui indique sa fiabilité pour des applications à très haute température. Bien que des comparaisons aient révélé que les positions de raies pour les transitions à haute énergie manquent de précision dans cette base, le degré élevé de recouvrement des raies dans les régions 2,7 _m et 4,3 _m devrait grandement limiter l’impact de cette imprécision dans la pratique. L’autre objectif de ces travaux concerne la difficulté que pose la couplage entre les calculs d’aérothermodynamique et de transferts radiatifs. En effet, les calculs de transferts iv radiatifs impliquant des molécules polyatomiques doivent prendre en compte un nombre très important de transitions rovibroniques. Par conséquent, un modèle approché de propriétés radiatives (modèle Statistique à Bandes Etroites) a été développé et sa précision a été étudiée pour les systèmes électroniques optiquement épais des molécules carbonées diatomiques rencontrées dans les problèmes de rentrées atmosphériques martiennes. Ces systèmes sont CO 4eme positif, C2 Swan, et CN violet. Diverses conditions à l’ETL et hors ETL, ainsi que différents mélanges ont été étudiés pour différents régimes d’élargissement de raies. Les comparaisons effectuées avec les calculs "raie par raie" ont révélé d’excellents accords. Les paramètres de ce modèle ont été tabulés en fonction de deux températures, Tv (température vibrationnelle) et Tr (température rotationnelle)Modeling of the radiation of CO2 above 2000 K remains a challenge for the prediction of radiative transfer at high temperatures, especially for the design of thermal protection of space vehicles entering the Martian atmosphere. The challenge for both the creation of databases that the development of models to perform calculations coupled between Aerothermodynamics and radiative transfer. Several spectroscopic databases have been developed in recent decades. Simulations of CO2-N2 mixtures at equilibrium showed that the IR emission of CO2 is important, if not predominant, up to 4000 K. But the experimental data to verify their accuracy at high temperature are few and limited to the low spectral resolution, at lower temperatures, or involve significant uncertainties. The main objective of this work is to provide experimental data at medium or high spectral resolution and high temperature in order to verify the accuracy of the theoretical foundations developed. The gas mixture at high temperature we measure the emission spectra is achieved through a microwave discharge through a stream of pure CO2. The temperatures reached (about 6000 K), the mixture is in local thermodynamic equilibrium (LTE) and mainly contains the following species: CO2, CO, O2 and O. The measurement of the spectra is carried out using a Fourier transform spectrometer in the infrared. The harmonic emission bands of CO in the region 3800-4400 cm-1 power allows accurate determination of the radial temperature field in the plasma. The theoretical CO2 emissions, both in emission coefficient or radiance integrated on an optical path, in the regions of 2.7 and 4.3 _m _m, is then calculated from the spectroscopic database and compared measures. The databases are based spectroscopic studied CDSD-4000 and recently published EM2C-1994 which is older. The results show that the latter is sufficient for combustion in conventional applications, typically requiring low spectral resolutions and temperatures below 2500 K, for which it was originally developed. However, based CDSD-4000 is generally in good agreement with experimental data, especially in the wings of bands indicating reliability for applications at very high temperatures. Although comparisons have revealed that the line positions for high energy transitions are unclear in this basis, the high degree of overlap of the lines in the regions 2.7 and 4.3 _m _m should greatly reduce the impact of this imprecision in practice. The other objective of this work concerns the difficulty of coupling between the calculations of radiative transfer and aerothermodynamics. Indeed, calculations of radiative transfer iv involving polyatomic molecules must take into account a large number of rovibronic transitions. Therefore, an approximate model of radiative properties (Statistics narrowband model) was developed and its accuracy has been studied for electronic systems optically thick carbon diatomic molecules encountered in problems of Martian atmospheric reentry. These systems are CO 4th positive, C2 Swan and CN violet. Various conditions to the non-LTE and LTE, and various mixtures have been studied for different regimes of line broadening. Comparisons with calculations "line by line" showed excellent agreement. The model parameters were tabulated in terms of two temperatures, Tg (vibrational temperature) and Tr (rotational temperature)
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Depraz, Sébastien. "Etude expérimentale et modélisation des propriétés radiatives des mélanges gazeux de type CO2-N2 à très haute température en vue de l'application aux rentrées atmosphériques martiennes." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00697001.
Анотація:
La modélisation du rayonnement du CO2 à plus de 2000 K reste un défi pour la prédiction des transferts radiatifs à très haute température, en particulier pour le dimensionnement des protections thermiques des véhicules spatiaux entrant dans l'atmosphère de Mars. Le défi concerne aussi bien la constitution de bases de données que le développement de modèles permettant de réaliser des calculs couplés entre l'aérothermodynamique et les transferts radiatifs. Plusieurs bases de données spectroscopiques ont été développées dans les dernières décennies. Des simulations effectuées sur des mélanges CO2-N2 à l'équilibre ont montré que l'émission IR de CO2 reste importante, si ce n'est prédominante, jusqu'à 4000 K. Mais les données expérimentales permettant de vérifier leur précision à haute température sont peu nombreuses et limitées à la basse résolution spectrale, à des températures plus faibles, ou encore impliquent des incertitudes importantes. L'objectif principal de ces travaux est donc de fournir des données expérimentales à moyenne ou haute résolution spectrale et à haute température pour permettre de vérifier la précision des bases théoriques développées. Le mélange gazeux à très haute température dont nous mesurons les spectres d'émission est obtenu grâce à une décharge micro-ondes traversant un flux de CO2 pur. Aux températures atteintes (environ 6000 K), le mélange est à l'équilibre thermodynamique local (ETL) et contient principalement les espèces suivantes : CO2, CO, O2 et O. La mesure des spectres est effectuée grâce à un spectromètre à transformée de Fourier dans l'infrarouge. L'émission des bandes harmoniques de CO dans la région 3800-4400 cm puissance-1 permet la détermination précise du champ de température radial dans le plasma. L'émission théorique de CO2, que ce soit en coefficient d'émission ou en luminance intégrée sur un chemin optique, dans les régions de 2,7 _m et 4,3 _m, est alors calculée à partir des bases de données spectroscopiques et comparée aux mesures. Les bases de données spectroscopiques étudiées sont la base CDSD-4000 récemment publiée et EM2C-1994 qui est plus ancienne. Les résultats montrent que cette dernière est suffisante pour des applications classiques en combustion, nécessitant typiquement de faibles résolutions spectrales et des températures inférieures à 2500 K, pour lesquelles elle fut initialement développée. En revanche, la base CDSD-4000 est généralement en très bon accord avec les données expérimentales, en particulier dans les ailes de bandes ce qui indique sa fiabilité pour des applications à très haute température. Bien que des comparaisons aient révélé que les positions de raies pour les transitions à haute énergie manquent de précision dans cette base, le degré élevé de recouvrement des raies dans les régions 2,7 _m et 4,3 _m devrait grandement limiter l'impact de cette imprécision dans la pratique. L'autre objectif de ces travaux concerne la difficulté que pose la couplage entre les calculs d'aérothermodynamique et de transferts radiatifs. En effet, les calculs de transferts iv radiatifs impliquant des molécules polyatomiques doivent prendre en compte un nombre très important de transitions rovibroniques. Par conséquent, un modèle approché de propriétés radiatives (modèle Statistique à Bandes Etroites) a été développé et sa précision a été étudiée pour les systèmes électroniques optiquement épais des molécules carbonées diatomiques rencontrées dans les problèmes de rentrées atmosphériques martiennes. Ces systèmes sont CO 4eme positif, C2 Swan, et CN violet. Diverses conditions à l'ETL et hors ETL, ainsi que différents mélanges ont été étudiés pour différents régimes d'élargissement de raies. Les comparaisons effectuées avec les calculs "raie par raie" ont révélé d'excellents accords. Les paramètres de ce modèle ont été tabulés en fonction de deux températures, Tv (température vibrationnelle) et Tr (température rotationnelle).
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Dahi, Ghiles. "Etude expérimentale et modélisation par approche radiative d'un photoréacteur pour la production d'hydrogène." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF22782/document.
Анотація:
Pour relever le défi énergétique du 21 ième siècle, une solution consiste à mettre au point des procédés solaires de production de vecteurs énergétiques par photosynthèse artificielle permettant la synthèse photo-catalytique de carburants solaires. L’obtention de performances cinétiques et énergétiques élevées pour ces procédés nécessite le développement d’outils de conception optimale tels des modèles de connaissance robustes et prédictifs considérant le transfert de rayonnement comme processus physique contrôlant le procédé à plusieurs échelles. Une chaine prédictive de modélisation, avec ses différents maillons, a donc été développée, mise en œuvre et validée sur une réaction modèle de photo-production d’hydrogène à partir d’une suspension de particules de CdS. Ainsi, à partir de leurs caractéristiques (taille, forme...) et de leurs propriétés optiques, les propriétés radiatives des particules, à savoir sections efficaces d’absorption, de diffusion et fonction de phase ont été calculées au moyen de la théorie de Lorenz-Mie et validées par des mesures de transmission sur un banc optique de précision. Ces paramètres ont ensuite été utilisés comme données d’entrée pour la résolution de l’équation de transfert radiatif, effectuée au moyen de la méthode de Monte Carlo. L’accord entre transmissions prédite et expérimentale, tenant compte éventuellement de la diffusion du rayonnement par les bulles d’hydrogène, est bon dans la bande spectrale absorbée. En parallèle, l’utilisation d’un équipement complet et d’une chaine d’acquisition de mesures autour d’un petit photoréacteur d’étude, pour lequel les densités de flux incidentes ont été validées par actinométrie, a permis d’obtenir des résultats expérimentaux de haute précision en photo-production d’hydrogène. Un premier modèle de couplage thermocinétique original a alors été formulé, validé après identification d’un seul paramètre agrégé, dont la réification sera abordée ultérieurement, et utilisé de façon prédictive avec succès. Ce travail ouvre de très nombreuses perspectives de recherche, il a ainsi permis de vérifier la possible transposition à la photosynthèse artificielle de la chaine prédictive de modélisation multi-échelles et donne des pistes quant à l’optimisation cinétique et énergétique des photo-procédés produisant des carburants solairesTo address the energy challenge of the 21 st century, a solution is the development of solar processes for the production of energy vectors by artificial photosynthesis, in particular photocatalytic synthesis of solar fuels. However high kinetic and thermodynamic performances for these processes must be reached, this requires the development of tools for optimal design, including predictive knowledge models addressing radiative transfer that is the controlling physical process at different scales. A predictive multi-scale model has therefore been developed, implemented and validated on a simple reaction for hydrogen photo-production from CdS particle slurry. On the basis of their characteristics (size, shape, etc.) and their optical properties, the radiative properties of the particles, namely absorption and scattering cross sections and phase function, were calculated using the Lorenz-Mie theory and validated by measurements of transmittances on a high accuracy optical bench. These parameters were then used as input parameters to solve rigorously the radiative transfer equation with the Monte Carlo method. The agreement between predicted and experimental transmittance, taking into account light scattering by hydrogen bubbles, is good in the absorbed spectral band. In parallel, the use of complete experimental bench centered on a small photoreactor, where incident flux densities have been validated by actinometry, yielded high accuracy hydrogen photo-production results. A first and original model of thermokinetic coupling was then formulated and validated after identification of a single lumped parameter whose reification will be approached later and used predictively with success. This work opens up a large number of research prospects because it makes possible to transpose the predictive chain to artificial photosynthesis. This work provides also guidance on the kinetic and thermodynamic optimization of photo-processes producing solar fuels
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Le, Coroller Hervé. "Effet de la conductivité thermique sur la structure des ondes de choc radiatives : étude de la pulsation de deux étoiles super-géantes froides HD 56126 et HD 179821." Aix-Marseille 1, 2002. http://www.theses.fr/2002AIX11028.
Анотація:
Au passage d'un front de choc, le gaz est très fortement chauffé. Derrière le front, dans le sillage, il se refroidit en rayonnant. On rencontre donc, dans la structure d'un choc, de forts gradients de température et d'ionisation qui sont à l'origine de processus de diffusion et de transport de chaleur tels que la conductivité thermique translationnelle électronique et la conductivité thermique réactionnelle. Dans ce travail nous avons étudié l'influence de la conductivité thermique électronique sur la structure radiative des chocs. Avec un modèle (Fadeyev and Gillet, 2000), nous retrouvons au niveau du front le profil de température électronique prévu qualitativement par Zel'dovich (1966) qui a démontré que les électrons chauffent le gaz devant le front. Pour des chocs rapides (U[1] > 65 km s[-1]) la conductivité électronique augmente légèrement le taux d'ionisation et le flux du continuum de Lyman au niveau du front. Il en résulte un accroissement du flux radiatif total sortant du choc pouvant aller jusqu'à 25 %. Par ailleurs, dans un gradient d'ionisation les ions et les électrons diffusent ensemble en transportant de l'énergie d'ionisation. Ce processus est responsable d'un flux appelé conductivité thermique réactionnelle. Nous donnons une équation de flux réactionnel et trouvons que ce flux est efficace dans une région étroite derrière le front du choc, là où le gaz se thermalise et s'ionise fortement. Nous avons également étudié la dynamique atmosphérique de deux étoiles super-géantes froides HD 56126 et HD 179821. Nous observons dans ces étoiles des profils de raies-P-Cygni probablement liés à des chocs se propageant dans leur atmosphère très étendue. Ces observations apportent de précieux renseignements sur la nature et les modes de pulsation d'étoiles post-AGB ou super-massives telles que HD 56126 et HD 179821
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Sourdeval, Odran. "Étude des propriétés optiques et radiatives des nuages de type cirrus déduites de la synergie des mesures de rayonnement passif et actif : application dans le contexte de l’A-Train et des futures missions spatiales." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10137/document.
Анотація:
Les nuages de glace de type cirrus sont reconnus comme ayant un impact radiatif important mais encore mal déterminé sur le système Terre-atmosphère. Récemment, la constellation de satellites A-Train a efficacement contribué à leur étude, grâce un panel d’instruments en parfaite synergie les uns avec les autres. Dans cette thèse, nous proposons d’utiliser l’instrumentation de l’A-Train afin d’étudier les propriétés optiques et radiatives des cirrus. Dans un premier temps, des données issues de deux campagnes aéroportées sont utilisées, afin d’effectuer une validation des mesures du radiomètre infrarouge spatial IIR. Nous montrons de très bonnes similitudes entre les mesures radiométriques aéroportées et spatiales, ce qui permet de conclure à la validation de ces dernières. Une seconde étude présente un algorithme développé dans le but de restituer l’épaisseur optique des cirrus et la dimension effective des cristaux qui les composent, à partir des mesures de IIR. Nous montrons que ses résultats sont en accord avec des mesures in situ et des produits opérationnels, mais remarquons cependant que leur qualité pourrait être améliorée dans l’hypothèse d’une meilleure connaissance des propriétés de nuages d’eau liquide sous-jacents. Une troisième étude propose donc une amélioration de cet algorithme, permettant de restituer simultanément les propriétés d’une couche de nuage de glace et de deux couches de nuage d’eau liquide. Cet algorithme ’multi-couches’ est appliqué sur un grand nombre de cas, de manière à juger efficacement de la qualité de ses résultats. Des comparaisons avec divers produits opérationnels montrent une bonne cohérence de nos restitutionsCirrus are cloud types that are recognized to have a strong but still poorly understood impact on the Earth-atmosphere radiation balance. Recently, the A-Train satellite constellation has efficiently contributed to the study of these clouds, due to a multitude of instruments in perfect synergism. In this PhD research, several A-Train instruments have been used to study the optical and radiative properties of cirrus. Firstly, with the help of the data from two airborne campaigns, we have performed a validation of the measurements from the Infrared Imaging Radiometer (IIR) onboard CALIPSO. We have observed strong similarities between the airborne and space borne radiometric measurements, which allows validating the latter. A second study presents an algorithm developed in order to perform retrievals of the optical thickness of cirrus and the effective size of their ice crystals using IIR measurements. We demonstrate that these retrievals are perfectly coherent with in situ measurements and operational products of IIR. It is nevertheless observed that better constraints on the properties of liquid water clouds underneath cirrus layers could significantly improve the retrievals. Therefore, a third study presents a modification of this algorithm, allowing us to simultaneously retrieve the properties of one cirrus layer and two layers of liquid water clouds underneath. This ‘multi-layer’ algorithm is applied to a large amount of cases in order to assess its effectiveness. Comparisons with several operational products indicate a good coherence of our retrievals
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Hannachi, Riadh. "Etude expérimentale et propriétés radiatives d'un plasma thermique induit par impact laser à la surface de milieux aqueux eau-chlorure de calcium/chlorure de magnésium/chlorure de sodium." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/89/.
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Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet de développement d'un procédé de détections de polluants dans l'eau au moyen d'un dispositif d'ablation laser. L'impact d'un faisceau laser sur un matériau permet de vaporiser le milieu et de générer un plasma. L'analyse spectroscopique du gaz ionisé permet de remonter à la composition élémentaire de l'échantillon. Cette méthode d'analyse, applicable à tous types de milieux (solides, liquides, gazeux, isolants ou conducteurs) est connue sous le nom de LIBS (Laser induced Breakdown Spectroscopy). Un laser Nd : Yag (? = 532 nm, durée d'une impulsion 4ns, énergie déposée 30 mJ, fréquence des tirs 5 Hz) a été utilisé pour générer un plasma à la surface de cibles liquides contenant une faible proportion de sels d'alcalins (5. 10-4 à 2 mol/litre de CaCl2, MgCl2 et NaCl). Ce travail a permis de tester la sensibilité du procédé et de définir les limites de détection des espèces Ca, Mg et Na jouant le rôle d'impuretés. Différentes techniques de diagnostic par spectroscopie optique en émission basées sur l'hypothèse de l'équilibre thermodynamique local (ETL) ont également été mises en œuvre pour caractériser le panache de plasma dans sa phase d'extinction (température et densités d'espèces). La seconde partie de ce travail de thèse a été consacrée au développement de codes de calcul de la composition chimique et des propriétés radiatives du plasma avec notamment la détermination des coefficients moyens d'absorption k? (m-1) par bandes de fréquence et du coefficient d'émission nette ?N (W. M-3. Sr-1) qui représente la puissance totale rayonnée par le plasma. Les différentes contributions ont été traitées séparément dans le calcul : raies d'émission atomiques auto-absorbées et non auto-absorbées, continuum atomique (attachement radiatif, recombinaison radiative et rayonnement de freinage électron - ion et électron - atome), continuum moléculaire (photoionisation, photoattachement et photodissociation) et bandes moléculaires. L'influence de la pression, de la dimension du panache de plasma, de la concentration en impuretés (sels d'alcalin) et du pourcentage d'air provenant du pompage du gaz environnant a été étudiéeThis thesis is part of a project concerning the development of a process which enables the detection of pollutants in water using a laser ablation device. The impact of a laser beam on a material allows to vaporize it and to generate a plasma. The elementary composition of the sample is obtained by the spectroscopic analysis of the ionized gas. This method, applicable to any kind of materials (solid, liquid, gaseous, insulating or conductive) is known as LIBS (Laser induced Breakdown Spectroscopy). A Nd: Yag laser (lambda = 532 nm, pulse duration 4ns, deposited energy 30 mJ, frequency 5 Hz) is used to generate a plasma on the surface of liquid targets containing weak proportions of alkaline salts (5. 10-4 to 2 mol/liter of CaCl2, MgCl2 and NaCl). This work allowed to test the sensibility of the process and to define the detection limits of the species Ca, Mg and Na acting as impurities. Various optical emission spectroscopy diagnosis techniques based upon the assumption of local thermodynamic equilibrium (LTE) are used to characterize the plasma plume in its extinction phase (temperature and species densities). The second part of this thesis is dedicated to the development of calculation codes enabling the determination of the chemical equilibrium composition and radiative properties: the mean absorption coefficients k\lambda (m-1) by frequency bands and the net emission coefficient epsilon\N (W. M-3. Sr-1). .
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Parveaud, Claude-Eric. "Propriétés radiatives des couronnes de Noyers (Juglans nigra x J. regia) et croissance des pousses annuelles - Influence de la géométrie du feuillage, de la position des pousses et de leur climat radiatif." Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00087909.
Анотація:
La modélisation du développement architectural des arbres en réponse aux facteurs environnementaux est un thème de recherche en plein essor grâce au développement récent de méthodes informatiques adéquates. Cependant, l'utilisation de couronnes 3D est fortement contrainte par la difficulté à collecter les données architecturales et géométriques nécessaires à leur reconstruction. Par ailleurs, la compréhension partielle des processus fonctionnels contrôlant la croissance des pousses au sein des couronnes limite actuellement l'analyse et la modélisation des processus impliqués. La confrontation des connaissances acquises sur la variabilité architecturale et morphologique du Noyer d'une part, et celles acquises sur la physiologie de sa croissance d'autre part offre la possibilité de mieux comprendre le développement de la couronne. A partir de mesures et d'échantillonnage de la topologie et de la géométrie de Noyers hybrides âgés de 7 à 9 ans, nous avons analysé l'impact sur l'interception de la lumière de variables nécessaires à la reconstruction de plantes virtuelles mais dont la mesure nécessite un travail long et difficile qui rend indispensable l'utilisation de méthodes d'extrapolation. Puis, nous avons quantifié la part de variance des variables de croissance qui peut être attribuée à la lumière interceptée vis-à-vis d'autres facteurs tels que la position topologique. Nos résultats quantifient les biais introduit par l'utilisation de relations allométriques et de lois statistiques pour reconstruire des couronnes tridimensionnelles de différentes tailles. Nous avons montré que l'agrégation du feuillage au sein de la couronne, y compris à l'échelle des feuilles (composées de folioles), détermine fortement les propriétés radiatives des couronnes reconstruites. Grâce à une approche corrélative et statistique, un effet de la lumière interceptée par les pousses mères sur la croissance des pousses filles a été mis en évidence. Les fortes corrélations observées entre d'une part la vigueur des pousses (quantifiée par un indice) et la longueur du chemin entre le collet et les pousses et d'autre part leur croissance suggèrent un rôle de l'architecture hydraulique
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Bastardis, Roland. "Dérivations et extractions de hamiltoniens modèles pour l'étude de composés à propriétés électroniques remarquables." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/82/.
Анотація:
L'objectif de cette thèse est d'identifier les mécanismes microscopiques responsables des propriétés macroscopiques de quelques composés magnétiques moléculaires et cristallins. Une première partie est consacrée aux méthodes ab initio explicitement corrélées permettant l'étude de ces composés. Nous proposons une méthode originale pour introduire les effets de la polarisation dynamique par une série de calculs SCF contraints. Dans un second temps, nous montrons comment la méthode des fragments immergés combinée à la théorie des hamiltoniens effectifs permet d'extraire de façon rationnelle et contrôlée des hamiltoniens modèles susceptibles de reproduire les propriétés macroscopiques. Nous nous intéressons tout d'abord aux déviations isotropes des hamiltoniens de Heisenberg pour lesquelles nous proposons un nouveau hamiltonien incluant un opérateur à trois corps susceptible de changer les propriétés collectives. Le chapitre suivant compare les capacités des hamiltoniens de double échange, de Heisenberg, et de Hubbard à reproduire la physico-chimie des manganites dopés. Il est démontré que la physique d'un hamiltonien de Hubbard est contenue dans les hamiltoniens plus simples de double échange et de Heisenberg, dans le cas d'un dimère de Mn ponté par un oxygène, et que les expressions des énergies obtenues avec ces deux derniers hamiltoniens sont équivalentes. Enfin, nous montrons que seul un hamiltonien de double échange, tenant compte à la fois des états non-Hund et d'une contribution antiferromagnétique de type Heisenberg, décrit correctement la physique de ces composésThe goal of this thesis is to identify the microscopic mechanisms responsible for the macroscopic of molecular and crystalline magnetic compounds. A first part is devoted to the explicitly correlated ab initio methods allowing the study of such compounds. We propose an original method to introduce the dynamical polarization effects though a series of constrained SCF calculations. Then we show how the embedded cluster method combined with the effective Hamiltonian theory makes possible the rational and controlled extraction of model Hamiltonians likely to reproduce the macroscopic properties. We are interested in the isotropic deviations from Heisenberg behavior and propose a new Hamiltonian including a three-body operator susceptible to change the collective properties. The following chapter compares the capabilities of the double exchange, Heisenberg and Hubbard Hamiltonians to reproduce the chemical physics of doped-manganites. It is shown that the physics of a Hubbard Hamiltonian is contained in the simpler double exchange and Heisenberg Hamiltonians, in the case of a Mn dimer bridged by an oxygen, and that the energy expressions obtained from these last two Hamiltonians are analytically identical. Finally, we show that only a double exchange Hamiltonian, taking account both non-Hund state effects and a Heisenberg antiferromagnetic contribution, accurately describes the microscopic physics of these compounds
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Hartmann, Jean-Michel. "Etude de l'absorption infra-rouge par des mélanges gazeux H2O-CO2-CO-Air à température élevee : modélisation, pour l'ingenieur, des propriétés radiatives : approches théorique et expérimentale de l'élargissement par collisions de raies de H2O et CO." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1986. http://www.theses.fr/1986ECAP0013.
Анотація:
Etude de l'absorption IR pour H2O, CO2 et CO gazeux à haute température. Analyse de la validité de modèles simplifiés pour la modélisation des propriétés radiatives de H2O et CO2 à basse résolution. Étude expérimentale de l'élargissement collisionnel de raies IR à haute résolution par diode laser : intensités et coefficients d'élargissement des raies de H2O et CO entre 300 et 900 k. Proposition d'un modèle pour l'élargissement des raies de H2O
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Lorrette, Christophe. "Outils de caractérisation thermophysique et modèles numériques pour les composites thermostructuraux à haute température." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00410254.
Анотація:
Ce travail apporte une contribution originale à l'étude du comportement thermique des composites thermostructuraux à haute température. Il se consacre à la fois au développement d'une méthodologie et d'un nouveau dispositif expérimental de caractérisation thermique par contact adapté pour ce type de matériau ainsi qu'à la modélisation des transferts de chaleur par conduction au sein de ces milieux hétérogènes. La première partie du document traite de la prédiction de la conductivité thermique effective de composites stratifiés 2D dans les trois directions de l'espace. Pour cela, une stratégie de modélisation multiéchelle, s'appuyant sur une analyse morphologique précise des matériaux étudiés et sur la connaissance de leurs propriétés élémentaires, est proposée puis appliquée. La seconde partie du document aborde la caractérisation thermique en température et démontre comment identifier simultanément l'effusivité et la conductivité thermique. La méthode développée est fondée sur l'observation de l'échauffement d'un échantillon plan soumis à un créneau de flux généré par Effet Joule. L'écriture du modèle direct (1-D) fait appel au formalisme des quadripôles thermiques, les observables sont les températures en face avant et en face arrière de l'échantillon. La mise au point de sondes résistives et de capteurs de température linéiques, revêtus de faible épaisseur de céramique isolante permet la réalisation de mesures jusqu'à 1000°C. Enfin, divers exemples d'applications expérimentales et numériques conduisent à une analyse critique de l'ensemble des résultats
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Calonne, Neige. "Physique des métamorphoses de la neige sèche : de la microstructure aux propriétés macroscopiques." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENI047/document.
Анотація:
L’objectif général de la thèse est de contribuer à l’amélioration de nos connaissances sur les métamorphoses de la neige sèche et sur sa description physique, à l’échelle microscopique (grains de glace et pores) et macroscopique (couche de neige). Dans un premier temps,la méthode d’homogénéisation basée sur les développements asymptotiques à échelles multiples est appliquée à la physique des métamorphoses de la neige sèche. On présente ainsi les descriptions macroscopiques équivalentes du transport de vapeur et de chaleur dérivées à partir de la description de la physique à micro-échelle. On considère à l’échelle des grains la diffusion, la conduction, et la convection forcée, couplées aux changements de phase (sublimation et déposition). Dans un second temps, les propriétés effectives de transport impliquées dans les descriptions macroscopiques (conductivité thermique effective, coefficient effectif de diffusion de vapeur et perméabilité intrinsèque) sont estimées à l’aide d’images 3D de neige couvrant toute la gamme de masse volumique et de types de neige. Enfin, on s’intéresse au suivi temporel des métamorphoses. Les liens entre la microstructure et les propriétés effectives d’une couche de neige sont mis en évidence au cours d’une métamorphose de gradient de température en utilisant des images 3D.On présente ensuite une cellule cryogénique que nous avons mise au point pour le suivi grains à grains par tomographie des évolutions d’un échantillon de neige au cours des métamorphoses, et qui s’utilise à température ambianteThe main objective of the thesis is to improve our knowledge about dry snow metamorphismand its physical description, at the microscopic (ice grains and pores) andmacroscopic (snow layer) scales. First, the homogenization method of multiple scaleexpansions is applied for the first time to the physics involved in dry snow metamorphism.This way, we present the equivalent macroscopic descriptions of heat and vaportransfers derived from the physical description at micro-scale. We consider at the grainscale diffusion, conduction, and forced convection, coupled to phase changes (sublimationand deposition). Second, the effective properties of transport arising in the macroscopicdescriptions (effective thermal conductivity, effective coefficient of vapor diffusion, andintrinsic permeability) are estimated from 3D images of snow spanning the whole range ofdensity and snow types. Finally, the monitoring of metamorphism with time is considered.The relationship between the microstructure and the effective properties of a snow layerare investigated during temperature gradient metamorphism using 3D images. We presentthen a new cryogenic cell that we developed to monitor the grain to grain evolution of asnow sample by time-lapse tomography during the metamorphism, and which operates atroom temperature