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Dissertations / Theses on the topic 'Couplage structure'
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Charley, Jacques. "Dynamique de structures complexes hydroacoustique et couplage fluide-structure." [S.l.] : [S.n.], 2001. http://www.univ-lille1.fr/bustl-grisemine/pdf/extheses/50376-2001-127-128.pdf.
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Ryu, M. S. "Application des mobilités énergétiques au couplage fluide - structure." Phd thesis, INSA de Lyon, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00780398.
Full textAbstract:
La méthode des mobilités énergétiques a été développée dans le domaine des moyennes fréquences, afin de prévoir le comportement vibratoire des structures par bandes de fréquence. Dans ce travail, on étend l'approche du cas du couplage vibroacoustique entre un fluide et une structure. Les mobilités acoustiques et structurales sont étudiées pour le milieu fluide et la structure respectivement. La surface du couplage est maillée en pavés, afin de réduire le problème en mobilités énergétiques ponctuelles. Une simulation numérique a été réalisée dans le cas d'une plaque couplée à une cavité parallélépipédique, où les influences du nombre de pavés et de l'amortissement des sous-systèmes sont étudiées. L'énergie cinétique de la plaque, la puissance transmise au milieu acoustique et le facteur de rayonnement de la structure sont calculés et comparés avec un calcul de référence (méthode modale) et avec des résultats expérimentaux. Les critères de maillage (taille de pavé par rapport aux longueurs d'ondes de la structure et du milieu fluide) sont déterminés avant et après la fréquence critique, pour assurer une modélisation correcte du couplage dans une bande de fréquence donnée. Afin de tenir compte d'une structure compliquée à modéliser, un calcul mixte (utilisation des mobilités mécaniques mesurées et des mobilités acoustiques calculées) est également présenté.
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Ryu, Myong-Sok Guyader Jean-Louis. "Application des mobilités énergétiques au couplage fluide - structure." [S.l.] : [s.n.], 2002. http://csidoc.insa-lyon.fr/these/2002/ryu/index.html.
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Ryu, Myong-Sok. "Application des mobilités énergétiques au couplage fluide - structure." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0065/these.pdf.
Full textAbstract:
La méthode des mobilités énergétiques a été développée dans le domaine des moyennes fréquences, afin de prévoir le comportement vibratoire des structures par bandes de fréquence. Dans ce travail, on étend l'approche du cas du couplage vibroacoustique entre un fluide et une structure. Les mobilités acoustiques et structurales sont étudiées pour le milieu fluide et la structure respectivement. La surface du couplage est maillée en pavés, afin de réduire le problème en mobilités énergétiques ponctuelles. Une simulation numérique a été réalisée dans le cas d'une plaque couplée à une cavité parallélépipédique, où les influences du nombre de pavés et de l'amortissement des sous-systèmes sont étudiées. L'énergie cinétique de la plaque, la puissance transmise au milieu acoustique et le facteur de rayonnement de la structure sont calculés et comparés avec un calcul de référence (méthode modale) et avec des résultats expérimentaux. Les critères de maillage (taille de pavé par rapport aux longueurs d'ondes de la structure et du milieu fluide) sont déterminés avant et après la fréquence critique, pour assurer une modélisation correcte du couplage dans une bande de fréquence donnée. Afin de tenir compte d'une structure compliquée à modéliser, un calcul mixte (utilisation des mobilités mécaniques mesurées et des mobilités acoustiques calcukées) est également présenté<br>The energy mobility method was developed in the medium frequency range, in order to predict the vibratory behavior of structures by frequency bands. In this study, one extend the approach to the case of vibroacoustic coupling between a fluid and a strcuture. The acoustic mobility for the fluid medium as well as the structural mobility for the structure are studied. The coupling surface is meshed in patches in order to reduce the problem to point energy mobilities. A numerical simulation was carried out in the case of a plate coupled with a parallepipedic cavity, where the influence of the number of patches and of the damping of the subsystems are studied. The kinetic energy of the plate, the power transmitted to the acoustic medium and the radiation efficiency of the structure are calculated and compared with a reference caculation (modal method) and with expreimental results. The criteria of meshing (size of patch compared to the wavelengths of the structure and the acoustic fluid) are determined before and after the critical frequency, to ensure a correct modeling of the coupling in a given frequency band. In order to take account of a structure complicated to model, a mixed calculation (use of measured mechanical mobilities and calculated acoustic mobilities) are also presented
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Capron, Marie. "Couplage fluide-structure dans l’embolie gazeuse du peuplier." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://oatao.univ-toulouse.fr/12164/1/Capron.pdf.
Full textAbstract:
Les arbres irriguent leurs organes par un système microfluidique complexe qui permet le transfert d’eau sous des pressions hydrostatiques négatives allant de -0.1 à -13 MPa. Dans ces conditions de métastabilité, les arbres vivent avec le risque d’une vaporisation soudaine de leur sève, qui conduit à l’embolie. Après cavitation, la poche de gaz créée croît ensuite par différence de pression et diffuse dans les vaisseaux du xylème à travers des membranes poreuses appelées “ponctuations”. Ces membranes permettent d’assurer le transfert hydrique vasculaire et de lutter contre la propagation de l’embolie gazeuse pouvant conduire à un état létal de la plante. Pour comprendre les mécanismes d’embolie d’air dans le xylème, nous avons pu étudier la structure des ponctuations du peuplier et caractériser par microscopie à force atomique (AFM) leurs propriétés mécaniques. Nous avons fait des expériences de nano-indentation et de flexion sur des échantillons secs et saturés en eau. Les premières expériences semblent montrer que les propriétés mécaniques sont peu affectées par la sorption d’eau (le module d’Young de la membrane primaire est E 0:40 GPa). Nous avons pu établir que le module des ponctuations était inférieur à celui de la paroi vaisseaux du xylème (E 8 GPa). Des expériences de micromoulages ont montré que les membranes des ponctuations se déforment sous l’effet d’une différence de pression. En tenant compte de la présence des parois secondaires, l’analyse par éléments finis de la déformation des ponctuations permet de calculer le module d’Young des membranes qui est identique à celui déterminé en AFM. Nous avons pu mettre en évidence que les mâchoires constituées par les parois secondaires limitent la déformation de la membrane au niveau de l’encastrement près du bord. Des expériences d’injection d’air ont permis de déterminer la pression critique (Pc = 1:8 MPa) et les diamètres critiques des pores présents sur les valves capillaires (dpore 160 nm). La taille des pores estimée est cohérente avec les données de la littérature. Nous avons proposé une première modélisation de la propagation d’une embolie sur la base de l’écoulement de Darcy dans la membrane. L’ensemble des résultats semble montrer que la diffusion de gaz est rendu possible par l’effet conjoint de la déformation de la membrane qui génère l’ouverture des pores diminuant ainsi la pression critique de passage du gaz et de la rupture des ponts capillaires présents dans les pores de la membrane.
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Poussineau, Nicole. "Réduction variationnelle d'un couplage fluide-structure : application à l'hémodynamique." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066494.
Full textAbstract:
Les simulations d'interaction fluide-structure, en particulier pour l'hémodynamique, sont très coûteuses en temps-calcul et nécessitent des domaines de calculs assez grands pour considérer l'influence de tout le système circulatoire. Des modèles réduits en dehors de la région d'intérêt sont donc utiles. Cependant il est difficile de trouver des conditions de couplage adéquates pour coupler des équations 3D de Navier-Stokes et d'élasticité avec des équations 1D obtenues grâce à des moyennes par section. Une nouvelle méthode de réduction dimensionnelle a été introduite. Elle permet d'écrire différents modèles 1D dont la richesse peut varier en fonction de la précision voulue. De plus, ces modèles se couplent naturellement avec le modèle 3D. Des résultats numériques et des applications médicales illustrent les utilisations possibles de ces modèles. Ceux-ci diminuent aussi assez le temps-calcul pour permettre la prise en compte de l'aléa (approximations sur la modélisation ou les données).
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DASSER, SALMA. "Homogeneisation d'un probleme de couplage fluide-structure par penalisation." Besançon, 1996. http://www.theses.fr/1996BESA2023.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est l'etude du comportement de l'os compact. Ce dernier peut etre considere comme un ensemble fluide-structure ayant une organisation structurelle periodique. La structure est supposee elastique et le fluide newtonien, visqueux et incompressible. La mise en equations d'un tel milieu nous permet de formuler un probleme de couplage parabolique-hyperbolique (ip##t), ou apparait une condition d'incompressibilite. Notre but est d'homogeneiser ce probleme. L'application de la transformation de laplace a (ip##t) genere un probleme (ip#). On propose ensuite de penaliser la condition d'incompressibilite dans le probleme (ip#) pour obtenir le probleme (ip##). On montre d'abord que (ip#) est le probleme limite du probleme (ip##), puis par passage a la limite en dans le probleme homogeneise (ip#) du probleme (ip##), on determine le probleme limite (ip#o). On montre ensuite que (ip#o) est le probleme limite du probleme (ip#). Et enfin, par une transformation inverse de laplace, on determine le probleme limite de (ip##t), qui decrit le comportement d'un materiau visco-elastique a memoire longue. Pour le calcul des coefficients homogeneises, on est amene a resoudre une famille de problemes de transmission entre un probleme de stokes et un probleme d'elasticite lineaire: c'est l'objectif de la derniere partie de cette these. On propose un algorithme iteratif permettant d'utiliser des codes existant (modulef et nsp1b3) pour la resolution du probleme de transmission, en resolvant a chaque iteration successivement les deux problemes. On montre enfin la convergence de ce processus iteratif, qui est le cur de notre programme de resolution du probleme de transmission
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FLORI, FABIEN. "Analyse d'un probleme de couplage fluide-structure non lineaire." Corte, 1998. http://www.theses.fr/1998CORT3032.
Full textAbstract:
L'objectif de cette etude est l'analyse d'un probleme de couplage fluide structure non lineaire. Les trois axes essentiels de ce travail sont la modelisation mathematique, l'analyse theorique des equations et leur resolution numerique. L'objectif de la modelisation est de donner les hypotheses qui conduisent a l'etablissement des equations decrivant les comportements de la structure, du fluide ainsi que les phenomenes d'interaction qui interviennent lors d'un couplage. Le comportement du fluide est decrit a l'aide des equations de navier-stokes compressibles et celui de la structure par l'operateur biharmonique des plaques. Le couplage s'exprime a l'aide de l'hypothese de continuite des vitesses normales a l'interface et par l'introduction dans le second membre de l'equation de plaque d'un terme traduisant la contrainte exercee par le fluide sur la plaque. D'un point de vue theorique nous donnons des resultats d'existence, d'unicite et de regularite de la solution de ce probleme. On rencontre essentiellement trois difficultes. La premiere est liee a la condition de couplage qui est une condition de type dirichlet qui ne peut etre inseree dans la formulation variationnelle. La seconde difficulte provient du sens a donner a la trace du terme exprimant la continuite des contraintes dans l'equation de la structure. Enfin, les difficultes theoriques inherentes aux non-linearites sont accentuees par le couplage. En particulier, la non linearite de l'equation de conservation de la masse du fluide nous conduit a travailler sur un domaine a frontiere variable. En effet si on neglige les mouvements de la plaque dans la geometrie de la structure (hypothese de petites perturbations), alors la conservation de la masse n'est plus verifiee et on n'obtient pas les majorations a priori necessaires pour montrer que le probleme est bien pose. Numeriquement, nous proposons une methode de resolution spectrale suivant de pres la theorie et dans laquelle la methode de galerkin est couplee a une technique de point fixe. A titre de comparaison, nous presentons a la fin de ce travail des resultats numeriques obtenus sur un probleme tridimensionnel dans lequel les equations de von karman sont couplees a l'equation des ondes visqueuse.
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Aquelet, Nicolas. "Modélisation de l'impact hydrodynamique par un couplage fluide-structure." Lille 1, 2004. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2004/50376-2004-Aquelet.pdf.
Full textAbstract:
Cette thèse présente un modèle numérique de couplage fluide-structure pour des impacts hydrodynamiques. Ce travail de recherche s'est déroulé dans le cadre d'une collaboration avec la société Principia Marine, un bureau d'études en construction navale. L'enjeu industriel à terme est de modéliser le choc d'une vague contre une coque de navire. Dans une mer agitée ou pour une vitesse de progression importante, les impacts répétés de vagues contre la coque peuvent endommager la structure (ce phénomène est appelé "slamming" ou "tossage"). D'autres types d'impacts hydrodynamiques peuvent toutefois être évoqués comme le ballotement d'un liquide dans un réservoir à moitié rempli: pour de fortes accélérations du réservoir, le liquide peut venir, par vagues successives, frapper violemment la paroi interne du réservoir. Pour modéliser la structure et le fluide, deux approches différentes sont employées. La structure est modélisée par une formulation Lagrangienne en éléments finis. Le problème fluide est résolu par une formulation Eulérienne multi-matérielle basée sur une méthode split décomposant le pas de calcul en un cycle Lagrangien et un cycle d'advection projetant la solution Lagrangienne sur la configuration initiale. La principale problématique est de transmettre correctement les efforts d'interaction entre ces deux formulations. La méthode mise en oeuvre est un couplage par pénalisation. Un effet dissipatif est introduit dans la méthode pour amortir les oscillations numériques de fortes fréquences et une base de données pour la raideur de pénalisation est établie Pour les modélisations 3D coûteuses, une version parallèle de la formulation est décrite à travers la construction d'un cluster de processeurs et d'un algorithme d'initialisation des fractions volumiques.
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Virot, Emmanuel. "Flottement de drapeau : dynamique et couplage." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2015. https://theses.hal.science/tel-01162549v2/document.
Full textAbstract:
En flottant, les drapeaux puisent l’énergie cinétique du vent et produisent des oscillations périodiques. Utiliser des drapeaux pour générer de l’électricité est donc une perspective rendue possible par le flottement. Partant de ce principe très simple, cette thèse porte sur la dynamique des drapeaux dans le vent. En soufflerie, nous étudions les efforts qui s’appliquent sur le mât de drapeaux flottants, en termes de fluctuations de moment et de traînée. En particulier, nous observons de fortes variations d’efforts entre les différents régimes de flottement caractérisés par un nombre constant de noeuds de vibration. Un modèle de drapeau résolu numériquement par une méthode de Galerkin nous montre que lors des transitions entre les régimes de flottement, le moment appliqué au mât diminue fortement du fait de la diminution de la courbure du drapeau à l’encastrement. Lorsque le mât du drapeau est lui-même un oscillateur d’inertie et de raideur paramétrable, nous constatons un couplage fort entre le mouvement du drapeau et du mât avec un phénomène d’accrochage fréquentiel. Nous étudions ce couplage expérimentalement, et nous montrons qu’un nombre de “raideur-amortissement” pilote la rotation du mât. Notamment, nous obtenons un dispositif qui génère des rotations de 80o crête-à-crête à des vitesses de vent de l’ordre de 10 m/s<br>When flags flutter, they harvest the wind kinetic energy for producing periodic oscillations. Using flags for generating energy is then possible with flutter. Starting from this simple principle, this thesis deals with flag dynamics in the wind. In a wind tunnel, we study the forces on the flagpole of fluttering flags, focusing on the fluctuations of the flapping moment and drag. In particular, we observe strong variations of forces between different regimes of flutter characterized by a constant number of nodes. A model for flags is solved numerically with a Galerkin method and shows that during transitions between flutter regimes, the moment applied to the flagpole decreases because of the decrease of the flag curvature at the flagpole. When the flagpole is an oscillator with configurable inertia and stiffness, we report a strong coupling between the motion of the flag and its flagpole, with a frequency lock-in phenomenon. We study this coupling experimentally, and we show that a “stiffness-damping” parameter regulates the flagpole rotation. Notably, we design a coupling generating peak-to-peak rotations of 80o at wind speed of the order of 10 m/s
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Fernier, Alexandre. "Couplage multi-échelle pour l'intéraction fluide structure en dynamique rapide." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLY001/document.
Full textAbstract:
Dans l’industrie nucléaire, la simulation de transitoires accidentels à l’échelle d’un réacteur devient une composante d’importance croissante de la démonstration de sûreté à destination des agences de surveillance nationales. Elle permet ainsi de limiter le recours à des expériences complexes et coûteuses tout en facilitant l’évaluation des stratégies de mitigation. Cependant, les modèles mis en jeu sont inévitablement volumineux et construits avec une finesse de modélisation rendant difficile la prise en compte de détails géométriques locaux pourtant susceptibles d’influencer significativement la solution globale. Dans ce travail de thèse, on propose ainsi des approches multi-modèles pour l’intégration de tels détails dans un modèle global sans modification du maillage initial (on parle aussi de zoom numérique). Des techniques sont proposées aussi bien pour les structures que pour les fluides, avec un souci de démontrer la précision et la stabilité de la solution multi-modèles couplée comparée à une solution de référence à une seule échelle. Ce travail intègre deux spécificités propres, à savoir son adéquation avec les contraintes de la dynamique rapide avec intégration temporelle explicite et l’objectif de traiter simultanément la superposition de modèles et l’interaction fluide-structure<br>In nuclear industry, simulating accidental transient sequences at full reactor scale is becoming an increasingly important feature of the safety demonstration towards national agencies. It thus allows limiting the number of complex and costly experiments, while simplifying and accelerating the evaluation of mitigation strategies. However, the implemented numerical models are inevitably heavy to build and maintain, with a global modelling scale making it difficult to account for local geometric details yet able to significantly influence the physical solution. To provide an answer to these problems, this PhD work is dedicated to multi-model approaches designed to integrate such details into bigger models with no modification at the global level (techniques often designated as numerical zoom techniques). Some methods are proposed for both structures and fluids, with special care given to the accuracy and stability of the coupled multi-scale solution compared to a single-scale reference solution. This work handles two very specific topics, namely its compatibility with numerical features imposed by fast transient dynamics with explicit time integration, and the general objective of simultaneously dealing with superimposed models and fluid-structure interaction
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Mbaye, Ibrahima. "Etude mathématiques et numérique de quelques problèmes de couplage fluide-structure." Mulhouse, 2006. http://www.theses.fr/2006MULH0836.
Full textAbstract:
Dans la première partie de la thèse, nous étudions un problème bidimensionnel d'interaction fluide structure. Le fluide est modélisé par les équations de Stokes ou Navier-Stokes et la structure est représentée par un modèle de poutre. Nous transformons la condition de couplage concernant la continuité des contraintes normales à l'interface par la méthode des moindres carrés. Nous proposons une méthode numérique de résolution du problème couplé fluide-structure qui s'appuie sur l'algorithme BFGS. Une transformation ALE explicite est utilisée pour calculer le gradient analytique de la fonction coût. Dans la deuxième partie de la thèse, nous étudions la sténose artérielle. Une optimisation multicritère d'une stent artérielle dans le contexte fluidstructure basée sur les algorithmes génétiques est étudiée enfin de trouver une bonne forme de la stent. Nous avons présenté des résultats numériques<br>In the first part of this thesis, we study a two-dimensional fluid-structure interaction problem. The fluid is modeled by the Stokes or Navier-Stokes equations and the structure is represented by a beam model. We treat the continuity of the normal stresses at the interface by least squares method. We propose a numerical method based on the optimization algorithm BFGS. We used an exact ALE map in order to compute analytically the gradient of the cost function. In the second part of this thesis, we study the arterial stenosis. A multiobjectives optimization of a stent in a fluid-structure interaction context based on the genetic algorithm is established in order to find a good stent design. We present numerical results
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Moretti, Rocco. "Étude et amélioration des méthodologies de couplage aérothermique fluide-structure." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019PSLEM076.
Full textAbstract:
Ces travaux s’inscrivent dans la résolution de problèmes couplés aérothermiques. Il s’agit notamment d’améliorer les méthodes de couplage en termes de précision et de robustesse. La stabilité du couplage aérothermique en régime permanent a été d’abord étudiée (couplage faible). Un nombre de Biot numérique a été défini ce qui permet d’évaluer l’intensité de l’interaction thermique fluide-structure. Plusieurs méthodes (Dirichlet-Robin, Neumann-Robin et Robin-Robin) ont été étudiées et leur domaine de validité a été défini. La méthode Dirichlet-Robin avec un coefficient de sécurité s’est avérée la plus robuste et simple à mettre en œuvre. La prise en compte du rayonnement implique une déstabilisation majeure du problème aérothermique. La méthode de stabilisation a donc été modifiée afin de pouvoir stabiliser ce type de calcul. Dans un deuxième temps, la résolution de problèmes couplés aérothermiques en régime transitoire a été étudiée via l’algorithme partitionné quasi-instationnaire. Il s’agit d’une procédure itérative (couplage fort) entre le solide en régime transitoire et des états fluides en régime stationnaire, assurant ainsi l’égalité des flux de chaleur et de la température à chaque instant de couplage. La précision de cet algorithme a été analysée et améliorée. Enfin, l’algorithme quasi-instationnaire a été analysé sur des problèmes aérothermiques quasi-industriels de disques de turbine et compresseur aéronautiques<br>This work deals with the solution of coupled aerothermal problems. The aim of the work is to improve the accuracy and robustness of the coupling techniques. The stability of the aerothermal coupling for steady state problems is first studied (weak coupling). A numerical Biot number is defined, which allows to evaluate the intensity of the fluid-structure thermal interaction. Several methods (Dirichlet-Robin, Neumann-Robin and Robin-Robin) are studied and their ranges of validity are defined. The Dirichlet-Robin method with a safety coefficient, which presents the easiest implementation, proves to be the most robust. Taking radiation into account implies a major destabilization of the aerothermal problem. Thus, the stabilization method is modified in order to be able to stabilize this type of calculation. In the second part, the solution of coupled aerothermal problems in the transient regime is studied using the quasidynamic partitioned algorithm. This is an iterative procedure (strong coupling) between the thermal problem in the solid solved in the transient regime and the flow field at the steady state, thus ensuring equal heat flux and temperature at each coupling time. The accuracy of this algorithm is analysed and improved. Finally, the quasi-dynamic algorithm is analysed on quasi-industrial aerothermal problems of aeronautical compressor and turbine discs
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Murea, Cornel Marius. "Couplage d'équations et résolution numérique des problèmes d'interaction fluide-structure." Habilitation à diriger des recherches, Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00167976.
Full textAbstract:
Les premiers quatre chapitres traitent de l'interaction fluide-structure stationnaire. On étudie l'interaction évolutive en temps dans les chapitres cinq et six. Les deux derniers chapitres sont consacrés aux écoulements à frontière libre avec tension de surface qui ont certaines similitudes avec les problèmes d'interaction fluide-structure.<br /><br />Le fil directeur de mes travaux est de prendre comme ``contrôle'' une partie des conditions aux limites à l'interface et ``d'observer'' si les conditions de couplage sont vérifiées. En traitant l'observation par la méthode de moindres carrés, on obtient des problèmes de type contrôle optimal. Dans le chapitre 1, on prouve que la fonction coût est semi-continue inférieurement et en conséquence, on peut démontrer l'existence d'un contrôle optimal. On prouve la différentiabilité de la fonction coût, et on donne la forme analytique du gradient dans le chapitre 2. On présente également des résultats numériques. Dans le chapitre 3 on étudie la sensibilité du problème et on donne la forme analytique du gradient sans faire appel à l'état adjoint. Des résultats numériques sont obtenus. Dans le chapitre 4, pour résoudre le problème du fluide, on prescrit la composante normale de la vitesse du fluide et la composante normale des forces de surface. C'est une formulation rarement utilisée pour résoudre les équations de Stokes. On cherche à minimiser la composante tangentielle de la vitesse du fluide à l'interface. On prouve que le problème fluide est bien défini et on présente des résultats numériques. Dans le chapitre 5, on introduit un algorithm où on doit résoudre à chaque pas de temps un problème de minimisation. C'est un algorithme bien adapté notamment quand le fluid est pulsatif. On présente des résultats numériques pour des pas de temps relativement grand.<br /><br />Un résultat de convergence concernant un algorithme pour des maillages dynamiques est présenté dans le chapitre 6. Dans les chapitres 7 et 8, on veut déterminer numériquement l'évolution d'un domaine bidimensionnel avec application au développement cellulaire. L'écoulement du fluide dans le domaine en mouvement dépend de la tension de surface à la frontière libre. Cette tension est proportionnelle à la courbure de la frontière. Les algorithmes employés sont de type ``front-tracking''. Des résultats numériques sont présentés.
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Mege, Romain, and Romain Mege. "Solutions analytiques en dynamique non-linéaire avec couplage fluide-structure." Phd thesis, Université Paris-Est, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00971808.
Full textAbstract:
Avec la hausse des niveaux de dimensionnement sismique il est devenu nécessaire de limiter les chargements internes dans les structures, notamment en utilisant des dispositifs glissants. Ces dispositifs plafonnent les efforts internes en déclenchant un glissement de la structure. Il devient cependant nécessaire d'estimer l'amplitude des déplacements de corps rigide, notamment pour les structures stockées dans des réservoirs. Dans ce cas, il est nécessaire de prévenir les impacts entre la structure glissante et les bords du réservoir pour contrôler les risques de fuite. Parmi les structures glissantes immergées, on citera les ponts, les structures côtières en maçonnerie, les râteliers de stockage de combustible nucléaire, etc...Les équations de dynamique associées au comportement de ces structures sont non-linéaires et nécessitent l'utilisation de simulations numériques coûteuses en temps de calcul et ne permettant pas de faire des études de sensibilité rapides. On propose donc une méthode de résolution quasi-analytique de ces équations en traitant dans un premier temps, l'évaluation analytique des matrices de masses ajoutées du couplage fluide-structure, dans un second temps, une méthode de résolution quasi-analytique du glissement d'une structure quelconque immergée dans un fluide avec une actualisation de la géométrie de lames d'eau. Les résultats obtenus présentent une bonne adéquation avec des simulations numériques et offrent un temps de calcul quasiment instantané compatible avec une étude paramétrique ou stochastique de ces structures
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KANDRI-RODY, OMAR. "Stabilite du fonctionnement d'un clapet de compresseur-couplage fluide structure." Lille 1, 1987. http://www.theses.fr/1987LIL10002.
Full textAbstract:
Etude du couplage fluide-structure dans un systeme de clapet de compresseur. Etude des regimes instationnaires et des stabilites propres. On considere un ecoulement compressible non-visqueux et on tient compte de la deformation des parois
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FAURE, MICHELIN CLAIRE. "Couplage d'une onde electromagnetique avec une structure filaire partiellement enterree." Clermont-Ferrand 2, 1991. http://www.theses.fr/1991CLF21325.
Full textAbstract:
L'etude rigoureuse de la diffraction par des structures filaires en partie situees dans un demi-milieu dissipatif est basee sur une equation integrale de type electrique du domaine frequentiel. La methode de galerkin utilisant des fonctions triangle est necessaire a la resolution numerique de cette equation. La determination des courants induits sur la structure necessite l'evaluation de la matrice impedance. Le calcul des elements de cette matrice pose des problemes numeriques lies a la mise en application de la methode des moments, mais aussi a la presence d'integrales de sommerfeld. L'evaluation de ces integrales utilise la methode d'integration le long de l'axe reel. Enfin, les resultats obtenus dans le cas particulier d'une structure en l permettent d'une part de valider les methodes utilisees, et d'autre part de faire apparaitre certaines approximations possibles
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Charley, Jacques. "Intensimetrie en conduite. Prise en compte du couplage fluide-structure." Paris, ENSAM, 1993. http://www.theses.fr/1993ENAM0031.
Full textAbstract:
La modelisation d'un element d'une canalisation rectiligne avec prise en compte du couplage fluide-structure, conduit a une formulation d'une matrice de transfert reliant les fluctuations de pression, de debit, de deplacement axial et d'effort normal dans deux sections droites de la conduite. Cette formulation matricielle est exploitee pour la mise en uvre d'une nouvelle technique d'intensimetrie a quatre capteurs qui permet de determiner le vecteur d'etat dans une section avec une qualite largement amelioree par rapport aux techniques anterieures
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Rieutord, Pierre. "Comportement dynamique des rotors de turbomachines avec couplage fluide structure." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0007.
Full textAbstract:
L'étude menée concerne les problèmes d'interactions fluide - structure dans le cadre de la dynamique des lignes d'arbres de machines tournantes présentant une symétrie cyclique. La méthode développée utilise une modélisation par éléments finis tridimensionnels. La taille des systèmes généré par cette modélisation étant très importante elle est réduite en utilisant la propriété de symétrie cyclique puis par passage en base modale à l'arrêt. Les systèmes finaux obtenus sont de faible taille et peuvent être résolus à l'aide de moyens informatique standard. La technique modale de couplage mise en place permet de prendre en compte précisément les efforts hydrodynamiques tout en conservant une bonne séparation des modèles fluides et structures. La méthode est validée et son application, à un ensemble roue de compresseur centrifuge - arbre d'essai monté sur palier lisse, permet d'illustrer l'influence de la flexibilité des différents éléments (roue, arbre) sur le comportement dynamique global du système<br>The study concerns fluid-structure interaction problems within the frame of rotating machinery cyclic symmetrical shaft lines. The method developed uses a three dimensional finite element model. The size of the systems generated is reduced using both properties of cyclic symmetry and the modal basis at rest. The final systems are small and can be solved using standard computers. The associated modal coupling technique developed takes into account hydrodynamic load accurately while maintaining good wheel-shaft assembly mounted on bearing outlines the influence the flexibility of the different elements (shaft, wheel) the dynamic behavior of the over all system
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Benaouicha, Mustapha. "Contribution au développement d'algorithmes de couplage en interaction fluide-structure." La Rochelle, 2007. http://www.theses.fr/2007LAROS205.
Full textAbstract:
Ce mémoire est une contribution aux études de problèmes d'Interaction Fluide-Structure (IFS). Le code Castem est utilisé afin de créer un outil numérique libre et accessible pour traiter, dans sa globalité, le problème de modélisation d'un barrage ou réservoir souple flottant. Dans un premier temps, nous avons effectué la validation de Castem en absence de couplage fluide-structure. Nous avons considéré une discrétisation spatiale en éle��ments finis des équations de Navier-Stokes adimensionnelles, le schéma d'Euler implicite pour la discrétisation en temps et la méthode de projection pour le couplage vitesse-pression. La validation s'est portée sur des cas d'écoulement laminaire autour d'un cylindre de section circulaire et carrée. Les résultats obtenus (nombre de Strouhal, coefficients de traînée et de portance, …) sont très proches des résultats expérimentaux ou issus d'autres calculs numériques réalisés avec d'autres codes de calcul. Ensuite, nous avons procédé à la mise en œuvre des algorithmes de couplage Fluide-Structure sur plusieurs configurations, en laissant les mêmes caractéristiques des schémas de discrétisation des équations du fluide que précédemment. Dans ce cas, on utilise la formulation ALE pour les équations du fluide. Nous avons étudié les oscillations, forcées et libres, d'un cylindre dans un domaine fluide annulaire, en considérant les cas d'un fluide parfait puis d'un fluide visqueux. Dans le cas des oscillations forcées où le mouvement harmonique du cylindre est imposé, les résultats obtenus (coefficient de masse ajoutée, efforts fluides sur le cylindre, …) comparés aux résultas données par les modèles de Fritz, dans le cas d'un fluide non visqueux, et Sinyavaski ou Chen, dans le cas d'un fluide visqueux, sont assez précis. Dans le cas des oscillations libres où le mouvement du cylindre est déterminé par l'action couplée fluide-solide, nous avons constaté que l'algorithme de couplage implicite est celui qui prédit le mieux les oscillations de la structure. Nous étions néanmoins contraint d'introduire des sous-pas de temps pour le solide afin d'obtenir de meilleurs résultats. Le code développé dans Castem, a été aussi testé avec succès pour prédire les phénomènes liés au cas d'un cylindre en oscillations dans un écoulement laminaire incompressible (accrochage fréquentiel, modes d'émission de tourbillons, …). Pour l'application, une configuration proche de l'objectif initial de la thèse, qui est la modélisation des barrages flottants et réservoirs souples, a été traitée. L'objet de cette application est l'étude du déplacement d'un anneau complètement immergé dans un fluide en écoulement laminaire et amarré par un câble à la paroi inférieure du domaine fluide. Enfin, une introduction à une méthode de réduction de modèle en Interaction Fluide-Structure, la POD, est présentée. Il s'agit d'une méthode déjà utilisée en mécanique des fluides et en mécanique des structures mais en stade de développement en IFS. Elle a été appliquée à certaines configurations étudiées précédemment et les résultats obtenus sont prometteurs<br>The main of this thesis is a contribution to the Fluid-Structure Interaction problems studies. The Castem code is used in order to create a free and accessible numerical tool to treat from its every angle , the problem of modeling of a floating barrage or flexible tank. Initially, we made the validation of Castem in absence of fluid-structure coupling. We considered a finite elements space discretization of the adimensional Navier-Stokes equations, the implicit Euler scheme for the time discretization and the projection method for the velocity-pressure coupling. The validation concerns the laminar flow around a cylinder of circular and square section cases. The obtained results (Strouhal number, leaft and drag coeffecients,. . . ) are very close to the experimental results or those coming from other numerical codes. Then, we proceeded to the implementation of the Fluid-Structure coupling algorithms on many configurations. The same characteristics, as previously, of the fluid equations discretization schemes are conserved. In this case, the ALE formulation of the fluid equations is used. We studied the forced and free oscillations, of a cylinder in an annular fluid domain, by considering the viscous and nonviscous fluid cases. In the forced oscillations case where the harmonic movement of the cylinder is imposed, the obtained results (added mass coefficient, fluid efforts on the cylinder,. . . ) compared with the resultes obtained from the Fritz model, in the nonviscous fluid case, and Sinyavaski or Chen models, in the viscous fluid case, is rather precise. In the free oscillations case of the cylinder, where its movement is determined by the coupled action fluid-solid, we noted that the implicit coupling algorithm is that which predicts the best oscillations of the structure. We were nevertheless constrained to introduce time under-steping for the solid in order to obtain better results. The code developed in Castem, was also successfully tested to predict the phenomena related to a laminar incompressible fluid flow across a cylinder in oscillation case (occurrence of lock on, emission modes of swirls,. . . ). A treated application is a configuration close to the initial objective of the thesis, which is the modeling of the floating barrage or flexible tank. The main of this application is to study of the displacement of a completely immersed ring in a laminar fluid flow and moored by a cable to the lower boundary of the fluid domaine. Finally, an introduction to a model reduction method applied to the Fluid-Structure Interaction problems, the POD method, is presented. It concerns a method already used in fluid mechanics and structure mechanics but in development stage in FSI. It was applied to some previously studied configurations and promising results are obtained
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Mege, Romain. "Solutions analytiques en dynamique non-linéaire avec couplage fluide-structure." Thesis, Paris Est, 2013. http://www.theses.fr/2013PEST1126/document.
Full textAbstract:
Avec la hausse des niveaux de dimensionnement sismique il est devenu nécessaire de limiter les chargements internes dans les structures, notamment en utilisant des dispositifs glissants. Ces dispositifs plafonnent les efforts internes en déclenchant un glissement de la structure. Il devient cependant nécessaire d'estimer l'amplitude des déplacements de corps rigide, notamment pour les structures stockées dans des réservoirs. Dans ce cas, il est nécessaire de prévenir les impacts entre la structure glissante et les bords du réservoir pour contrôler les risques de fuite. Parmi les structures glissantes immergées, on citera les ponts, les structures côtières en maçonnerie, les râteliers de stockage de combustible nucléaire, etc...Les équations de dynamique associées au comportement de ces structures sont non-linéaires et nécessitent l'utilisation de simulations numériques coûteuses en temps de calcul et ne permettant pas de faire des études de sensibilité rapides. On propose donc une méthode de résolution quasi-analytique de ces équations en traitant dans un premier temps, l'évaluation analytique des matrices de masses ajoutées du couplage fluide-structure, dans un second temps, une méthode de résolution quasi-analytique du glissement d'une structure quelconque immergée dans un fluide avec une actualisation de la géométrie de lames d'eau. Les résultats obtenus présentent une bonne adéquation avec des simulations numériques et offrent un temps de calcul quasiment instantané compatible avec une étude paramétrique ou stochastique de ces structures<br>As the seismic loadings are increasing in accordance to the recent regulations regarding Earthquake design, the use of sliding devices in structures is becoming more common. These devices limitate the internal forces by creating a rigid body sliding. It is then necessary to estimate the global displacement of the structure, especially concerning structures that are immersed in a reservoir. In this case, the displacement must be well estimated in order to prevent impacts between the sliding structure and the boundaries of the reservoir. We can find such structures in : bridges, costal structures in brick and masonry, or in the nuclear industry with the underwater fuel storage racks, ...The governing equations for the behaviour of these structures are non linear and must be solved using time-consuming computer simulations which are not fit for a stochastic study. Our method consists in, firstly, evaluating analytically the added masses of the fluid-structure interaction, secondly, a semi-analytical solving of the governing equations including the updating of the dimensions of the fluid layers surrounding the sliding structure. The results of this new method are in accordance with the numerical simulations and can be obtained in a short time (1 or 2 seconds) which offers the possibility to make a stochastic analysis of the non linear behaviour
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Nastar, Maylise. "Couplage entre structure électronique et structure cristalline : effet sur quelques propriétés des métaux de transition /." Gif-sur-Yvette : Service de documentation et d'édition multimédia, Centre d'études de Saclay, 1995. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb35789647d.
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Nastar, Maylise. "Couplage entre structure electronique et structure cristalline : effet sur quelques proprietes des metaux de transition." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066659.
Full textAbstract:
Nous presentons des calculs de diverses proprietes des metaux de transition a partir d'un modele de liaisons fortes. Nous mettons en evidence le role de la structure electronique, en presentant en fonction du remplissage en electrons d, les variations des stabilites relatives, des proprietes elastiques et des energies de formation de lacune. Les variations des constantes elastiques de cisaillement pur des structures cubiques a faces centrees (cfc), cubiques centrees (cc) et hexagonales compactes (hc), s'ecartent fortement d'une variation de type parabolique observee pour le module de compressibilite. Les tendances generales sont en tres bon accord avec les donnees experimentales et les calculs ab initio. En particulier, le modele decrit parfaitement le fort durcissement des constantes c' et c#4#4 des elements cfc de la colonne 9 (rh) et celui de la constante c' des elements cc entre la colonne 4 (zr) et la colonne 6 (mo). L'energie de formation de la lacune dans la structure cc varie fortement en fonction du remplissage et presente un maximum tres marque au voisinage du remplissage des elements de la colonne 6. Cet effet du remplissage explique en partie les fortes diminutions du coefficient d'autodiffusion entre la colonne 4 et la colonne 6. Nous montrons que le pseudo-gap de la densite d'etats de la structure cc est a l'origine du durcissement de la constante c' ainsi que du phonon nt#10,-1,1, de l'augmentation des differences d'energies cc-hc et cfc-hc et de la forte augmentation de l'energie de formation de la lacune entre zr et mo. En utilisant la methode de recursion, nous constatons que les principales tendances des grandeurs etudiees sont reproduites avec peu de moments de la densite d'etats (environ 6). En revanche, des details comme les singularites des constantes elastiques, n'apparraissent qu'avec un calcul exact de la densite d'etats
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Poutous, Cécile. "Modélisation asymptotique et analyse numérique d'un problème de couplage fluide-structure." Phd thesis, Université de Pau et des Pays de l'Adour, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00131977.
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Quelles sont les déformations et les contraintes que subissent une structure gonflée précontrainte lorsqu'elle est soumise à des perturbations de son environnement extérieur? Cette thèse répond à cette interrogation dans le cas d'un lobe formé de deux membranes orthotropes, fixées sur leurs longueurs à deux axes rigides, successivement rectilignes puis légèrement arrondis, et sur leurs largeurs à des arcs de cercle également rigides. L'intérieur est gonflé par un gaz supposé parfait.<br /> A partir d'une modélisation mécanique en élasticité linéaire, nous avons établi un modèle mathématique rigoureux en 3D. Puis en faisant tendre l'épaisseur des membranes vers zéro, nous avons obtenu un modèle asymptotique 2D, bien posé pour certaines forces, dites admissibles, dans des espaces obtenus par complétion. Nous avons alors démontré que la suite des valeurs moyennes dans l'épaisseur des solutions des problèmes 3D converge fortement vers l'unique solution du problème asymptotique. Nous avons de plus mis en évidence des conditions suffisantes d'admissibilité des forces extérieures.<br /> L'analyse numérique du modèle asymptotique a montré que les estimations d'erreur a priori se font dans la norme de l'énergie. Ce qui, comme l'ont confirmé quelques essais numériques, ne va pas sans poser de problèmes quand on s'intéresse aux déplacements, mais est tout à fait satisfaisant du point de vue des contraintes.
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Vullierme-Ledard, Martine. "Problèmes asymptotiques de l'hydrodynamique navale linéarisée et du couplage fluide-structure." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37610686s.
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Vullierme-Ledard, Martine. "Problèmes asymptotiques de l'hydrodynamique navale linéarisée et du couplage fluide-structure /." Paris : Ecole nationale supérieure de techniques avancées, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb34997261s.
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Vullierme-Ledard, Martine. "Problemes asymptotiques de l'hydrodynamique navale linearisee et du couplage fluide-structure." Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066665.
Full textAbstract:
Etude de frequences propres et des frequences de diffusion d'onde pour le mouvement sur la houle et pour des mouvement couples d'un solide elastique et d'un fluide incompressible a surface libre. Theorie de la diffusion d'onde pour le probleme linearise des mouvements d'un fluide dans un ocean infiniment profond, en presence d'un obstacle rigide et fixe. Demonstration du principe d'amplitude limite pour le probleme d'hydrodynamique navale a l'exterieur d'un obstacle fixe et pour le couplage entre un solide elastique et un fluide de compressible infini
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Kaddouri, Abdel Hakim. "Activite de composes a structure definie en couplage oxydant du methane." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1990. http://www.theses.fr/1990STR13130.
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Le couplage oxydant du methane en hydrocarbures superieurs (principalement les c#2) a ete etudie sur des catalyseurs de structure definie. Les catalyseurs utilises sont tous a base de terres rares. La combinaison d'alcalins (li ou na) avec une terre rare dans une structure definie, confere au catalyseur une selectivite en c#2 hydrocarbures importante et un vieillissement plus long que celui des systemes impregnes. En effet l'alcalin est retenu dans la structure, sa volatilite est diminuee. La nature du precurseur de depart a un effet important sur la selectivite en c#2 mais pas sur l'activite des systemes lnlio#2. La substitution d'elements actifs (cao, mgo ou sro) sur les reseaux lnlio#2 permet d'ameliorer considerablement la selectivite en c#2 hydrocarbures. Dans les systemes lnox, l'action des halogenes (cl et br) favorise la formation de l'ethylene par rapport a l'ethane. Le systeme la#2#-#xy#xo#3 (x=0. 5) existe sous deux formes: la bixbyite (coordinence en oxygene 6) et perovskite (coordinence en oxygene 12). Il indique qu'une coordinence elevee de 12 est nefaste pour le couplage dimerisant du methane car elle conduit a l'oxydation totale. L'energie de liaison cocation-oxygene (ti-o, zr-o, sn-o, ge-o) et/ou l'energie de liaison terre rare-oxygene affectent activite et selectivite des systemes pyrochlores de la forme ln#2b#2o#7. En effet la coordinence optimale en oxygene de 8 et la faible energie de liaison cocation-oxygene et/ou une energie de liaison terre rare-oxygene, sont les parametres qui conferent aus systemes pyrochlores ln#2b#2o#7 des rendements en c#2 eleves (20% dans le cas b=sn)
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Lefrançois, Emmanuel. "Modèle numérique de couplage fluide-structure avec application aux moteurs fusée." Rouen, 1998. http://www.theses.fr/1998ROUES061.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur le développement d'un modèle numérique de couplage fluide-structure par la méthode des éléments finis. Un code structure y est développé afin de pouvoir prendre en compte les non linéarités géométriques induites par les grands déplacements et grandes rotations. Un élément de type poutre bidimensionnelle et un autre de type coque axisymétrique y sont développés. Le code fluide simule quant à lui des écoulements de fluides parfaits, non visqueux et compressibles. La prise en compte de la déformation de certaines parois est faite par l'adoption d'un maillage dynamique. Le respect d'une loi de consistance géométrique permet d'éviter ainsi toute distorsion excessive du maillage fluide. Une technique de capture de chocs est de plus associée pour stabiliser le schéma. Le code fluide est développé aussi bien pour des écoulements bidimensionnels qu'axisymétriques. Les deux codes sont ensuite valides avec succès sur de nombreux cas-tests. Un cas particulièrement intéressant d'application des maillages dynamiques y est mené par l'étude du phénomène de booming noise généré par l'entrée d'un train à grande vitesse dans un tunnel. Le couplage des deux codes s'effectue par le biais du calcul parallèle avec l'utilisation des bibliothèques de calcul PVM et d'une architecture du type master-slaves. Il se base sur une alternance des calculs fluide et structure avec remise à jour des données entre chaque code par le biais d'un message passing. Le couplage est validé par la détection numérique des conditions critiques de flutter. Un calcul de couplage fluide-structure est ensuite appliqué au cas d'un moteur fusée pour différentes configurations physiques, amenant aussi bien à des états en petits déplacements qu'en grands déplacements et grandes rotations. Une extension aux méthodes de développement spectral selon la direction azimutale est enfin proposée comme étape intermédiaire avant un développement tridimensionnel.
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Dangla, Patrick. "Couplage éléments finis équations intégrales en élastodynamique et interaction sol-structure." Marne-la-vallée, ENPC, 1989. http://www.theses.fr/1989ENPC8908.
Full textAbstract:
La méthode couplée éléments finis équations intégrales que nous développons dans ce travail s'applique aux problèmes d'interaction dynamique sol-structure. En déformation plane on décrit une méthode de régularisation des intégrales singulières et des approximations des champs de déplacement et de contrainte aux interfaces planes et infinies des demi-espaces. La méthode des équations intégrales est développée pour les problèmes dont la géométrie est à symétrie de révolution autour d'un axe vertical, les champs de déplacement et de contrainte étant décomposes en série de Fourier par rapport à la coordonnée angulaire. On propose ensuite deux méthodes de couplage éléments finis équations intégrales. On note notamment la possibilité de modéliser d'une part un comportement non linéaire du matériau et d'autre part une géométrie localement tridimensionnelle. La méthode est appliquée à trois problèmes originaux. Le premier est un problème d'interaction sol-structure. Il s'agit, dans le cas de la déformation plane, d'un mur élastique de hauteur h de largeur h, fixe sur une fondation rigide semi-circulaire encastrée dans un demi-espace élastique et dans le cas tridimensionnel d'une tour cylindrique de hauteur h, de diamètre h fixée sur une fondation rigide semi-sphérique encastrée dans un demi-espace élastique. Dans les deux cas ce système est soumis à des ondes planes de type p, sv et de Rayleigh. La deuxième application a pour objectif la validation expérimentale du modelé numérique. L'expérience considérée est la transmission des vibrations par les tunnels ferroviaires. La troisième application proposée concerne la détermination des indépendances dynamiques en tête de pieu en vue d'établir et de justifier la définition d'un modèle rhéologique simple d'interaction sol-pieu en pointe.
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Sengissen, Aloïs Poinsot Thierry. "Simulation aux grandes échelles des instabilités de combustion vers le couplage fluide/structure /." Toulouse : INP Toulouse, 2007. http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000246.
Full text
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Trotsenko, Vasily. "Couplage magnéto-électrique dans des ferrites et des manganites de structure perovskite." Thesis, Amiens, 2018. http://www.theses.fr/2018AMIE0011.
Full textAbstract:
Le but de la présente thèse est d'étudier la dynamique des réseaux de ferrites Bi1-xAxFeO3(A= Sr, Ca) et de manganites La1-хСахМnОЗ et Pr1-хCaхMnO3. Dans ces systèmes les paramètres d'ordres électrique et magnétique sont en compétition. Afin d'identifier les mécanismes microscopiques de l'ordre magnétique et électrique dans ces systèmes, une étude de diffraction des rayons X a été menée pour mettre en évidence l'effet de la substitution aliovalente sur les changements de la structure. L'évolution de la symétrie cristalline dépend non seulement de la concentration de l'élément de substitution, mais aussi de sa nature (Sr ou Ca). Les spectroscopies Raman, infrarouge, Mössbauer et XPS ont été utilisées comme des techniques appropriées pour étudier les excitations de réseau dans les systèmes étudiés où les ordres polaires et magnétiques devraient coexister. Afin de mieux comprendre les effets de contrainte et de taille sur les mécanismes microscopiques de l'ordre magnétique et électrique dans la même phase, des films épitaxiés de certaines phases sélectionnées ont été élaborés par la technique d'ablation laser pulsé sur des substrats de SrTiO3 (STO), MgO et MgO tamponné par STO. Nos résultats confirment la coexistence de l'état antiferromagnétique de charge-ordonné et de phases ferromagnétiques métalliques avec la compétition entre les interactions de super échange et de double échange. Dans ce travail, les conditions de coexistence des structures magnétiques et électriques se sont avérées dépendre des substitutions de cations ainsi que de la méthode de synthèse des échantillons sous forme céramique ou films minces<br>The aim of the present thesis is to study the lattice dynamics of ferrites Bi1-xAxFeO3 (A= Sr, Ca) and manganites La1-хСахМnОЗ and Pr1-хCaхMnO3 systems subject of competitive electric and magnetic order parameters. To identify the microscopic mechanisms of both magnetic and electric ordering in these systems, usual x-ray diffraction study has been conducted to highlight the effect of aliovalent substitution on the structural changes. The evolution of crystal symmetry was found to depend not only to the concentration of substituting element but also to its nature (Sr or Ca). Raman and infrared and of sub-THz, Mössbauer, and XPS were used as appropriate spectroscopic techniques for studying the lattice excitations in the studied systems where polar and magnetic orders expected to coexist. In order to shed more light on strain- and size effects on the microscopic mechanisms of both magnetic and electric ordering in the same phase, epitaxial films of some selected phase were grown by pulse laser deposition on SrTiO3(STO), MgO, and MgO buffered STO substrates. Our results confirm the coexistence of charge–ordered antiferromagnetic state and ferromagnetic metallic phases with the competition between super-exchange and double-exchange interactions. In this work, the conditions of coexistence of magnetic and electric structures were found to depend on the cation substitutions as well as on the method of sample elaboration either in ceramics or in thin films forms
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Milcent, Thomas. "Une approche eulérienne du couplage fluide-structure : analyse mathématique et applications en biomécanique." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00399435.
Full textAbstract:
L'interaction d'une structure élastique et d'un fluide incompressible intervient dans de nombreux phénomènes physiques. C'est le cas en biomécanique où une vésicule biologique se déforme dans un fluide. Nous considérons une formulation eulérienne de la méthode de frontière immergée. Une fonction level set est utilisée afin de capturer l'interface et de prendre en compte une partie de l'élasticité de la membrane. La première partie est consacrée à un théorème d'existence local en temps pour ce modèle. Nous ajoutons au modèle une énergie de flexion dépendant de la courbure qui permet en particulier d'obtenir les formes d'équilibre des vésicules. Dans la deuxième partie nous comparons différentes méthodes d'optimisation de formes pour calculer la force associée à cette énergie. Nous prouvons que ces approches conduisent à des résultats identiques. En application, nous présentons dans la dernière partie des simulations numériques de formes d'équilibre et de cisaillement de vésicules.
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Cerqueira, Stéphane. "Étude du couplage aéro-mécanique au sein des moteurs à propergol solide." Thesis, Paris, ENMP, 2012. http://www.theses.fr/2012ENMP0011/document.
Full textAbstract:
Les Moteurs à Propergol Solide sont le siège d'instabilités de combustion qui se manifestent par des fluctuations de la pression interne et, en conséquence, de la poussée induite. Les phénomènes oscillatoires observés résultent d'un couplage entre l'acoustique de la chambre de combustion et une ou plusieurs instabilités hydrodynamiques de l'écoulement interne.Dans cette thèse, on s'intéresse à l'étude de l'écoulement induit par injection pariétale en géométrie axisymétrique. Plus particulièrement, on se concentre sur l'interaction qui peut avoir lieu entre cet écoulement et une structure : les Protections Thermiques de Face.Une étude expérimentale reposant sur le montage gaz froid VALDO de l'ONERA, modélisation représentative des MPS P230, a permis d'examiner l'influence d'obstacles, rigides et en élastomère, sur les instationnarités de l'écoulement. Le caractère instable de l'écoulement induit par injection pariétale est alors confirmé et le rôle primordial joué par les PTF sur les fréquences émergeant au sein de l'écoulement a été identifié.L'analyse de stabilité linéaire de l'écoulement, conduite en approche globale, permet l'étude de sa dynamique en tant qu'amplificateur de bruit. Les m¶mécanismes mis en jeu dans l'instabilité de l'écoulement induit par injection pariétale ainsi que son interaction complexe avec la couche de cisaillement issue de l'obstacle sont analysés. La réponse de l'écoulement à un forçage harmonique est alors examinée à la lumière des résultats expérimentaux.Cette étude a été complétée par une approche numérique de l'Interaction Fluide-Structure sur une configuration jugée critique. Une étape préliminaire à la simulation multi-physique est l'élaboration d'un modèle réaliste du comportement des PTF en élastomère. L'identification et la prise en considération des mécanismes propres aux élastomères dans la loi de comportement est ainsi détaillée. Les résultats issus des simulations sont confrontés aux résultats expérimentaux et rendent possible la validation d'un scénario de couplage dédié à l'Interaction Fluide-Structure au sein des MPS<br>Fluid Structure Interaction of an inhibitor with the internal flow induced by wall injection was studied in an axisymmetric cold flow apparatus. Experiments were carried out over a wide range of injection velocities in order to underline how the obstacle not only modifies the mean flowfield but also its entire dynamic behaviour.The resulting instability (from the interaction of the unstable shear layer with the Taylor-Culick flow) exhibits a significant shift with respect to the Taylor-Culick instability and therefore emphasizes the strong impact of the inhibitor on hydrodynamics.The mecanisms responsible of such behaviour are studied in this thesis with the help of global linear stability analysis and multi-physics numerical computations
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Delaunay, Franck. "Structure des états du 11Be excités par la réaction d(10Be,p) 11Be." Paris 6, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004292.
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Monasse, Laurent. "Analyse d'une méthode de couplage entre un fluide compressible et une structure déformable." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00658152.
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Dans cette thèse, nous avons étudié la simulation numérique des phénomènes d'interaction fluide-structure entre un fluide compressible et une structure déformable. En particulier, nous nous sommes intéressés au couplage par une approche partitionnée entre une méthode de Volumes Finis pour résoudre les équations de la mécanique des fl uides compressibles et une méthode d'Éléments discrets pour le solide, capable de prendre en compte la fissuration. La revue des méthodes existantes de domaines fictifs ainsi que des algorithmes partitionnés couramment utilisés pour le couplage conduit à choisir une méthode de frontières immergées conservative et un schéma de couplage explicite. Il est établi que la méthode d'Éléments Discrets utilisée permet de retrouver le comportement macroscopique du matériau et que le schéma symplectique employé assure la préservation de l'énergie du solide. Puis nous avons développé un algorithme de couplage explicite entre un fluide compressible non-visqueux et un solide indéformable. Nous avons montré des propriétés de conservation exacte de masse, de quantité de mouvement et d'énergie du système ainsi que de consistance du schéma de couplage. Cet algorithme a été étendu au couplage avec un solide déformable, sous la forme d'un schéma semi-implicite. Cette méthode a été appliquée à l'étude de problèmes d'écoulements non-visqueux autour de structures mobiles : les comparaisons avec des résultats numériques et expérimentaux existants démontrent la très bonne précision de notre méthode.
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Chemin, Sébastien Lachi Mohammed. "Etude des interactions thermiques fluide-structure par un couplage de codes de calcul." Reims : S.C.D. de l'Université, 2006. http://scdurca.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000555.pdf.
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Chemin, Sébastien. "Etude des interactions thermiques fluide-structure par un couplage de codes de calcul." Reims, 2006. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000555.pdf.
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Dans cette thèse, nous présentons le couplage thermique entre un code Navier-Stokes de type volumes finis avec un code de conduction de type éléments finis. Ce couplage a été réalisé au moyen de la bibliothèque informatique MpCCI. Le couplage entre les deux codes est effectué à l'interface par l'intermédiaire de conditions de raccord ou conditions aux limites thermiques. Ces conditions font intervenir des coefficients de couplage à l'interface et associés au milieu fluide et au milieu solide. Dans le cadre du couplage thermique en régime permanent, l'étude de la stabilité des conditions de raccord permet de définir les coefficients de couplage optimaux en terme de stabilité et de convergence. La méthode de couplage a été validée sur un cas élémentaire et sur des configurations industrielles. La deuxième partie est consacrée à l'étude du couplage en régime transitoire. Un algorithme de couplage original a été mis en oeuvre et répond à un certain nombre de besoins industriels. Cet algorithme consiste à filtrer les hautes fréquences, ce qui revient à considérer le fluide comme stationnaire à chaque instant de couplage. L'algorithme instationnaire a été validé expérimentalement sur le cas d'un écoulement sur une plaque plane<br>In this thesis, a conjugate heat transfer procedure between a finite-volume Navier-Stokes solver and a finite-element conduction solver is presented. The coupling has been performed through the MpCCI library and thermal boundary conditions, on the coupling surfaces. These conditions define two coupling coefficients connecting both the fluid and the solid domain. The first part describes the fluid-solid thermal steady state coupling. The stability analysis of the boundary conditions highlights the most efficient coefficients in terms of stability and convergence. As a consequence, a steady state algorithm has been implemented. It corresponds to an iterative procedure between the Navier-Stokes solver and the heat conduction solver. Thanks to the MpCCI library, the thermal quantities (heat flux, temperature) are exchanged between each solver until the thermal steady state is reached in both the fluid and the solid domains. This coupling method has been validated on a simple case, namely a flat plate, and two industrial cases, a flow around a turbine blade and an effusion cooling system. The second part of this thesis is dedicated to the fluid-solid thermal transient coupling. An original coupling algorithm applied to industrial problems is described. This algorithm corresponds to an iterative procedure between a steady state fluid description and a transient solid description. The experimental setup consists of an interaction between a steady flowfield and a transient heat conduction in a flat plate
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Huvelin, Fabien. "Couplage de codes en interaction fluide-structure et applications aux instabilités fluide-élastiques." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10130/document.
Full textAbstract:
La thèse porte sur le développement d'un couplage entre un code de mécanique des fluides et un de code mécanique des structures afin de modéliser le départ en instabilité d'une structure soumise à un chargement fluide-élastique. Dans un premier temps, la méthodologie de couplage est présentée. Celle-ci englobe les modèles de couplage permettant de résoudre le décalage lié à une résolution partitionnée des équations fluide et structure, les méthodes de déformation de maillage afin de permettre aux deux milieux de rester en contact et les méthodes de projections afin de transférer les données d'un domaine à l'autre Dans un second temps, une étude semi-analytique est menée sur les schémas de couplage partitionnés. Le cas de deux cylindres vibrant dans un fluide parfait au repos est étudié pour lequel une solution analytique en termes de conservation de l'énergie est connue. Ce cas permet de tester un ensemble de schémas et de vérifier leur bon comportement quant à la conservation de l'énergie du domaine étudié. Il permet également de quantifier l'erreur liée au code de calcul. Dans un troisième temps, une étude sur l'instabilité d'une structure flexible soumise à un écoulement interne est menée. Elle démontre que la structure part en instabilité à partir d'une certaine vitesse d'écoulement. Ce cas est repris afin d'introduire une méthode d'incertitude. Le but est de montrer la possibilité d'utiliser la méthode du chaos polynomial afin d'étudier une probabilité de dépassement de seuil (le départ en instabilité de la structure) lorsqu'une variable en entrée est incertaine. Dans un dernier temps, une étude sur les faisceaux de tubes est menée. Des études sont menées avec un unique tube mobile ou un ensemble de tubes mobiles. Des simulations sont réalisées avec un fluide au repos afin de comparer les résultats à des données analytiques et numériques. Puis des simulations sous écoulements sont réalisées afin de montrer afin de mettre en évidence le départ en instabilité des structures qui varie selon le nombre de tubes mobiles<br>The PhD deals with coupling between a fluid mechanics and a structure mechanism code in order to simulate the instabilities departure of flow induced vibrations. Firstly, methodology is presented: coupling scheme which allows staggered procedure, mesh deformation in order to aIIow interface tracking and exchange of information for non-matching interface. Secondly, a study on staggered procedure is performed with the case of two moving cylinders in a quiescent fluid. Results are compared to an analytical solution in order to check the coupling scheme behaviour and in order to quantify the energy conservation of the code. Thirdly, the stability of a pipe conveying tluid is performed. Results show the instability departure of the structure for a critical velocity. The uncertainty management is applied on this case in order to study the over threshold probability (instability departure) when an input variable is uncertain. Finally, the coupling is applied to tube bundles. Cases with one and several moving tubes are performed. Cases with quiescent fluid are compared results to analytical and numerical results. Flow simulations show instability departure which differ when one or several moving tubes are used
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Sengissen, Aloïs. "Simulation aux grandes échelles des instabilités de combustion : vers le couplage fluide / structure." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2006. http://oatao.univ-toulouse.fr/7428/1/sengissen1.pdf.
Full textAbstract:
Afin de pouvoir satisfaire aux normes de pollutions, les turbines à gaz actuelles sont contraintes à fonctionner dans un régime pauvre. Le mode de combustion qui en résulte peut présenter des instabilités susceptibles de dégrader la durée de vie des composants de la structure. Malheureusement, ces instabilités sont totalement imprévisibles à l'aide des méthodes d'ingénierie classiques. Le but de cette thèse est de démontrer le potentiel de l'approche de la Simulation aux Grandes Echelles (LES) pour prédire ces instabilités et évaluer leur impact sur la structure. Avant de procéder au couplage proprement dit, de nombreux phénomènes sont à éclaircir, tels que le rôle des fluctuations de richesse dans le caractère instationnaire de la réaction, ou l'influence des conditions limites thermiques sur les régimes instables. Ce travail de thèse montre une validation de la LES sur un brûleur-test développé spécifiquement à l'Université of Twente (Pays bas) dans le cadre du projet Européen DESIRE. Après comparaison avec les données expérimentales (LDV et chemiluminescence CH*), nous démontrerons l'influence des conditions limites thermiques non seulement sur la fréquence mais aussi sur l'amplitude des modes instables. Ensuite, il sera mis en évidence que les ondes acoustiques se propageant dans les conduits d'air lors du forçage de la ligne de fuel modifient de façon significative la perturbation de richesse réellement perçue par la flamme. Sa réponse sera en outre caractérisée en détail (linéarité). Enfin, les résultats d'un prototype de couplage entre la LES (AVBP) et un code de structure (ANSYS) seront présentés.
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Servera, Gaëlle. "Développement d'une méthodologie de couplage dynamique-aérodynamique pour les rotors d'hélicoptère." Orléans, 2002. http://www.theses.fr/2002ORLE2040.
Full textAbstract:
L'aspect rotatif de la voilure d'un hélicoptère nécessite d'articuler les pales du rotor pour rendre pilotable l'appareil. Les positions angulaires de chaque articulation sont inconnues et déterminées de sorte que le rotor génère des efforts globaux de portance et de propulsion donnés. On parle alors d'équilibre global du rotor. Par ailleurs, les pales subissent des déformations non négligeables sous l'influence des efforts extérieurs. Inversement, ces déformations modifient directement les efforts aérodynamiques. Les pales d'un hélicoptère sont donc le lieu d'importantes interactions fluide-structure. Jusqu'à présent, les méthodes calculaient le mouvement et les déformations des pales en supposant l'aérodynamique 2D quasi-stationnaire. L'étude de nouvelles approches permettant de calculer la dynamique du rotor sous l'influence d'une aérodynamique plus précise, 3D et instationnaire, fait l'objet de cette thèse. La première méthode appliquée est une approche dite de ± couplage faible α, développée au cours de précédentes recherches. Elle consiste à corriger les efforts aérodynamiques 2D par des efforts 3D calculés en résolvant les équations d'Euler (code CFD). Cette méthode originale permet de calculer l'équilibre global du rotor en tenant compte d'efforts aérodynamiques précis. Cependant, les effets d'une réponse à chaque pas de temps de la structure aux efforts aérodynamiques 3D ne sont pas pris en compte. Pour cela, une nouvelle méthode dite de ± couplage fort α a été développée. Afin d'analyser le principe d'un échange à chaque pas de temps entre dynamique et aérodynamique, une étude simple sur le cas d'un profil oscillant a été menée. Les résultats obtenus ont permis d'étendre la méthode au cas 3D. Une comparaison entre les deux approches de couplage a alors été effectuée afin de déterminer quelle méthode de couplage est la mieux adaptée à différents cas de vols étudiés.
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El, Zaizi Abdelwahed. "Couplage carbonylant direct de l'iodobenzène en benzophénone par [HFe(CO)4][n-Bu4N]." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30024.
Full textAbstract:
L'examen de la bibliographie permet de constater qu'aucun systeme catalytique ne permet la synthese de diarylcetones par carbonylation directe de derives halogenes aromatiques. Nous avons developpe un systeme biphasique fe(co)#5/ naoh aq/ c#6h#6/ n-bu#4nbr permettant le couplage carbonylant direct de l'iodobenzene en benzophenone (rendement: 85%), sous pression atmospherique de monoxyde de carbone, en utilisant une quantite semi-catalytique (30%) de fe(co)#5. L'extension aux iodobenzenes substitues a ete realisee. Ce systeme permet la synthese des diarylcetones symetriques correspondantes avec de bons rendement dans un certain nombre de cas. Une etude mecanistique approfondie a permis de demontrer que cette reaction met en jeu, en premier lieu, un transfert monoelectronique de hfe(co)#4#- sur l'iodobenzene. Nous avons pu mettre en evidence l'intervention de radicaux phenyles et la formation in situ du complexe (phco)fe(co)#4#-. La reactivite de ce complexe, prepare independamment, a ete etudiee en detail. Il ne reagit pas directement avec l'iodobenzene. Par contre, il a ete montre, par des experiences complementaires, qu'il reagit avec des radicaux phenyles, selon un processus similaire a l'etape de propagation de reactions s#r#n1, pour conduire a la benzophenone. Cette etude a permis de rationnaliser la formation de tous les produits detectes lors du couplage carbonylant direct de l'iodobenzene en benzophenone
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Vaugier, Loig. "Matériaux Corrélés et Structure Electronique ab initio : interaction de Hubbard et couplage de Hund." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00730441.
Full textAbstract:
Cette thèse propose une nouvelle implémentation de "l'approximation de la phase aléatoire avec polarisation contrainte" (constrained random phase approximation, cRPA). Notre implémentation repose sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, développée dans une base d'ondes planes augmentées (linearized augmented plane wave, LAPW). Cette méthode, appliquée à des matériaux fortement corrélés, permet de calculer de facon réaliste la matrice d'interaction coulombienne effective, qui pourra être traitée par la suite au moyen de l'approche à N-corps souhaitée. En particulier, les valeurs de l'interaction de Hubbard, U , et de l'échange de Hund, J, sont déterminées de manière ab initio, ainsi que leur dépendance en fréquence qui résulte des effets dynamiques de l'écrantage. Comme dans la théorie du groupe de renormalisation de Wilson, l'interaction coulombienne effective dépend du choix du sous-espace corrélé pour lequel est construit un Hamiltonien effectif de basse énergie, alors que les valeurs des observables physiques n'en dépendent pas. Afin de généraliser la cRPA aux matériaux dont la structure électronique exhibe des orbitales corrélées et itinérantes intriquées, une méthode basée sur la projection sur le sous-espace corrélé est également introduite. Différentes classes de matériaux sont envisagées comme applications : i) pnictides à base de fer, LaOFeAs et BaFe2As2, et chalcogénides, FeSe (Chapitre 6), ii) métaux de transition 3d afin de valider notre méthode de projection (Chapitre 6), iii) oxydes de métaux de transition pérovskites, SrMO3 (M = V, Cr, Mn, Nb, Mo, Tc), et pérovskites en couches, Sr2MO4 (M = Mo, Tc, Ru, Rh) (Chapitre 7). L'Hamiltonien d'interaction cRPA est également couplé à la théorie du champ moyen dynamique (LDA+cRPA+DMFT) afin de décrire l'isolant de Mott induit par le couplage spin-orbite, Sr2IrO4, et le pigment à base de terre rare, CeSF (Chapitre 8).
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Lamirand, Anne. "Croissance épitaxiale, structure atomique et couplage d'échange de bicouches ultra-minces d'oxydes sur métaux." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY032/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse porte sur la détermination de la structure atomique, électronique et magnétique de couches ultraminces ferromagnétique et antiferromagnétique pour une meilleure compréhension du mécanisme de couplage d'échange qui peut avoir lieu à leur interface. Le couplage d'échange, effet de l'interaction entre les deux matériaux, se manifeste par un décalage du cycle d'hystérésis et une augmentation de la coercivité en-dessous de la température de blocage. Nous avons porté notre attention sur les systèmes de CoO/FePt sur Pt(001), CoO/Fe et CoO/Fe3O4 sur Ag(001) et combiné des techniques expérimentales principalement utilisant le rayonnement synchrotron pour les caractériser. Dans un premier temps, nous avons optimisé l'élaboration de ces systèmes dans un environnement d'ultra-haut vide (UHV) par la recherche de surfaces adaptées, le contrôle fin des conditions de croissance et le suivi de la structure par diffraction de surface des rayons X in situ. Leur structure cristalline a ensuite été caractérisée avec précision. Dans un deuxième temps, nous avons étudié leurs structure et propriétés magnétiques ex situ via le dichroïsme magnétique circulaire et linéaire des rayons X et l'effet Kerr magnéto-optique. La relation entre le couplage d'échange et la structure de l'interface est discutée tout au long de ce manuscrit<br>This thesis deals with the determination of atomic, electronic and magnetic structure of ferromagnetic and antiferromagnetic ultrathin layers to better understand the mechanism of the exchange coupling which could takes place at their interface. Exchange coupling, expression of the interaction between the two materials, manifests itself by a shift of hysteresis loop and an increase in coercivity below the blocking temperature. We have paid attention to the systems of CoO/FePt on Pt(001), CoO/Fe and CoO/Fe3O4 on Ag(001). We combined experimental techniques mainly using synchrotron light to characterize them. As a first step, we optimized in a ultra-high vacuum (UHV) environment the elaboration of the systems looking for an appropriate surface, the high control of growth conditions and the supervision of the structure by in situ X-ray surface diffraction. The crystalline structure was precisely then detailed. As a second step, we studied the magnetic structure and properties ex situ by X-ray magnetic circular and linear dichroïsm and magneto-optic Kerr effect. The relation between exchange coupling and interface structure is discussed all along the manuscript
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Radenac, Emmanuel. "Développement et validation d'une méthode numérique pour le couplage fluide / structure en aérothermique instationnaire." Toulouse, ENSAE, 2006. http://www.theses.fr/2006ESAE0018.
Full textAbstract:
Une méthodologie destinée à la simulation des phénomènes aérothermiques instationnaires est développée, étudiée et validée dans ce travail. Elle consiste à coupler deux solveurs de dynamique des fluides et de thermique du solide. Elle est étudiée selon des critères de conservativité, précision et robustesse. Les paramètres du couplage (conditions limites d’interface fluide / solide et correction conservative) sont définis pour assurer la stabilité et un minimum de développements au sein des codes couplés. Une validation expérimentale est également effectuée sur une configuration proche des conditions moteurs d’avion. L'expérience modélise le refroidissement des carters en phase transitoire. Un jet accélérant en écoulement transversal refroidit une plaque plane épaisse chauffée en face arrière. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux est encourageante.
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Vaugier, Loig. "Matériaux corrélés et structure électronique ab initio : interaction de hubbard et couplage de Hund." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2011. http://www.theses.fr/2011EPXX0106.
Full text
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Dakin, Gautier. "Couplage fluide-structure d'ordre (très) élevé pour des schémas volumes finis 2D Lagrange-projection." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066404/document.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l’étude numérique de l’interaction entre un fluide compressible et une structure indéformable, en adaptant une famille récente de schémas d’ordre très élevé à la prise en compte de conditions aux bords particulières entre le fluide et la structure. Plus précisément,on évalue l’apport de schémas d’ordre strictement supérieur à 3 par rapport à des stratégies plus classiques dans la littérature restreintes aux ordres 1 et 2. Un résultat important est qu’il est possible de réaliser le couplage à tout ordre et qu’il existe des configurations pour lesquelles on observe un gain important pour les ordres élevés. Une revue bibliographique est faite rappelant les résultats théoriques concernant les systèmes hyperboliques et décrivant les méthodes utilisées dans la littérature pour la simulation de la dynamique des gaz et la prise en compte des conditions aux bords. Un schéma sur grilles cartésiennes décalées et d’ordre très élevé est proposé pour la résolution des équations d’Euler en 1D/2D. Ce schéma est basé sur le formalisme Lagrange-projection et bien que formulé en énergie interne assure conservation et consistance faible grâce à un correctif en énergie interne. Parallèlement, l’étude pour les systèmes hyperboliques linéaires de discrétisation à l’ordre très élevé des conditions aux bords est faite. Elle met en évidence la nécessité pour l’ordre élevé de s’intéresser à la stabilité des schémas ainsi obtenus. À partir de ces travaux, la prise en compte de conditions aux bords en vitesse normale imposée est réalisée pour les équations d’Euler en 1D et 2D. Enfin, une procédure de couplage entre fluide compressible et structure indéformable est proposée<br>This work is devoted to the construction of stable and high-order numerical methods in order to simulate fluid - rigid body interactions. In this manuscript, a bibliographic overview is done, which highlights theoretical results about hyperbolic system of conservation laws, as well as the methods available in the literature for the hydrodynamics simulation and the numericalboundary treatment. A high-order accurate scheme is proposed on staggered Cartesian grids to approximate the solution of Euler equations in 1D and 2D. The scheme relies on Lagrange-remap formalism, and although formulated in internal energy, ensures both conservation and weak consistency thanks to an internal energy corrector. In the same time, the study of high-order numerical boundary treatment for linear hyperbolic system is done. It highlights the necessity to focus especially on the linear stability of the effective scheme. Starting from the linear results, the numerical boundary treatment with imposed normal velocity is done for Euler equations in 1D and 2D. Last, the coupling between a compressible fluid and a rigid body is realized, using the designed procedure for numerical boudary treatment
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Devesvre, Julie. "Sur la compréhension des phénomènes de couplage fluide-structure dans les propulseurs de fusée." Thesis, Aix-Marseille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX10132/document.
Full textAbstract:
Dans les propulseurs de fusée, des instabilités aéroacoustiques et des interactions de type fluide-structure sont à l'origine de fortes oscillations de poussées pouvant déranger la poussée du moteur mais également causer des dommages non négligeables. On trouve dans les moteurs de fusée des protections thermiques de face (PTF) coincées entre les pains de propergol. Leurs déplacements se trouvent être la principale cause des interactions fluide structure (IFS) présentes dans les booster. Dans ce contexte, nous avons développé une approche numérique visant à simuler les problèmes d'IFS. Notre méthode se base sur le couplage de deux codes dissociés : l'écoulement est simulé avec CARBUR tandis que la dynamique des structures déformables est traitée par MARCUS. Une loi de comportement hyperélastique a été implémentée dans CARBUR afin de simuler le mouvement des PTF. Une campagne expérimentale a été menée dans notre laboratoire sur le tube à chocs T80 et en guide de validation du couplage des codes, les résultats numériques et expérimentaux ont été confrontés<br>In a solid rocket motor, high pressure oscillations induced by aeroacoustic instabilities and fluid structure interaction (FSI) may lead to disturb rocket thrust and cause damages. In the rocket motors, flexible inhibitors made of insulating material are initially bonded to the propellant, and FSI is mainly induced by their displacement. In this context, a numérical approach to simulate FSI problems has been developped. Our method is based on the coupling of two dissociated codes : fluid flow is computed with CARBUR, while the dynamics of deformable structures is simulated by MARCUS. A hyperelastic behaviour law has been implemented in MARCUS in order to simulate the movement of flexible inhibitors. An experimental approach has been leaded in the shock waves tubes (T80) in our laboratory and as a validation of FSI coupling codes, numerical and experimental results have been compared
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Bénéfice, Guillaume. "Développement d'une méthode de couplage partitionné fort en vue d'une application aux turbomachines." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2015. http://www.theses.fr/2015ECDL0050/document.
Full textAbstract:
Pour améliorer la conception des turbomachines, les industriels doivent appréhender des phénomènes aéroélastiques complexes présents dans les compresseurs comme les cycles limites d’interaction fluide-structure des fans. La compréhension et la modélisation de ces phénomènes impliquent de développer des modèles numériques complexes intégrant des phénomènes multi-physique et de valider ces modèles à l’aide de bancs d’essais. Le banc d’essai du compresseur CREATE est instrumenté pour étudier des instabilités aérodynamiques couplées à des vibrations, notamment sur le rotor du premier étage, et permet de valider des modèles numériques. La modélisation de l’écoulement en amont du premier étage du compresseur à l’aide du logiciel Turb’Flow, développé pour l’étude des écoulements dans les compresseurs aéronautiques, a permis de mettre en évidence l’importance des conditions limites d’entrée pour l’obtention de résultats précis. En particulier, il a été possible de modéliser correctement l’ingestion d’une alimentation non-homogène en entrée de la roue directrice d’entrée. Ce phénomène peut se produire en amont des fans et interagir avec un mode de la structure. Une stratégie de couplage partitionné fort explicite dans le domaine temporel a été introduite dans le logiciel Turb’Flow. Comme cette méthode présente un risque de décalage temporel à l’interface fluide-structure, une attention particulière a été portée à la modélisation de la conservation de l’énergie à cette interface. La conservation de l’énergie à l’interface est cruciale quand les déplacements sont importants et quand un comportement non-linéaire fort apparaît entre le fluide et la structure (onde de choc et amortissement structurel nonlinéaire). Parallèlement au développement du module aéroélastique, le schéma implicite de Runge- Kutta d’ordre 3 en temps (RKI-3) a été développé et évalué sur un cas de dynamique (vibration d’une aube de turbine transsonique) et sur un cas de propagation d’onde de choc. L’utilisation du schéma RKI-3 permet d’augmenter, à iso-précision, d’un ordre le pas de temps par rapport aux schémas de Gear et de Newmark. S’il apporte un gain en temps CPU pour l’étude de la dynamique des structures, il est pénalisant dans le cadre de simulation URANS. Cependant, le schéma RKI-3 est utilisable dans le cadre de simulations couplées fluide-structure<br>To increase turbomachinery design, manufacturers have to comprehend complex aeroelastic phenomena involving compressors like fluid-structure interaction limit cycles of fans. The understanding and the modeling of these phenomena involve developing complex solvers coupling techniques and validating these techniques with bench tests. The bench test of the CREATE compressor is instrumented to study the coupling between aerodynamic instabilities and structure vibration, in particular on the first stage rotor, and allows to validate numerical techniques. The flow modeling upstream to the first stage with the Turb’Flow flow solver (targeting turbomachinery applications) shows that, to have accurate results, inlet limit conditions must take into account. The ingestion of non-homogeneous flow upstream to the inlet guide vane is accurately modeled. This phenomenon can appear upstream to fans and interact with structure Eigen-modes. Explicit partitioned strong coupling considered in time domain was implemented in a Turb’Flow flow solver. As there is a risk of time shift at the fluid-structure interface, careful attention should be paid to energy conservation at the interface. This conservation is crucial when displacements are large and when strong non-linear behaviors occur in both fluid and structure domains, namely shock waves, flow separations and non-linear structural damping. In parallel with coupling technique development, the three-order implicit Runge-Kutta scheme (RKI-3) was implemented and validated on a structure dynamic case (transonic turbine blade vibration) and on a case of shock waves propagation. The RKI-3 scheme allows increasing the time step of one order of magnitude with the same accuracy. There is a CPU time gain for structure dynamics simulations, but no for URANS simulations. However, the RKI-3 scheme can be to use for fluid-structure coupling simulations. The coupling technique was validated on a test case involving tube in which the shock wave impinges on a cross flow flexible panel, initially at rest. This case allows modeling an interaction between sonic flow and a panel movement with a tip clearance. Some numerical simulations were carried out with different temporal schemes. The RKI-3 scheme has no influence on results (compared with Gear and/or Newmark scheme) on the energy conservation at the fluid-structure interface. Compared to experimental results, pressure is in fairly good ix Liste des publications agreement. The analysis of numerical results highlighted that a vertical shock tube with up and down waves creates pressure fluctuation. Frequency is under predicted and amplitude is not in fairly good agreement. The panel root modeling might be questionable
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Hazebrouck, Robert. "Spectrométrie acoustique en régime impulsionnel, application à l'étude de couplages fluide-structure." Lille 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LIL10027.
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